自適應(yīng)復(fù)合成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及超聲成像方法，尤其設(shè)及一種自適應(yīng)復(fù)合成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 醫(yī)學(xué)上超聲成像可用于定位和分類囊腫、病變等，因此B模式圖像的空間分辨率和 對比度是醫(yī)學(xué)上超聲成像的重要技術(shù)指標(biāo)。
[0003] 醫(yī)學(xué)超聲成像可用于定位和分類囊腫、病變等，因此財(cái)莫式圖像的空間分辨率和對 比度是醫(yī)學(xué)超聲成像的重要技術(shù)指標(biāo)。
[0004] 合成發(fā)射孔徑成像可W實(shí)現(xiàn)對發(fā)射和接收都實(shí)現(xiàn)動態(tài)聚焦，因此可W獲得高分辨 率，但是其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較高，而合成孔徑序列波束形成（SASB)方法可W用獲得較高的橫向 分辨率同時(shí)大大降低實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。合成孔徑序列波束形成方法由于不需要存儲和傳輸大量 的RF線數(shù)據(jù)，其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較合成發(fā)射孔徑方法大大降低。
[0005] 合成孔徑序列波束形成方法可W有效降低系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度，并且具有較高的空間 分辨率，但是該方法的成像對比度還需要進(jìn)一步提高。
[0006] 空間復(fù)合成像是一種比較成功的提高醫(yī)學(xué)超聲圖像對比度的方法，因?yàn)椴煌恢?處的圖像之間具有不同的噪聲，但是具有相同的特征信息，所W空間復(fù)合可W消除噪聲提 高圖像信噪比。但是傳統(tǒng)的基于動態(tài)接收聚焦方法的空間角度復(fù)合成像的圖像分辨率有待 于進(jìn)一步提局。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的醫(yī)學(xué)超聲成像的圖像需要同時(shí)獲得高 空間分辨率和對比度的問題，提出了 一種自適應(yīng)復(fù)合成像方法。
[000引為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種復(fù)合成像方法，該方法包括W下步驟：
[0009]采用Νθ個(gè)偏轉(zhuǎn)角做合成孔徑序列波束形成得到Νθ幅圖像;其中，Νθ個(gè)偏轉(zhuǎn)角包括零 度偏轉(zhuǎn)角，且每個(gè)偏轉(zhuǎn)角度與每幅圖像一一對應(yīng)；
[0010]計(jì)算Ne幅圖像與零度偏轉(zhuǎn)角圖像的互相關(guān)系數(shù)；
[0011] 將Νθ幅圖像W對應(yīng)的互相關(guān)系數(shù)為權(quán)值加權(quán)相加得到復(fù)合后的圖像。
[0012] 優(yōu)選地，采用Νθ個(gè)偏轉(zhuǎn)角做合成孔徑序列波束形成得到Νθ幅圖像;其中，Νθ個(gè)偏轉(zhuǎn) 角包括零度偏轉(zhuǎn)角，且每個(gè)偏轉(zhuǎn)角度與每幅圖像一一對應(yīng)的步驟包括:第一階段波束形成 和第二階段波束形成。
[0013] 優(yōu)選地，第一階段波束形成的步驟包括：
[0014] 采用陣列中的第巧陽1個(gè)陣元WVSie為焦點(diǎn)發(fā)射信號，且對陣元所接收的信號W VSie為焦點(diǎn)進(jìn)行波束形成，得到第1條掃描線。0;
[001引采用陣列中的第巧帆+1個(gè)陣元WVS20為焦點(diǎn)發(fā)射信號，且對陣元所接收的信號W VS20為焦點(diǎn)進(jìn)行波束形成，得到第2條掃描線L20;
[0016] 依次重復(fù)上述處理，直至得到第N-Ni+1條掃描線Ln-νι+ιθ;
[0017] 其中，VSie，VS29,……，VSn-niw稱為第一階段虛擬源;其中，第一階段虛擬源的坐標(biāo) 為[xi+Zv · tan(目），0 ,Ζν]。
[0018] 優(yōu)選地，第二階段波束形成的步驟包括：
[0019] 計(jì)算點(diǎn)Ρ(χι，ζ)進(jìn)行第二階段波束形成的第二階段虛擬源；
[0020] 計(jì)算第二階段虛擬源對應(yīng)的第一階段波束形成的掃描線的時(shí)延；
[0021] 按照時(shí)延加權(quán)相加得到Ρ(χι，ζ)對應(yīng)的值。
[0022] 依次重復(fù)上述處理，直至得到N-Ni+1條掃描線曲-N1W;其中，點(diǎn)Ρ(xi，Ζ)的縱坐標(biāo)Ζ E [ 0，D ]，D為數(shù)據(jù)源成像深度。
[002引優(yōu)選地，其特征在于，計(jì)算XI的公式為：
[0024] Xi = -[(N0-Ni)/2+(i-l)]*dx
[0025] 其中，dx為陣元之間的間距，Νθ為偏轉(zhuǎn)角度的個(gè)數(shù)，化為發(fā)射陣元的個(gè)數(shù)。
[0026] 優(yōu)選地，計(jì)算點(diǎn)Ρ(χι，ζ)進(jìn)行第二階段波束形成的第二階段虛擬源的步驟包括：
[0027] 通過比較Ζ和Ζν的值；
[002引 當(dāng)ζ〉= Ζν，計(jì)算Χι= (ζ-Ζν) · [La/2-Zv · tan(目）]/Ζν和拉=(ζ-Ζν) · [La/化Ζν · tan (Θ)]/Ζν；
[0029] 當(dāng)z<Zv，計(jì)算Χι= (ζ-Ζν) · [La/2+Zv · tan(目）]/Ζν和Χ2= (ζ-Ζν) · [La/2-Zv · tan (9)]/Ζν，所有橫坐標(biāo)在[Xi，拉]區(qū)間內(nèi)的第一階段虛擬源為第二階段虛擬源。
[0030] 優(yōu)選地，時(shí)延公式為：
[0031] td(j) = 2(Zv± iPVSjel )/c
[0032] 其中，j為第二階段虛擬源的下標(biāo)，Ζν為虛擬源深度，iPVSwl為點(diǎn)P(Xi，z巧Ij第二階 段虛擬源VSje的距離，+號表示點(diǎn)P(Xi，z)深度大于Zv，-號表示點(diǎn)P(Xi，z)點(diǎn)深度小于Zv，c為 聲速。
[003引優(yōu)選地，時(shí)延加權(quán)相加的公式為：
[0034]
[0035] 其中，ke{j|VSw為點(diǎn)P(xi，z)第二階段波束形成的虛擬源}，Lke(td(k))表示第一 階段波束形成的掃描線Lke上延時(shí)td化)對應(yīng)的值，W為加權(quán)函數(shù)，其值隨深度Z和掃描線的水 平位置Xi而改變。
[0036] 優(yōu)選地，第二階段波束形成的掃描線的分辨率高于第一階段波束形成的掃描線的 分辨率。
[0037] 優(yōu)選地，Νθ幅圖像對應(yīng)的互相關(guān)系數(shù)為權(quán)值相加得到復(fù)合后的圖像，其具體的公 式為：
[00；3 引
[0039] 其中Gj為第j個(gè)角度的圖像，cj為Gj與0度偏轉(zhuǎn)角度合成孔徑序列波束得到對應(yīng)圖 像的互相關(guān)系數(shù)。
[0040] 本發(fā)明通過合成孔徑序列波束形成自適應(yīng)復(fù)合成像，提高圖像的分辨率和對比 度。
【附圖說明】
[0041] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可W根據(jù)運(yùn)些 附圖獲得其他的附圖。
[0042] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種自適應(yīng)復(fù)合成像方法的流程圖；
[0043] 圖2為圖1中第一階段掃面線形成的流程圖；
[0044] 圖3為圖2的第一階段波束形成的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0045] 圖4為圖1中第二階段波束形成的流程圖；
[0046] 圖5為圖4的第二階段波束形成的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0048] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種復(fù)合成像方法的流程圖。如圖1所示，復(fù)合成像方 法的步驟包括：
[0049] 步驟S100:采用Νθ個(gè)偏轉(zhuǎn)角做合成孔徑波束形成后進(jìn)行包絡(luò)檢測得到Νθ幅圖像，其 中Νθ個(gè)偏轉(zhuǎn)角度中一定包含零度，且每個(gè)偏轉(zhuǎn)角度與每幅圖像一一對應(yīng)；
[0050] 步驟S110:分別計(jì)算Νθ幅圖像與偏轉(zhuǎn)0角度圖像的互相關(guān)系數(shù)；
[0051] 步驟S120:將Νθ幅圖像W其與零度偏轉(zhuǎn)角圖像的互相關(guān)系數(shù)為權(quán)值加權(quán)相加得到 復(fù)合后的圖像。。
[0052] 需要說明的是，自適應(yīng)復(fù)合成像的陣元數(shù)量Ν可W是64，128，192,256等，每次發(fā)射 陣元數(shù)量Ν1-定小于等于Ν，一般為Ν/2，Ν/4等。在本發(fā)明實(shí)施例中是W128個(gè)陣元，每次發(fā) 射陣元數(shù)量Ν1為64，LA = dx*Nl，其中dx為陣元間距。
[0053] 本發(fā)明實(shí)施例中虛擬源為64個(gè)，陣元間距和虛擬源間距為0.36mm，虛擬源深度為 23mm，依次進(jìn)行偏轉(zhuǎn)角度為θ =-6~6度，角度間隔1度為例。
[0054] 與本發(fā)明密切相關(guān)的兩個(gè)關(guān)鍵參數(shù)是虛擬源深度Ζν和偏轉(zhuǎn)角數(shù)量Νθ及具體的偏轉(zhuǎn) 角度。在本發(fā)明實(shí)施例中Ζν通常取值為[LA，2LA]，但不限于上述范圍。自適應(yīng)復(fù)合成像過程 中理論上偏轉(zhuǎn)角度的選取原則是：
[0055] 目 i = u/LA，i = -Nl/2,……，N1/2_1，
[0056] 其中，N1為每次發(fā)射陣元的個(gè)數(shù)。
[0057] 但實(shí)際操作中，受到陣列偏轉(zhuǎn)角度控制方面的制約，可能無法實(shí)現(xiàn)大的角度偏轉(zhuǎn)， 所W本發(fā)明實(shí)施例中一般采用的偏轉(zhuǎn)角度為：
[005引 目 i = u/LA，i = -Nl/8,……，Nl/8。
[0059] 圖1中的步驟具體為：
[0060] (1)分別采用偏轉(zhuǎn)角度-6度，-5度，-4度，-3度，-2度，-1度，0度，1度，2度，3度，4度， 5度，6度，做合成孔徑序列波束得到圖像為G-6，G-日，G-4，G-3，G-2，G-1，Go，Gi，G2，G3，G4，G日，G6; [0061 ] ( 2 )分別計(jì)算圖像G-6，G-5，G-4，G-3，G-2，G-1，Gl，G2，G3，G4，Gs，G6 圖像 Go的互相關(guān)系數(shù) C-6，C-自,C-4，C-3 , C-2，C-1，Cl，C2，C3 , C4，C自,C6 ;
[0062] ( 3 )G-6，G-5 , G-4，G-3 , G-2，G-i，Go，Gl，G2，G3 , G4，Gs, Gs分風(fēng)IW C-6，C-5 , C-4，C-3 , C-2，C-l，1， Cl，。，C3，C4，C日，C6為權(quán)值加權(quán)相加得到復(fù)合后的圖像。
[0063] 具體地，合成孔徑成像步驟包括第一階段波束形成和第二階段波束形成;其中，第 二階段波束形成得到的掃面線的分辨率高于第一階段波束形成得到的掃描線的分辨率。
[0064] 具體地，G-6，G-5, ......，G-i，Go，Gi，......，Gs'Gs分別 Wc-6，c-s，......，c-i，l，ci，...... ' C5，C6為權(quán)值加權(quán)相加得到復(fù)合后的圖像，其具體的公式為：
[00 化]
[0066] 其中Gj為第j個(gè)角度的圖像，cj為Gj與0度偏轉(zhuǎn)角度合成孔徑序列波束得到對應(yīng)圖 像的互相關(guān)系數(shù)。
[0067] 需要說明的是，通過采用不同的偏轉(zhuǎn)角度做合成孔徑序列波束形成，提高了圖像 的分辨率;通過將非零偏轉(zhuǎn)角形成的圖像與零度角為偏轉(zhuǎn)角形成的圖像進(jìn)行求互相關(guān)系 數(shù)，與零度偏轉(zhuǎn)角形成的圖像的互相關(guān)系數(shù)越接近，則相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角形成的圖像權(quán)值越大， 反之，相應(yīng)偏轉(zhuǎn)角形成的圖像的權(quán)值越小，達(dá)到自適應(yīng)調(diào)整的目的;