【技术实现步骤摘要】
【】本专利技术涉及超声成像领域，尤其涉及一种超声成像的快速波束合成方法及相关设备。
技术介绍
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技术介绍
1、超声波束合成为超声图像重建算法。当前的超声成像的波束合成方法一般为在fpga中实现延时相加(delay and sum，das)方法，将每个成像体素的采样时间延迟换算成距离超声阵元的距离、计算发射和接收延时进行成像。计算过程中，每帧图像成像过程中均需对图像上的每个体素根据到达超声探头每个超声阵元的距离，进行多次延时计算和插值计算，这种计算方法的计算量较大，需要巨大存储空间以存储中间数据。在某些特殊的超声应用场景，如超快速成像、4d超声成像下，数据计算量巨大、且需要更快的后处理方法，因此临床上需要更加高效、节省存储空间的成像中波束合成方法。
技术实现思路
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技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种超声成像的快速波束合成方法及相关设备，以降低成像中波束合成方法的计算量且降低所需的存储空间，简化计算方法。
2、本专利技术第一实施例的具体技术方案为：一种超声成像快速波束合成方法，所述方法包括：根据超声系统预设的每帧图像的多个发射和接收参数，在成像前对每次发射和接收的波束的空间扫描方向、聚焦焦点位置、成像深度和分辨率，计算波束上每个体素点的延时并进行插值，构建das矩阵集合，并将所述das矩阵集合存储到内存中；所述das矩阵集合包括与波束条数相同的das矩阵；每次超声系统发射和接收的波束对应一个das矩阵；成像中，扫描超声系统中
3、优选的，所述在成像前对每次发射和接收的波束的空间扫描方向、聚焦焦点位置、成像深度和分辨率，计算波束上每个体素点的延时并进行插值，构建das矩阵集合，包括：根据所述超声系统中每个超声阵元的坐标及一条波束中每个体素的坐标，获得每个体素与全部超声阵元之间的距离；根据每个体素与全部超声阵元之间的最小距离，并除以声速获得每个体素相对于全部超声阵元的发射延时；根据所述每个体素相对于全部超声阵元的发射延时和每个体素相对于每个超声阵元的接收延时获得每个体素的总延时；根据所述波束一次发射的每个体素的总延时、每个体素的位置和采样频率获得每条波束的das矩阵；根据所述多条波束的das矩阵，及所述空间扫描方向、聚焦焦点位置和分辨率构成das矩阵集合。
4、优选的，所述根据所述波束一次发射的每个体素的总延时、每个体素的位置和采样频率获得每条波束的das矩阵，包括：根据所述空间扫描方向上每个体素的总延时和所述采样频率获得所述数字信号的多个采样点；其中，采样点的数量与波束上的体素的数量相同；对所述多个采样点进行线性插值处理，获得多个线性插值系数；利用所述多个线性插值系数对预设的稀疏矩阵进行赋值获得所述das矩阵。
5、优选的，所述线性插值系数采用以下公式获得：
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7、其中，ck＝ceil(τi，j*fs)-τi，j*fs，ck+1＝τi，j*fs-floor(τi，j*fs)，si,j为线性插值处理后的采样点，n为所述阵元的数量，ck和ck+1为所述线性插值系数，τi，j为所述总延时，fs为所述采样频率，ceil表示向上取整，floor表示向下取整，k为采样点向下取整后的数值，rfj(k)和rfj(k+1)为相邻两个射频数字信号。
8、优选的，所述利用所述多个线性插值系数对预设的稀疏矩阵进行赋值获得所述das矩阵，包括：根据多个采样点向下取整后的数值获得所述多个线性插值系数的全部目标列；根据每个体素的坐标获得所述多个线性插值系数的全部目标行；利用线性插值系数对预设的稀疏矩阵中的全部目标列和全部目标行进行元素赋值获得das矩阵。
9、优选的，所述对所述多个波束合成后的信号进行希尔伯特变换，获得所述多个波束合成后的复信号的幅值，所述幅值为图像灰度图，包括：对所述多个波束合成后的信号进行向量化处理获得多个一维向量；对所述多个一维向量进行多线程并行计算加速的希尔伯特变换获得复信号；对所述复信号取幅值，即为全部波束合成后的信号所对应的图像灰度图。
10、优选的，所述对所述多个一维向量进行多线程并行计算加速的希尔伯特变换获得复信号，包括：希尔伯特变换后的信号为复数，包含实部和虚部；其中实部为原始信号；所述虚部计算，需要对原始信号进行中的不同采样点进行相移，随后进行离散傅里叶变换；所述原始信号为所述多个一维向量；其中，在进行离散傅里叶变换时，采用多线程加速的高性能计算，每个线程对应一个采样点。
11、本专利技术第二实施例的具体技术方案为：一种超声成像的快速波束合成系统，其特征在于，所述系统包括：das矩阵构建模块、模拟前端、波束合成信号获取模块、希尔伯特变换模块和超声图像获取模块；所述das矩阵构建模块用于根据超声系统预设的每帧图像的多个发射和接收参数，在成像前对每次发射和接收的波束的空间扫描方向、聚焦焦点位置、成像深度和分辨率，计算波束上每个体素点的延时并进行插值，构建das矩阵集合，并将所述das矩阵集合存储到内存中；所述das矩阵集合包括与波束条数相同的das矩阵；每次超声系统发射和接收的波束对应一个das矩阵；所述模拟前端用于成像中扫描超声系统中的空间的预设角度，接收到所述波束的回波信号，实时获取所述回波信号的数字信号；所述数字信号为波束发射的射频数字信号在模拟前端中经增益、滤波和模数转换后的信号；所述波束合成信号获取模块用于对所述das矩阵集合和所述数字信号进行相乘获得多条波束的多个波束合成后的信号；所述希尔伯特变换模块用于对所述多个波束合成后的信号进行希尔伯特变换，获得所述多个波束合成后的复信号的幅值，所述幅值为图像灰度图；所述超声图像获取模块用于对所述图像灰度图进行坐标转换和三维重建获得一帧超声图像，并使用相同的das矩阵集合和不同的回波信号进行计算，获得每帧图像。
12、本专利技术第三实施例的具体技术方案为：一种超声成像快速波束合成设备，包括存储器和和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如本申请第一实施例中任一项所述方法的步骤。
13、本专利技术第四实施例的具体技术方案为：一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如本申请第一实施例中任一项所述方法的步骤。
14、实施本专利技术实施例，将具有如下有益效果：
15、本专利技术根据超声系统的成像参数，即每次发射和接收的波束的空间扫描方向、聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述在成像前对每次发射和接收的波束的空间扫描方向、聚焦焦点位置、成像深度和分辨率，计算波束上每个体素点的延时并进行插值，构建DAS矩阵集合，包括：
3.如权利要求2所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述根据所述波束一次发射的每个体素的总延时、每个体素的位置和采样频率获得每条波束的DAS矩阵，包括：
4.如权利要求3所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述线性插值系数采用以下公式获得：
5.如权利要求3所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述利用所述多个线性插值系数对预设的稀疏矩阵进行赋值获得所述DAS矩阵，包括：
6.如权利要求1所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述对所述多个波束合成后的信号进行希尔伯特变换，获得所述多个波束合成后的复信号的幅值，所述幅值为图像灰度图，包括：
7.如权利要求6所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述
8.一种超声成像的快速波束合成系统，其特征在于，所述系统包括：DAS矩阵构建模块、模拟前端、波束合成信号获取模块、希尔伯特变换模块和超声图像获取模块；
9.一种超声成像的快速波束合成设备，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述方法包括：
2.如权利要求1所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述在成像前对每次发射和接收的波束的空间扫描方向、聚焦焦点位置、成像深度和分辨率，计算波束上每个体素点的延时并进行插值，构建das矩阵集合，包括：
3.如权利要求2所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述根据所述波束一次发射的每个体素的总延时、每个体素的位置和采样频率获得每条波束的das矩阵，包括：
4.如权利要求3所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述线性插值系数采用以下公式获得：
5.如权利要求3所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于，所述利用所述多个线性插值系数对预设的稀疏矩阵进行赋值获得所述das矩阵，包括：
6.如权利要求1所述的超声成像的快速波束合成方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：周欣欢，廉驰，赵佳慧，梅佳，
申请(专利权)人：深圳心寰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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