In conventional focused beamforming (CFB), there is a known tradeoff between the active aperture size of the ultrasound transducer array and the resulting image quality. Increasing the size of the active aperture leads to an increase in the image quality of the ultrasound system at the expense of increased system cost. An alternate approach is to get rid of the requirement of having consecutive active receive elements and instead place them in a random order in a larger aperture. This, in turn, creates an undersampled situation where there are only M active elements placed in a larger aperture, which can accommodate N consecutive receive elements (with ). It is possible to formulate and solve the above-mentioned undersampling situation using a compressed sensing (CS) approach. In our previous work, we had proposed Gaussian undersampling strategy for reducing the number of active receive elements. In this work, we introduce a novel framework, namely Gaussian undersampling-based CS framework (GAUCS) with wave atoms as a sparsifying basis for CFB imaging method. The performance of the proposed method is validated using simulation and in vitro phantom data. Without an increase in the active elements, it is found that the proposed GAUCS framework improved the lateral resolution (LR) and image contrast by 27% and 1.5 times, respectively, while using 16 active elements and by 39% and 1.1 times, respectively, while using 32 active elements. Thus, the GAUCS framework can play a significant role in improving the performance, especially, of affordable point-of-care ultrasound systems.

中文翻译：

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使用压缩传感提高超声图像质量的战略性欠采样和恢复。

在传统的聚焦波束形成 (CFB) 中，在超声换能器阵列的有源孔径尺寸和所得图像质量之间存在已知的折衷。增加有源孔径的尺寸会导致超声系统的图像质量增加，但代价是系统成本增加。另一种方法是摆脱具有连续有源接收元件的要求，而是将它们以随机顺序放置在更大的孔径中。这反过来又会造成采样不足的情况，即只有 M 个有源元件放置在更大的孔径中，该孔径可以容纳 N 个连续的接收元件（带有 ）。可以使用压缩感知 (CS) 方法来制定和解决上述欠采样情况。在我们之前的工作中，我们提出了高斯欠采样策略来减少活动接收元素的数量。在这项工作中，我们介绍了一种新的框架，即基于高斯欠采样的 CS 框架 (GAUCS)，其中波原子作为 CFB 成像方法的稀疏化基础。使用模拟和体外模型数据验证了所提出方法的性能。在不增加活动元素的情况下，发现所提出的 GAUCS 框架在使用 16 个活动元素时，横向分辨率 (LR) 和图像对比度分别提高了 27% 和 1.5 倍，分别提高了 39% 和 1.1 倍，同时使用 32 个活动元素。因此，GAUCS 框架可以在提高性能方面发挥重要作用，尤其是可负担得起的床旁超声系统。我们引入了一种新颖的框架，即基于高斯欠采样的 CS 框架 (GAUCS)，其中波原子作为 CFB 成像方法的稀疏化基础。使用模拟和体外模型数据验证了所提出方法的性能。在不增加活动元素的情况下，发现所提出的 GAUCS 框架在使用 16 个活动元素时，横向分辨率 (LR) 和图像对比度分别提高了 27% 和 1.5 倍，分别提高了 39% 和 1.1 倍，同时使用 32 个活动元素。因此，GAUCS 框架可以在提高性能方面发挥重要作用，尤其是可负担得起的床旁超声系统。我们引入了一种新颖的框架，即基于高斯欠采样的 CS 框架 (GAUCS)，其中波原子作为 CFB 成像方法的稀疏化基础。使用模拟和体外模型数据验证了所提出方法的性能。在不增加活动元素的情况下，发现所提出的 GAUCS 框架在使用 16 个活动元素时，横向分辨率 (LR) 和图像对比度分别提高了 27% 和 1.5 倍，分别提高了 39% 和 1.1 倍，同时使用 32 个活动元素。因此，GAUCS 框架可以在提高性能方面发挥重要作用，尤其是可负担得起的床旁超声系统。使用模拟和体外模型数据验证了所提出方法的性能。在不增加活动元素的情况下，发现所提出的 GAUCS 框架在使用 16 个活动元素时，横向分辨率 (LR) 和图像对比度分别提高了 27% 和 1.5 倍，分别提高了 39% 和 1.1 倍，同时使用 32 个活动元素。因此，GAUCS 框架可以在提高性能方面发挥重要作用，尤其是可负担得起的床旁超声系统。使用模拟和体外模型数据验证了所提出方法的性能。在不增加活动元素的情况下，发现所提出的 GAUCS 框架在使用 16 个活动元素时，横向分辨率 (LR) 和图像对比度分别提高了 27% 和 1.5 倍，分别提高了 39% 和 1.1 倍，同时使用 32 个活动元素。因此，GAUCS 框架可以在提高性能方面发挥重要作用，尤其是可负担得起的床旁超声系统。同时使用 32 个活动元素。因此，GAUCS 框架可以在提高性能方面发挥重要作用，尤其是可负担得起的床旁超声系统。同时使用 32 个活动元素。因此，GAUCS 框架可以在提高性能方面发挥重要作用，尤其是可负担得起的床旁超声系统。