一种超声成像的波束合成方法和装置制造方法及图纸

本公开提供一种超声成像的波束合成方法和装置，其中方法包括：对接收到的多通道的回波信号，划分M个子阵，每个子阵用于接收N个通道的回波信号；在每个所述子阵内，分别对每个子阵内的N个通道的回波信号进行信号合成处理，使得每个子阵输出P个子阵波束；对于所述P个信号接收位置中的每一个信号接收位置，将对应的所述M个子阵波束进行叠加合成，得到一个合成波束，所述M个子阵共得到P个所述合成波束。

【技术实现步骤摘要】
一种超声成像的波束合成方法和装置
本公开涉及超声成像技术，特别涉及一种超声成像的波束合成方法和装置。
技术介绍
超声成像设备可以通过超声探头与受检体的身体表面接触，使用超声波束对受检体的身体进行扫描。该超声探头还可以接收扫描的回波信号，并通过设备的信号处理模组对回波信号进行放大和波束合成。其中，波束合成是医学超声诊断系统中的关键技术，通过波束合成可以增强回波的质量，在根据回波信号进行超声图像时，可以提高成像的清晰性和精确性。常规的波束合成可以采用单波束的延时叠加方法，对超声探头中的各个阵元接收的回波信号进行相应的延时后相加，从而得到一根扫描线的信号，这种方法简单易行，但是需要很大的计算量且帧频较低。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提供一种超声成像的波束合成方法和装置，以实现在提高帧频的同时降低计算量和数据存储量。具体地，本公开是通过如下技术方案实现的：第一方面，提供一种超声成像的波束合成方法，所述方法包括：对接收到的多通道的回波信号，划分M个子阵，每个子阵用于接收N个通道的回波信号，M*N等于所述多通道的通道总数；在每个所述子阵内，分别对每个子阵内的N个通道的回波信号进行信号合成处理，使得每个子阵输出P个子阵波束，所述P大于1，所述P个子阵波束对应P个信号接收位置；所述M个子阵输出的各个子阵波束中，包括对应所述P个信号接收位置的各子阵波束，其中，每一个所述信号接收位置对应M个子阵波束，每个所述子阵波束来自于一个所述子阵；对于所述P个信号接收位置中的每一个信号接收位置，将对应的所述M个子阵波束进行叠加合成，得到一个合成波束，所述M个子阵共得到P个所述合成波束。第二方面，提供一种超声成像的波束合成装置，所述装置包括：信号接收模块，用于对接收到的多通道的回波信号，划分M个子阵，每个子阵用于接收N个通道的回波信号，M*N等于所述多通道的通道总数；第一级合成模块，用于在每个所述子阵内，分别对每个子阵内的N个通道的回波信号进行信号合成处理，使得每个子阵输出P个子阵波束，所述P大于1，所述P个子阵波束对应P个信号接收位置；所述M个子阵输出的各个子阵波束中，包括对应所述P个信号接收位置的各子阵波束，其中，每一个所述信号接收位置对应M个子阵波束，每个所述子阵波束来自于一个所述子阵；第二级合成模块，用于对于所述P个信号接收位置中的每一个信号接收位置，将对应的所述M个子阵波束进行叠加合成，得到一个合成波束，所述M个子阵共得到P个所述合成波束。本公开提供的超声成像的波束合成方法和装置，通过分级波束形成，可以节省内存资源，并且，由于经过划分子阵后，子阵的数目比较少，并且波束的数量也较少，能够减小数据存储量和计算量；而且，通过形成多波束(例如，4波束)可以提高帧频，从而实现了在提高帧频的同时降低计算量、数据存储量和内存资源的利用。附图说明图1是本公开一示例性实施例示出的一种超声成像设备的结构示意图；图2是本公开一示例性实施例示出的一种超声成像的波束合成方法；图3是本公开一示例性实施例示出的一种分级波束合成的原理图；图4是本公开一示例性实施例示出的一种子阵的内部结构框图；图5是本公开一示例性实施例示出的一种子阵内部的信号合成处理；图6是本公开一示例性实施例示出的一种回波信号存储的优化示意图；图7是本公开一示例性实施例示出的一种回波信号的细延时处理示意图；图8是本公开一示例性实施例示出的一种超声成像的波束合成装置。具体实施方式这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。超声成像设备在对受检体进行超声成像时，其中一种关键的技术即波束的合成，波束合成是将超声探头中的各个阵元接收的回波信号进行相应的延时后叠加，得到的叠加后的信号即合成后的波束。通过波束合成以增强回波质量，进而根据回波进行超声成像时，可以提高成像的清晰度。图1示意了一个例子中的超声成像设备的结构示意图，如图1所示，该设备可以包括超声探头11、信号处理模组12和图像显示器13。其中，医生可以使用超声探头11扫描受检体，并且，超声探头11是由许多的压电晶片(阵元)按照一定的形状排列组成，其中的阵元可以进行超声的发射和接收，接收的信号即称为回波信号。例如，探头可以是相控阵探头。信号处理模组12中可以包括多个功能模块，例如，可以包括发射接收机121、模拟信号处理模块122、波束形成器123等。发射接收机121可以选择和激励超声探头11中的阵元发射超声信号，并获取超声探头11接收到的回波信号。回波信号在信号处理模组12中可以经过波束合成、信号解调等处理，最终根据回波信号生成的超声图像显示在图像显示器13，以供医生查看。如图1所示，本公开提供的波束合成方法，可以是由信号处理模组12中的波束形成器123执行。该波束形成器123可以将回波信号进行延时后聚焦，使得波束合成时各个通道的信号为同一深度的回波信号，增强回波信号，同时减少通道间的相互干扰。以图1所示的超声成像设备是便携式超声波系统为例，便携式超声波系统可以是笔记本式，也可以是手持式等方式。便携式超声系统的特点是设计尺寸小，通常波束形成器由一片资源相对较小的低功耗FPGA(Field-ProgrammableGateArray，现场可编程门阵列)承载波束合成算法。当超声系统的通道数较多时，容易出现资源不够，功耗增加，而如果采用更高性能FPGA，将导致成本大幅提高。因此，对于便携式的超声成像设备，如何既能够节省资源，又能够保证媲美传统大型超声系统的性能指标，是一个重要的问题。基于此，本公开提供的波束合成方法，对波束形成器的波束合成算法进行了优化，采用了一系列节省资源的方式，以期同时实现节省资源的利用和帧频的提高。当然，即使不是便携式超声成像设备，普通的超声成像设备也同样可以采用本公开提供的波束合成方法。图2示例了一种超声成像的波束合成方法，该方法可以是由图1中的波束形成器执行。如图2所示，该方法可以包括：在步骤200中，对接收到的多通道的回波信号，划分M个子阵，每个子阵用于接收N个通道的回波信号。其中，所述M和N是自然数，且M*N等于所述多通道的通道总数。M和N中的其中一个可以是预设值，另一个可以是根据通道总数和预设值得到。比如，以64通道为例，假设预设划分8个子阵，那么可以得到每个子阵用于接收8个通道的信号。例如，接收的回波信号可以是多通道的回波信号，如，以64通道为例，接收的基阵可以是64通道的回波信号。本步骤中，可以将该64通道划分为8个子阵，那么M＝8，每个子阵用于接收8个通道的回波信号，N也等于8。请结合参见图3，例如，通道0～7可以属于一个子阵，通道8～15可以属于另一个子阵，通道16～23可以属于又一个子阵，等。通道0～63这64个通道划分为8个子阵。此外，本例子中，可以将接收到的多通道的回波信号，经过处理后最终输出多个波束，以4波束为例，这64个通道接收的回波信号最终可以输出4个波束。那么波束形成器可以对64个通道的回波信号进行合成，以合成为4波束(即4条扫描线)。为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声成像的波束合成方法，其特征在于，所述方法包括：对接收到的多通道的回波信号，划分M个子阵，每个子阵用于接收N个通道的回波信号，M*N等于所述多通道的通道总数；在每个所述子阵内，分别对每个子阵内的N个通道的回波信号进行信号合成处理，使得每个子阵输出P个子阵波束，所述P大于1，所述P个子阵波束对应P个信号接收位置；所述M个子阵输出的各个子阵波束中，包括对应所述P个信号接收位置的各子阵波束，其中，每一个所述信号接收位置对应M个子阵波束，每个所述子阵波束来自于一个所述子阵；对于所述P个信号接收位置中的每一个信号接收位置，将对应的所述M个子阵波束进行叠加合成，得到一个合成波束，所述M个子阵共得到P个所述合成波束。

【技术特征摘要】
1.一种超声成像的波束合成方法，其特征在于，所述方法包括：对接收到的多通道的回波信号，划分M个子阵，每个子阵用于接收N个通道的回波信号，M*N等于所述多通道的通道总数；在每个所述子阵内，分别对每个子阵内的N个通道的回波信号进行信号合成处理，使得每个子阵输出P个子阵波束，所述P大于1，所述P个子阵波束对应P个信号接收位置；所述M个子阵输出的各个子阵波束中，包括对应所述P个信号接收位置的各子阵波束，其中，每一个所述信号接收位置对应M个子阵波束，每个所述子阵波束来自于一个所述子阵；对于所述P个信号接收位置中的每一个信号接收位置，将对应的所述M个子阵波束进行叠加合成，得到一个合成波束，所述M个子阵共得到P个所述合成波束。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别对每个子阵内的N个通道的回波信号进行信号合成处理，使得每个子阵输出P个子阵波束，包括：所述P个子阵波束中的每一个波束，按照如下方式生成：对于所述波束对应的信号接收位置，将N个通道中的每个通道，根据所述通道对应的阵元参数和焦点参数，获取所述通道接收的对应所述信号接收位置的波束的公共延时时间，得到N个公共延时时间；获取所述N个公共延时时间中的最小延时时间，作为补偿时间；将所述N个公共延时时间加上所述补偿时间，得到N个补偿后延时时间；根据所述N个补偿后延时时间，由对应的存储器读出地址，读出所述N个通道接收的对应所述信号接收位置的N个粗延时回波信号；将所述N个粗延时回波信号经过细延时叠加，得到对应的所述波束。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述获取所述通道接收的对应所述信号接收位置的波束的公共延时时间，包括：根据所述阵元参数和焦点参数，得到待处理整数；获取所述待处理整数的开平方值，得到公共延时参数；根据所述公共延时参数，计算得到所述公共延时时间；其中，按照如下方式获取所述待处理整数的开平方值：根据所述待处理整数，确定移动位数；根据所述移动位数和待处理整数，确定查表地址；根据所述查表地址，查找开平方表，得到两个查表值；根据所述两个查表值、移动位数和待处理整数，得到所述开平方值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述由对应的存储器读出地址，读出N个通道接收的对应所述信号接收位置的N个粗延时回波信号，包括：由每个通道对应的一个所述存储器中，读出所述通道接收的对应所述信号接收位置的一个粗延时回波信号；其中，所述通道接收的回波信号输入所述一个存储器中，所述回波信号包括：分别对应P个信号接收位置的回波信号。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对于每一个信号接收位置，将对应的所述M个子阵波束进行叠加合成，得到一个合成波束，包括：对于一个信号接收位置，将每一子阵中对应所述信号接收位置的N个补偿后延时时间中的最小延时时间，作为所述子阵对应的公共延时时间；将各个子阵输出的对应所述信号接收位置的所述子阵波...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宝宇，闫鑫，
申请(专利权)人：沈阳东软医疗系统有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21