專利名稱：一種多波束處理的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲波的多波束處理的方法和裝置。
背景技術(shù)：
在醫(yī)學(xué)超聲成像系統(tǒng)中，多波束技術(shù)常被用于提高成像幀率，多波束技術(shù)是指發(fā) 射一次超聲波，接收兩個或兩個以上位置的回波的技術(shù)。雙波波束模式是在某一位置發(fā)射一次超聲聲束，接收發(fā)射聲束兩側(cè)的回波，即雙 波束第一回波M和雙波束第二回波N，如圖1所示。四波束模式下發(fā)射一次超聲波束，接收 發(fā)射聲束兩側(cè)的四波束第一回波M1，四波束第二回波N1，四波束第三回波C和四波束第四 回波D四個波束，如圖2所示。多波束通常存在一些偽像，需要通過相鄰掃描線的一些處理來減小偽像的影響， 其中一種處理方式就是通過在不同位置的發(fā)射超聲波，而在相同的位置接收回波，即不同 發(fā)射掃描線具有重疊的接收掃描線，并對相同位置的接收回波經(jīng)過處理后加權(quán)疊加，從而 減小多波束的偽像，該技術(shù)稱為線復(fù)合技術(shù)。在雙波束線復(fù)合模式下，相鄰的奇次掃描和偶 次掃描之間都有一個接收回波在位置上重疊，重疊的兩個波束用于進(jìn)行線復(fù)合運(yùn)算。如圖3所示，三個奇數(shù)次發(fā)射s(2i+l)、s(2i+3)、s(2i+5)對應(yīng)的6個回波波束是 M(2i+1)、N(2i+l)、M(2i+3)、N(2i+3)、M(2i+5)、N(2i+5)。N(2i+1)與M(2i+2)重疊，N(2i+2) 與M(2i+3)重疊。把N(2i+1)與M(2i+2)，M(2i+3)與N(2i+2)分別進(jìn)行加權(quán)疊加，就得到 復(fù)合后的雙波束復(fù)合第一回波CM(i+l)和雙波束復(fù)合第二回波CN(i+l)。如圖4所示是四波束情況下的線復(fù)合示意圖，奇次掃描和偶次掃描有兩個回波波 束重疊，偶次掃描的Ml和附波束與上一次奇次掃描的C和D波束進(jìn)行線復(fù)合，得到四波束 復(fù)合第一回波C'和四波束第二回波D'，偶次掃描的C和D波束與上一次奇次掃描的Ml 和m波束進(jìn)行復(fù)合，得到四波束復(fù)合第三回波Ml'和四波束第四回波m'。多焦點拼接技術(shù)也是醫(yī)學(xué)超聲成像系統(tǒng)中常用的一種技術(shù)，在發(fā)射聲波以及接收 回波過程中，人為地提高接收回波某些深度點的聚焦性，聚焦位置就是焦點。一次多焦點發(fā) 射過程是指在同一位置，連續(xù)發(fā)射多次，每次發(fā)射焦點位置不同，把各次發(fā)射接收到的回波 按焦點位置加權(quán)拼接就得到了這一位置的多焦點拼接后的波束。如圖5所示是雙波束三焦點拼接原理示意圖。在某一位置連續(xù)發(fā)射三次，焦點 位置分別為Pi、p2、p3。在三個焦點接收回波分別為M(pl)、N(pl)、M(p2)、N(p2)、M(p3)、 N(p3)。多焦點拼接時，把M(pl)、N(p2)、M(p3)按一定系數(shù)加權(quán)相加得到拼接結(jié)果M'， N(pl)、N(p2)、N(p3)拼接得到N'。對于四波束模式，多焦點拼接原理相同，只不過每次拼 接要處理四個波束。通常，現(xiàn)有的技術(shù)不支持這些功能同時打開的情況，在不同的模式下使用不同的 信號處理方法，其兼容性不強(qiáng)，功能單一。另外，一般的處理方法對于雙波束、四波束、線復(fù) 合、多焦點均支持的系統(tǒng)，其控制復(fù)雜，硬件資源消耗量非常大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提供一種兼容雙波束、四波束、線復(fù) 合和多焦點拼接的各種組合功能同時打開的多波束處理的方法和裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種多波束處理的裝置，其中，包括發(fā)射接收單元，預(yù)處理單元以及線復(fù)合和多焦 點拼接單元；所述發(fā)射接收單元，用于根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的掃描模式，以及線復(fù)合功能和多 焦點功能狀態(tài)，選擇超聲波發(fā)射和接收模式來發(fā)射超聲波并接收超聲波回波；所述預(yù)處理 單元，用于對所述發(fā)射接收單元所接收到的超聲波回波進(jìn)行預(yù)處理；所述線復(fù)合和多焦點 拼接單元，用于對所述預(yù)處理后的回波信號進(jìn)行多焦點拼接處理和線復(fù)合處理，及輸出。一種多波束處理的方法，包括以下步驟A、根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的掃描模式，以及線復(fù)合功能和多焦點功能的狀態(tài)，選擇超 聲波發(fā)射和接收模式，發(fā)射超聲波并接收超聲波回波；B、對所述接收到的超聲波回波進(jìn)行預(yù)處理；C、對所述經(jīng)過預(yù)處理后的超聲波回波，進(jìn)行多焦點拼接處理和線復(fù)合處理。本發(fā)明提供了一種可以兼容雙波束、四波束、線復(fù)合和多焦點拼接的各種組合功 能同時打開的多波束處理裝置，并且在當(dāng)線復(fù)合和多焦點功能同時打開時，還提供了線復(fù) 合對多焦點功能的兼容處理方法，即先進(jìn)行多焦點掃描，再進(jìn)行線復(fù)合掃描，消除了由于掃 描時間不均勻?qū)D像造成的影響。本發(fā)明提供的能夠兼容雙波束、四波束、線復(fù)合、多焦點 拼接的各種組合功能同時打開的多波束處理方法和裝置，其實現(xiàn)簡單靈活，且消耗的硬件 資源減少。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的雙波束技術(shù)原理示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的四波束技術(shù)原理示意圖；圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的雙波束線復(fù)合技術(shù)原理示意圖；圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的四波束線復(fù)合技術(shù)原理示意圖；圖5為現(xiàn)有技術(shù)中的多焦點拼接原理示意圖；圖6為本發(fā)明實施例的線復(fù)合與多焦點功能同時打開時的掃描方式示意圖；圖7為本發(fā)明實施例的多波束處理方法流程圖；圖8為本發(fā)明實施例的多波束處理裝置一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明實施例的對雙波束、四波束、多焦點拼接兼容的線復(fù)合處理流程圖；圖10為本發(fā)明實施例的多波束處理裝置二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明實施例的線復(fù)合可調(diào)整位置的處理方法流程圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實施例加以詳細(xì)說明。本發(fā)明實施例提供了一種多波束處理裝置，如圖8所示是超聲醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)多波 束處理裝置，其兼容線復(fù)合、多焦點拼接、雙波束、四波束技術(shù)，由發(fā)射和接收單元，預(yù)處理 單元，線復(fù)合模塊，緩存單元，多焦點拼接模塊，以及后續(xù)的信號處理單元組成。在此圖中，線復(fù)合模塊和多焦點拼接模塊共同構(gòu)成線復(fù)合和多焦點拼接單元，用于對所述預(yù)處理后的 回波信號進(jìn)行多焦點拼接處理和線復(fù)合處理，及輸出。下面結(jié)合附圖對各模塊及單元的功能詳細(xì)描述如下。其中的發(fā)射接收單元用于控制超聲波的發(fā)射和超聲回波的接收。根據(jù)超聲成像系 統(tǒng)需要，可以進(jìn)行兩種類型的掃描一維掃描和二維掃描。一維掃描的回波信號用來顯示一 維圖像，二維掃描的回波信號用來顯示二維圖像，只有二維掃描的回波信號需要進(jìn)行多焦 點拼接和線復(fù)合處理。下面僅以二維掃描為例進(jìn)行介紹。超聲成像系統(tǒng)開始工作后，在雙波束模式下，當(dāng)超聲成像系統(tǒng)的線復(fù)合功能打開、 多焦點功能關(guān)閉時，按圖3所示的發(fā)射順序發(fā)射超聲波并接收超聲波回波；當(dāng)超聲成像系 統(tǒng)的線復(fù)合功能關(guān)閉、多焦點功能打開時，按圖5所示的發(fā)射順序發(fā)射超聲波并接收超聲 波回波；當(dāng)超聲成像系統(tǒng)的線復(fù)合與多焦點功能都打開時，就按圖6所示的發(fā)射順序發(fā)射 超聲波并接收超聲波回波。如圖6所示，發(fā)射接收單元接收回波時，先在同一位置進(jìn)行多焦 點掃描，再進(jìn)行線復(fù)合掃描，即每次進(jìn)行線復(fù)合奇次掃描或偶次掃描時都會在同一位置先 進(jìn)行多焦點掃描，這樣做的目的是消除掃描時間不均勻?qū)D像造成的影響。進(jìn)行線復(fù)合處 理時，要把奇次掃描的某個焦點的回波波束，與相鄰的偶次掃描對應(yīng)焦點的回波波束進(jìn)行 加權(quán)疊加處理后輸出。超聲成像系統(tǒng)在四波束模式下的超聲波發(fā)射方式與以上描述的雙波束模式下的 發(fā)射方式相同，區(qū)別僅在于一次掃描接收到四個回波波束，具體發(fā)射和接收方式在此不再 贅述。預(yù)處理單元對回波進(jìn)行波束合成、濾波等處理后，以每次兩個回波波束并行數(shù)據(jù) 的方式輸入到線復(fù)合模塊。為了能和雙波束系統(tǒng)共用相同的線復(fù)合模塊，四波束模式下的 四個回波波束要分兩次傳輸，即每次傳輸兩個回波波束送到線復(fù)合模塊進(jìn)行線復(fù)合處理， 即第一次傳輸Ml和附波束，第二次傳輸C和D波束。圖8所示的線復(fù)合和多焦點拼接單元包括用于采用狀態(tài)機(jī)控制對回波信號進(jìn)行 線復(fù)合處理的線復(fù)合模塊，以及用于對回波信號進(jìn)行多焦點拼接處理的多焦點拼接模塊； 所述線復(fù)合處理模塊串聯(lián)在所述預(yù)處理單元的輸出與所述多焦點拼接模塊的輸入之間。這 樣實現(xiàn)了線復(fù)合模塊在多焦點拼接之前的工作模式。另外，為了更加靈活的自動控制線復(fù)合與多焦點拼接處理的順序，則如圖10所 示，線復(fù)合和多焦點拼接單元包括用于對回波信號進(jìn)行線復(fù)合處理的線復(fù)合模塊，用于對 回波信號進(jìn)行多焦點拼接處理的多焦點拼接模塊，三個通道選擇開關(guān)，以及開關(guān)控制模塊； 預(yù)處理單元與多焦點拼接模塊的輸出端分別連接第一通道選擇開關(guān)101的兩路輸入端，第 一通道選擇開關(guān)101的輸出端連接線復(fù)合模塊的輸入端；預(yù)處理單元與線復(fù)合模塊的輸出 端分別連接第二通道選擇開關(guān)的兩路輸入端，第二通道選擇開關(guān)102的輸出端連接多焦點 拼接模塊的輸入端；多焦點拼接模塊與線復(fù)合模塊的輸出端分別連接第三通道選擇開關(guān) 103的兩路輸入端，第三通道選擇開關(guān)103的輸出端用于輸出線復(fù)合和多焦點拼接單元的 處理結(jié)果；開關(guān)控制模塊的輸出分別連接第一通道選擇開關(guān)101、第二通道選擇開關(guān)102和 第三通道選擇開關(guān)103的控制端，用于根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的多焦點參數(shù)以及線復(fù)合參數(shù)， 控制三個通道選擇開關(guān)的通道選擇。當(dāng)?shù)谝煌ǖ肋x擇開關(guān)101打開時，其允許預(yù)處理單元 輸出端信號通過；當(dāng)?shù)诙ǖ肋x擇開關(guān)102打開時，其允許預(yù)處理單元輸出端信號通過；當(dāng)
7第三通道選擇開關(guān)103打開時，其允許多焦點拼接模塊輸出結(jié)果通過。當(dāng)?shù)谝煌ǖ肋x擇開關(guān)101關(guān)閉時，其允許多焦點拼接模塊輸出端信號通過；當(dāng)?shù)诙ǖ肋x擇開關(guān)102關(guān)閉時， 其允許線復(fù)合模塊輸出信號通過；當(dāng)?shù)谌ǖ肋x擇開關(guān)103關(guān)閉時，其允許線復(fù)合模塊輸 出信號通過。通過選擇三個選擇開關(guān)的工作狀態(tài)，本發(fā)明實現(xiàn)了兩種工作模式，當(dāng)多焦點功能 關(guān)閉時，開關(guān)控制模塊控制所述第一通道選擇開關(guān)101打開，第二通道選擇開關(guān)102關(guān)閉， 第三通道選擇開關(guān)103打開，預(yù)處理模塊的輸出端接入線復(fù)合模塊的輸入端，線復(fù)合模塊 的輸出端是線復(fù)合和多焦點拼接單元的輸出端；當(dāng)多焦點功能打開時，開關(guān)控制模塊控制 所述第一通道選擇開關(guān)101關(guān)閉，第二通道選擇開關(guān)102打開，第三通道選擇開關(guān)103關(guān) 閉，預(yù)處理模塊的輸出端接入多焦點拼接單元的輸入端，線復(fù)合模塊的輸出端是所述線復(fù) 合和多焦點拼接單元的輸出端。此外，如圖10所示，線復(fù)合和多焦點拼接單元還包括在多 焦點拼接模塊輸入端設(shè)置的一信號處理模塊，用于對輸入多焦點拼接模塊的回波信號進(jìn)行 信號預(yù)處理。從圖10中可以看出，本發(fā)明的多波束處理裝置考慮了當(dāng)多焦點和線復(fù)合同時打 開時，或只有其中一個打開時采用不同的處理順序。即當(dāng)多焦點功能關(guān)閉，線復(fù)合打開的情 況下，對預(yù)處理后的回波信號進(jìn)行線復(fù)合處理在多焦點拼接處理之前。而當(dāng)多焦點功能打 開時，對預(yù)處理后的回波信號進(jìn)行線復(fù)合處理在多焦點拼接之后。這兩種工作模式，由線復(fù) 合模塊和多焦點拼接模塊根據(jù)當(dāng)前的工作模式實時地切換，并根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的多焦點 參數(shù)以及線復(fù)合參數(shù)，控制第一通道選擇開關(guān)101、第二通道選擇開關(guān)102和第三通道選擇 開關(guān)103的通斷來完成。當(dāng)多焦點功能關(guān)閉時，開關(guān)控制模塊控制第一通道選擇開關(guān)101 打開，第二通道選擇開關(guān)102關(guān)閉，第三通道選擇開關(guān)103打開，線復(fù)合的數(shù)據(jù)源是降采樣 濾波后的IQ數(shù)據(jù)，復(fù)合效果明顯；當(dāng)多焦點功能打開時，開關(guān)控制模塊控制第一通道選擇 開關(guān)101關(guān)閉，第二通道選擇開關(guān)102打開，第三通道選擇開關(guān)103關(guān)閉，線復(fù)合模塊的輸 入是多焦點拼接的輸出，各焦點掃描的數(shù)據(jù)已經(jīng)經(jīng)過拼接處理，對線復(fù)合來說，緩存的數(shù)據(jù) 量大大減少。這種處理方式使得線復(fù)合和多焦點拼接的實現(xiàn)方式更靈活，且消耗的硬件資 源大幅度減少。以下針對上述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，詳細(xì)描述本發(fā)明多波束處理方法的實現(xiàn)過程。如圖7所示，本發(fā)明的多波束處理的方法，包括以下步驟步驟S101、根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的掃描模式，以及線復(fù)合功能和多焦點功能的狀態(tài)， 選擇超聲波發(fā)射和接收模式，發(fā)射超聲波并接收超聲波回波；步驟S102、對所述接收到的超聲波回波進(jìn)行預(yù)處理；步驟S103、對所述經(jīng)過預(yù)處理后的超聲波回波，根據(jù)多焦點參數(shù)以及線復(fù)合控制 參數(shù)，選擇多焦點拼接處理和采線復(fù)合處理的順序，并輸出多焦點拼接處理和采線復(fù)合處 理后的結(jié)果。上述步驟S103主要由上述多波束處理裝置中的線復(fù)合和多焦點拼接單元來完 成。上述步驟S103中，當(dāng)超聲成像系統(tǒng)的線復(fù)合功能和多焦點功能都打開時，先對經(jīng)過預(yù) 處理后的超聲波回波進(jìn)行多焦點拼接處理，再進(jìn)行線復(fù)合處理。而當(dāng)超聲成像系統(tǒng)的多焦 點功能關(guān)閉時，線復(fù)合處理在多焦點拼接之前?？梢?，依據(jù)本發(fā)明的方法可以實現(xiàn)線復(fù)合 和多焦點拼接的兩種工作模式，便于根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的實際工作情況，依據(jù)多焦點參數(shù)以及線復(fù)合參數(shù)來控制兩種工作模式的切換，從而使線復(fù)合和多焦點拼接的實現(xiàn)方式更靈 活，且消耗的硬件資源大幅度減少，完成超聲系統(tǒng)的多功能兼容。在實現(xiàn)線復(fù)合處理時，主要由上述線復(fù)合模塊接收預(yù)處理單元的輸出后，根據(jù)當(dāng) 前的掃描模式對二維掃描的回波信號進(jìn)行相應(yīng)的線復(fù)合處理。以下以圖8和圖9所示的多 波束處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分別說明其處理方法。圖8對應(yīng)的工作流程如圖9所示首先根據(jù)線復(fù)合模塊的輸入信號的標(biāo)識判斷圖像類型，如果是一維掃描回波信 號，則不對輸入信號進(jìn)行任何操作直接輸出；如果是二維掃描回波信號，則在圖像幀開始 時，同步圖像的各種參數(shù)。同步完參數(shù)后，判斷線復(fù)合功能打開關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)超聲成像系統(tǒng) 的線復(fù)合功能關(guān)閉時，則將輸入的信號直接輸出，當(dāng)超聲成像系統(tǒng)的線復(fù)合功能打開時，則 需要作進(jìn)一步處理，判斷輸入數(shù)據(jù)是雙波束的線復(fù)合模式還是四波束的線復(fù)合模式，具體 處理方法描述如下如果掃描模式是雙波束線復(fù)合模式，先判斷當(dāng)前輸入是線復(fù)合奇次掃描還是偶次 掃描，如果是線復(fù)合的奇次掃描，則進(jìn)行焦點計數(shù)，按照焦點的順序依次緩存數(shù)據(jù)，對M波 束來說，是把當(dāng)前M波束和上一次偶次掃描對應(yīng)焦點的N波束進(jìn)行線復(fù)合運(yùn)算后再緩存復(fù) 合結(jié)果，對N波束則直接緩存。當(dāng)線復(fù)合偶次掃描回波輸入到來以后，則把上一次奇次掃描 計算的M波束復(fù)合結(jié)果作為M波束輸出，把當(dāng)前M波束和上一次奇次掃描時緩存的對應(yīng)焦 點的N波束進(jìn)行復(fù)合作為N波束的復(fù)合結(jié)果輸出；當(dāng)前輸入的N波束則直接緩存，等待下一 次線復(fù)合奇次掃描時與對應(yīng)焦點的M波束進(jìn)行復(fù)合。如果掃描模式是四波束線復(fù)合模式，首先判斷是Ml和m波束還是C和D波束，如 果是C和D波束，則直接將當(dāng)前輸入按照各焦點的順序?qū)⒒夭úㄊ彺嫫饋?；如果是Ml和 m波束，則進(jìn)行焦點計數(shù)并緩存，取出緩存中對應(yīng)焦點的C和D波束數(shù)據(jù)進(jìn)行線復(fù)合處理并 輸出。如圖8所示，線復(fù)合和多焦點拼接單元除可以如以上描述的先對預(yù)處理后的回波 信號進(jìn)行線復(fù)合處理，再對進(jìn)行線復(fù)合處理后的回波信號進(jìn)行多焦點拼接外。還可以在超 聲成像系統(tǒng)的多焦點拼接功能打開時，先對預(yù)處理后的回波信號進(jìn)行多焦點拼接處理，再 對進(jìn)行多焦點拼接處理后的回波信號進(jìn)行線復(fù)合處理，具體實現(xiàn)方式如圖10所示的多波 束處理裝置，其工作流程如圖11所示，詳細(xì)描述如下首先判斷輸入數(shù)據(jù)的掃描模式，如果是一維圖像掃描信號，則不進(jìn)行線復(fù)合處理 直接輸出，如果是二維圖像掃描信號，則在圖像幀開始的位置同步二維圖像的各種參數(shù)。同 步完參數(shù)后，判斷當(dāng)前的線復(fù)合模式。如果超聲成像系統(tǒng)的線復(fù)合功能關(guān)閉，則線復(fù)合模塊 直接輸出掃描信號；如果超聲成像系統(tǒng)的線復(fù)合功能打開，則根據(jù)超聲波發(fā)射模式，對預(yù)處 理后的超聲波回波進(jìn)行線復(fù)合處理，比如判斷輸入數(shù)據(jù)是雙波束的線復(fù)合模式還是四波束 的線復(fù)合模式，具體處理描述如下在雙波束的線復(fù)合模式下如果線復(fù)合模塊接收到的是奇次掃描的回波信號，則 接收到的回波數(shù)據(jù)存入緩存區(qū)，對M波束來說，是把當(dāng)前M波束和上次N波束進(jìn)行復(fù)合運(yùn)算 后，再緩存數(shù)據(jù)，對N波束則直接緩存。當(dāng)偶次發(fā)射的回波數(shù)據(jù)到來以后，則把上一次奇次 掃描時計算的M波束的復(fù)合結(jié)果作為M波束輸出，把當(dāng)前M波束和奇次掃描緩存的N波束 進(jìn)行復(fù)合作為N波束的結(jié)果輸出，同時把當(dāng)前輸入的N波束直接緩存，等待與下一次奇次掃 描時的M波束進(jìn)行線復(fù)合處理后輸出。
在四波束的線復(fù)合模式下一次掃描接收到的四個回波波束分兩次輸入到線復(fù)合 模塊，第一次輸入Ml和附波束，第二次輸入C和D波束。進(jìn)入四波束復(fù)合模式后，首先判 斷接收到的回波信號是Ml和m波束還是C和D波束，如果是C和D波束，則將當(dāng)前輸入按 照各焦點的順序存入緩存區(qū)；如果是Ml和m波束，則進(jìn)行焦點計數(shù)并緩存，取出緩存區(qū)中 對應(yīng)焦點的c和D波束數(shù)據(jù)進(jìn)行線復(fù)合處理后輸出。除以上描述的線復(fù)合模塊的處理流程外，圖10中所示的多波束處理裝置的其余 模塊內(nèi)部工作原理與圖8中所示的相對應(yīng)模塊工作原理相同，線復(fù)合模塊的控制狀態(tài)機(jī)同 圖10，在此不再贅述。上述圖9和圖10的流程中，對每一次輸入都從流程的起始開始重新 進(jìn)入，進(jìn)行判斷以及執(zhí)行步驟。為了更好的減少硬件處理資源，實現(xiàn)資源最省，本發(fā)明采用狀態(tài)機(jī)處理方式來實 現(xiàn)上述線復(fù)合處理過程，通過定義多個狀態(tài)機(jī)以及各個狀態(tài)機(jī)的跳變，來實現(xiàn)上述判斷過 程等過程。綜上所述，本發(fā)明提供的圖7所示的多波束處理的方法，兼容雙波束、四波束、多 焦點拼接處理的多波束處理流。其中，上述步驟S101的具體的發(fā)射和接收超聲波的方式參 見如上描述的圖8中所示的發(fā)射接收單元發(fā)射和超聲回波的接收的過程，當(dāng)所述線復(fù)合功 能與多焦點功能都打開時，先在同一位置進(jìn)行多焦點掃描，再進(jìn)行線復(fù)合掃描，這樣有利于 消除由于掃描時間不均勻?qū)D像造成的影響。上述步驟S102的具體處理過程參見如上描 述的如圖8所示的預(yù)處理模塊的方法。在此步驟中，對超聲波回波進(jìn)行預(yù)處理后，以每次兩 個波束并行的方式，將所述進(jìn)行預(yù)處理后的回波信號進(jìn)行線復(fù)合和多焦點拼接處理，這樣 可以加快數(shù)據(jù)傳輸及處理的速度；當(dāng)超聲成像系統(tǒng)處于二維掃描的四波束模式下時，將四 波束模式下接收到的四個回波信號，分兩次傳輸用于進(jìn)行線復(fù)合和多焦點拼接處理，這樣 便于進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的線復(fù)合，可以和雙波束共用相同的線復(fù)合模塊。上述步驟S103的具體 處理過程參見如上描述的如圖8和10所示的線復(fù)合模塊的線復(fù)合處理方法。本發(fā)明所提供的多波束處理方法還存在以下幾種變形方案(1)對于兼容性要求 不是很強(qiáng)的系統(tǒng)，比如只需要兼容雙波束、四波束、線復(fù)合或多焦點四種功能中的任意兩種 或三種組合的系統(tǒng)，也可以參考前面描述的處理流程和狀態(tài)機(jī)控制方法做相應(yīng)簡化，去掉 不需要的處理分支。(2)對于四波束的系統(tǒng)，可以按照四波束并行輸入的方法，此時對數(shù)據(jù) 處理單元來說，將同時處理四線數(shù)據(jù)，此時數(shù)據(jù)處理單元的運(yùn)算資源將增多，但其緩存數(shù)量 會降低，處理思路仍可以采用狀態(tài)機(jī)的方法。這些方案仍屬于本發(fā)明方案的保護(hù)范圍以內(nèi)。綜上所述，當(dāng)線復(fù)合技術(shù)與多焦點拼接技術(shù)同時使用的時候，一般情況下，為了減 少多焦點拼接的緩存數(shù)量，多焦點拼接一般都在包絡(luò)提取之后進(jìn)行，而為了使線復(fù)合的效 果更明顯，線復(fù)合處理一般都在包絡(luò)提取之前，降采樣濾波之后的IQ正交信號上進(jìn)行。對 于多焦點拼接運(yùn)算在線復(fù)合之后的系統(tǒng)，如果先進(jìn)行線復(fù)合的掃描再進(jìn)行多焦點的掃描， 則線復(fù)合的相鄰線掃描時間間隔將不均勻，影響圖像質(zhì)量，如果先進(jìn)行多焦點的掃描再進(jìn) 行線復(fù)合的掃描，則會使線復(fù)合的緩存大量增加，針對這一實現(xiàn)過程中存在的問題，本發(fā)明 采用先進(jìn)行多焦點的掃描再進(jìn)行線復(fù)合掃描的方式，消除由于掃描時間不均勻?qū)D像造成 的影響，并結(jié)合狀態(tài)機(jī)的控制模式實現(xiàn)使線復(fù)合的緩存大量減少。本發(fā)明的系統(tǒng)可以兼容 雙波束和四波束，甚至以上功能均可兼容，在兼容的基礎(chǔ)上，本發(fā)明會通過對超聲成像系統(tǒng) 中的關(guān)鍵模塊線復(fù)合模塊采用狀態(tài)機(jī)控制，把復(fù)雜的模式變化和輸入數(shù)據(jù)變化轉(zhuǎn)換為狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，用狀態(tài)機(jī)控制數(shù)據(jù)的運(yùn)算、存儲、輸出等，這樣就不會增加線復(fù)合的算法復(fù)雜度，以 及實現(xiàn)難度，且消耗硬件資源量急劇減少，使系統(tǒng)的實現(xiàn)成本降低。本發(fā)明通過對超聲成像系統(tǒng)中的線復(fù)合模塊采用狀態(tài)機(jī)控制，把復(fù)雜的模式變化 和輸入數(shù)據(jù)變化轉(zhuǎn)換為狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，用狀態(tài)機(jī)控制數(shù)據(jù)的運(yùn)算、存儲、輸出等。并在當(dāng)線復(fù) 合和多焦點功能同時打開時，先進(jìn)行多焦點掃描，再進(jìn)行線復(fù)合掃描，消除了由于掃描時間 不均勻?qū)D像造成的影響。提供了一種能夠兼容雙波束、四波束、線復(fù)合、多焦點拼接的各 種組合功能同時打開的多波束處理方法和裝置，其實現(xiàn)簡單靈活，且消耗的硬件資源大大 減少。應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換， 而這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種多波束處理的裝置，其特征在于，包括發(fā)射接收單元，預(yù)處理單元以及線復(fù)合和多焦點拼接單元；其中，所述發(fā)射接收單元根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的掃描模式，以及線復(fù)合功能和多焦點功能狀態(tài)，選擇超聲波發(fā)射和接收模式來發(fā)射超聲波并接收超聲波回波；所述預(yù)處理單元對所述發(fā)射接收單元所接收到的超聲波回波進(jìn)行預(yù)處理；所述線復(fù)合和多焦點拼接單元對所述預(yù)處理后的回波信號進(jìn)行多焦點拼接處理和線復(fù)合處理。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述線復(fù)合和多焦點拼接單元包括對回 波信號進(jìn)行線復(fù)合處理的線復(fù)合模塊，以及對回波信號進(jìn)行多焦點拼接處理的多焦點拼接 模塊；所述線復(fù)合處理模塊串聯(lián)在所述預(yù)處理單元的輸出與所述多焦點拼接模塊的輸入之 間。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述線復(fù)合和多焦點拼接單元包括對回波 信號進(jìn)行線復(fù)合處理的線復(fù)合模塊，對回波信號進(jìn)行多焦點拼接處理的多焦點拼接模塊， 三個通道選擇開關(guān)，以及開關(guān)控制模塊；所述預(yù)處理單元與所述多焦點拼接模塊的輸出端分別連接第一通道選擇開關(guān)的兩路 輸入端，第一通道選擇開關(guān)的輸出端連接所述線復(fù)合模塊的輸入端；所述預(yù)處理單元與所述線復(fù)合模塊的輸出端分別連接第二通道選擇開關(guān)的兩路輸入 端，第二通道選擇開關(guān)的輸出端連接所述多焦點拼接模塊的輸入端；所述多焦點拼接模塊與所述線復(fù)合模塊的輸出端分別連接第三通道選擇開關(guān)的兩路 輸入端，第三通道選擇開關(guān)的輸出端用于輸出所述線復(fù)合和多焦點拼接單元的處理結(jié)果；所述開關(guān)控制模塊的輸出分別連接所述第一通道選擇開關(guān)、第二通道選擇開關(guān)和第三 通道選擇開關(guān)的控制端，用于根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的多焦點參數(shù)以及線復(fù)合參數(shù)，控制三個 通道選擇開關(guān)的通道選擇。
4.如權(quán)利要求2或3所述的裝置，其特征在于，所述線復(fù)合和多焦點拼接單元還包括 在所述多焦點拼接模塊輸入端設(shè)置的一信號處理模塊，用于對輸入所述多焦點拼接模塊的 回波信號進(jìn)行信號預(yù)處理。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，當(dāng)多焦點功能關(guān)閉時，所述開關(guān)控制模塊控 制所述第一通道選擇開關(guān)打開，第二通道選擇開關(guān)關(guān)閉，第三通道選擇開關(guān)打開，所述預(yù)處 理模塊的輸出端接入所述線復(fù)合模塊的輸入端，所述線復(fù)合模塊的輸出端是所述線復(fù)合和 多焦點拼接單元的輸出端；當(dāng)多焦點功能打開時，所述開關(guān)控制模塊控制所述第一通道選擇開關(guān)關(guān)閉，第二通道 選擇開關(guān)打開，第三通道選擇開關(guān)關(guān)閉，所述預(yù)處理模塊的輸出端接入所述多焦點拼接單 元的輸入端，所述線復(fù)合模塊的輸出端是所述線復(fù)合和多焦點拼接單元的輸出端。
6.一種多波束處理的方法，包括以下步驟A、根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的掃描模式，以及線復(fù)合功能和多焦點功能的狀態(tài)，選擇超聲波 發(fā)射和接收模式，發(fā)射超聲波并接收超聲波回波；B、對所述接收到的超聲波回波進(jìn)行預(yù)處理；C、對所述經(jīng)過預(yù)處理后的超聲波回波，進(jìn)行多焦點拼接處理和線復(fù)合處理。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，包括根據(jù)多焦點參數(shù)以及線復(fù)合控制參數(shù)，選擇進(jìn)行多焦點拼接處理和線復(fù)合處理的順序。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，當(dāng)所述超聲成像系統(tǒng)的線 復(fù)合功能和多焦點功能都打開時，先對所述經(jīng)過預(yù)處理后的超聲波回波進(jìn)行多焦點拼接處 理，再進(jìn)行線復(fù)合處理。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟C中，當(dāng)所述超聲成像系統(tǒng)的多焦 點功能關(guān)閉時，線復(fù)合處理在多焦點拼接之前。
10.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述步驟A包括以下步驟A1、當(dāng)所述線復(fù)合功能與多焦點功能都打開時，先在同一位置進(jìn)行多焦點掃描，再進(jìn)行 線復(fù)合掃描。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述步驟B包括以下步驟B1、對所述超聲波回波進(jìn)行預(yù)處理后，以每次兩個波束并行的方式，將所述進(jìn)行預(yù)處理 后的回波信號進(jìn)行線復(fù)合和多焦點拼接處理。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述超聲成像系統(tǒng)處于二維掃描的四 波束模式下時，將所述四波束模式下接收到的四個回波信號，分兩次傳輸用于進(jìn)行線復(fù)合 和多焦點拼接處理。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述步驟C包括以下步驟C1、根據(jù)所述超聲成像系統(tǒng)的輸入數(shù)據(jù)的標(biāo)識位，判斷所掃描的圖像類型，當(dāng)所述輸入 數(shù)據(jù)是一維掃描回波信號時，直接輸出；當(dāng)所述輸入數(shù)據(jù)是二維掃描回波信號時，在所述圖 像幀開始時同步圖像的參數(shù)；C2、判斷所述超聲成像系統(tǒng)的線復(fù)合功能狀態(tài)，當(dāng)所述線復(fù)合功能關(guān)閉時，信號直接輸 出；當(dāng)所述線復(fù)合功能打開時，根據(jù)所述超聲波發(fā)射模式，對所述預(yù)處理后的超聲波回波進(jìn) 行線復(fù)合處理。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述步驟C2中，當(dāng)所述線復(fù)合功能打開 時，還包括以下步驟C3、判斷是雙波束線復(fù)合模式，還是四波束線復(fù)合模式，根據(jù)此判斷結(jié)果，進(jìn)行線復(fù)合 和多焦點拼接處理；當(dāng)所述超聲波發(fā)射模式是雙波束線復(fù)合模式時，判斷當(dāng)前輸入是線復(fù)合的奇次掃描還 是偶次掃描，如果是線復(fù)合的奇次掃描，則按照掃描焦點的順序依次緩存回波信號數(shù)據(jù)；當(dāng)所述線復(fù)合處理的當(dāng)前輸入是偶次掃描時，把上一次奇次掃描計算的雙波束第一回 波波束復(fù)合結(jié)果作為雙波束第一回波波束輸出；把當(dāng)前雙波束第一回波波束和上一次奇次掃描時緩存的對應(yīng)焦點的雙波束第二回波 波束進(jìn)行復(fù)合，作為雙波束第二回波波束的復(fù)合結(jié)果輸出；當(dāng)前輸入為雙波束第二回波波束時，將所述當(dāng)前輸入存入緩存區(qū)，等待下一次線復(fù)合 奇次掃描時，與對應(yīng)焦點的雙波束第一回波波束進(jìn)行復(fù)合。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述步驟C3包括以下步驟C33、當(dāng)所述超聲波發(fā)射模式是四波束線復(fù)合模式時，判斷所述線復(fù)合處理的當(dāng)前輸入 是四波束第一回波和四波束第二回波波束，還是四波束第三回波和四波束第四回波波束；當(dāng)所述線復(fù)合處理的當(dāng)前輸入是四波束第三回波和四波束第四回波波束時，將所述當(dāng) 前輸入按照各焦點的順序存入緩存區(qū)；當(dāng)所述線復(fù)合處理的當(dāng)前輸入是四波束第一回波和四波束第二回波波束，取出緩存區(qū) 中對應(yīng)焦點的四波束第三回波和四波束第四回波波束數(shù)據(jù)進(jìn)行線復(fù)合處理后輸出。
16.如權(quán)利要求6至15中任意一項所述的方法，其特征在于，所述步驟C中的線復(fù)合處 理過程采用狀態(tài)機(jī)的方式控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多波束處理的方法和裝置，所述裝置包括發(fā)射接收單元，預(yù)處理單元以及線復(fù)合和多焦點拼接單元；其中，所述發(fā)射接收單元，用于根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的掃描模式，以及線復(fù)合功能和多焦點功能狀態(tài)，選擇超聲波發(fā)射和接收模式來發(fā)射超聲波并接收超聲波回波；所述預(yù)處理單元，用于對所述發(fā)射接收單元所接收到的超聲波回波進(jìn)行預(yù)處理；所述線復(fù)合和多焦點拼接單元，用于對所述預(yù)處理后的回波信號進(jìn)行多焦點拼接處理和進(jìn)行線復(fù)合處理，及輸出。本發(fā)明消除了由于掃描時間不均勻?qū)D像造成的影響，提供了一種實現(xiàn)簡單靈活，且消耗的硬件資源大大減少的多波束處理方法和裝置。
文檔編號A61B8/00GK101874743SQ20091010692
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者傅勇, 張羽, 梁廣平 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司