超声扩散波复合成像仿真（ultrasound diverg_wave compound imaging simulation）

​ 与传统超声聚焦成像相比，扩散波成像通过一次发射可以获取整个感兴趣区域图像信息，优势、劣势与平面波成像一样，与平面波成像不同之处在于扩散波通过虚拟一个发射源进行发射。

​ 本文通过Filed II对线阵、凸阵、相控阵进行扩散波复合成像仿真，通过发射延时控制波阵面的形成，对于发射延时的计算可以看上节超声成像发射声场仿真（Ultrasound Emit Field Simulation）。

​ 本文仅对波束合成进行仿真，不涉及额外处理，如发射变迹、接收变迹等。

Field II仿真包含四个部分，

1. 参数配置
2. AD数据获取
3. 波束合成
4. 图像显示

在线阵中会对上述部分进行说明，凸阵、相控阵设置流程一样

一 线阵扩散波复合成像（diverg wave compound of linear array）

​

上图描绘了三个虚拟发射源位置，当定义了$r、\theta$虚拟发射源（红色点）的位置$(Virx,Virz)$就可以计算出来。发射源位置确定，发射延时即确定。

波束合成中的延时由上图中的两部分构成发射延时$Txdelay$和接收延时$Rvdelay$，在仿真过程中需要减去数据采样起始时间$stime$，在实际工程中$stime$可以代表波束合成参数准备时间、声束在透镜中传播时间、校正发射脉冲产生时间等，具体根据工程实现的方式去计算。对于延时时间最终转化为：
$$
delay =Txdelay+Rvdelay-stime
$$
在Field II中$stime$由下面的函数返回

[scat, stime] = calc_scat_multi (Th1, Th2, points, amplitudes); 

$Virx = r*sin(-\theta)$

$Virz = -r*cos(\theta)$

$Txdelay =(sqrt((x_n-Virx)^2+(z_n-Virz)^2))/c$

$Rvdelay = (sqrt((x_n-x)^2+(z_n-z)^2))/c$

$r = 4cm$最终结果为

$r = 8 cm$最终结果为

从图像上看$r$不同对于旁瓣有影响

从仿真效果上看15个角度旁瓣少，主瓣窄，提高扩散波发射角度数量可以有效提升图像的分辨率和信噪比。

二 凸阵扩散波复合成像（diverg wave compound of curve array）

​ 仿真流程与线阵一样，不同地方在于发射延时计算方式与线阵不一样，波束合成中延时的距离计算需要由极坐标系转化为笛卡尔坐标系，坐标系转化后应该如下图：

​

​ 按照线阵的流程配置，最终结果为

三 相控阵扩散波复合成像（diverg wave compound of phase array）

相控阵发射设置与线阵完全一样，唯一不同的地方在于接收位置需要由极坐标转化为笛卡尔坐标系。坐标系转化后应该如下图：

​

按照线阵的流程配置，最终结果为：

​ 相控阵仿真效果相比平面波复合效果差，暂时没找到原因，==插个眼==，有知道的可以说一下。

总结

​ 通过Filed II仿真了线阵、凸阵、相控阵的扩散波束合成，从仿真结果上看与平面波一样，增加复合角度数目，可以有效提升图像的分辨率和信噪比。

​ 感兴趣小伙伴的可以对比一下平面波与扩散波成像。