專利名稱：基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)超聲成像領(lǐng)域，特別涉及一種基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法及裝置。
背景技術(shù)：
在醫(yī)學(xué)超聲成像領(lǐng)域，基于聲場(chǎng)疊加或圖像疊加的合成孔徑聚焦(syntheticaperture focusing, SAF)方法得到了廣泛應(yīng)用。與傳統(tǒng)的延時(shí)疊加波束合成方法相比，合成孔徑聚焦成像是一種比較有潛力的超聲成像方法，能夠明顯提高圖像的分辨率，但是該方法要求采樣和存儲(chǔ)每一個(gè)孔徑點(diǎn)的整個(gè)回波信號(hào)，即全波采樣，其重建理論較復(fù)雜，且成像的分辨率對(duì)于成像深度有很大的依賴性，無(wú)論對(duì)軟件和硬件要求都比較高；其次單一利用合成孔徑聚焦技術(shù)，超聲成像的回波信號(hào)信噪比SNR很低，具有較高的旁瓣等級(jí)，圖像的對(duì)比度、分辨率較差。因此，為進(jìn)一步提高超聲圖像的分辨率和增加探測(cè)深度，研究學(xué)者開(kāi) 展了一系列新方法、新技術(shù)的研究。近年來(lái)，虛擬陣元的概念已廣泛應(yīng)用于軍事、民用通信以及雷達(dá)天線探測(cè)系統(tǒng)等陣列信號(hào)處理領(lǐng)域，基本思想是在保持真實(shí)陣元數(shù)目不變的情況下，應(yīng)用虛擬陣元技術(shù)使得陣元數(shù)目在虛擬上得到增加，從而減小波束寬度，提高分辨率。然而，目前在國(guó)內(nèi)超聲成像領(lǐng)域，虛擬陣元技術(shù)應(yīng)用甚少。隨著臨床診斷需求的不斷增加，對(duì)超聲成像系統(tǒng)的成像質(zhì)量提出了更高的要求。因此急需一種提高超聲成像的分辨率的聚焦波束合成方法及裝置。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種提高超聲成像的分辨率的聚焦波束合成方法及裝置。本發(fā)明的目的之一是提出一種基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法；本發(fā)明的目的之二是提出一種基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成裝置。本發(fā)明的目的之一是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供的一種基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法，包括以下步驟SI :利用單一固定焦點(diǎn)進(jìn)行發(fā)射和接收超聲波；S2 :將回波數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次延時(shí)疊加波束合成聚焦；S3 :利用虛擬陣元方法根據(jù)第一次聚焦形成的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算聚焦延時(shí)參數(shù)；S4 :根據(jù)聚焦延時(shí)參數(shù)進(jìn)行第二次延時(shí)疊加波束合成聚焦；S5 :得到最終成像的掃描線回波數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，所述第一次波束合成形成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于緩存器FIFO中。進(jìn)一步，所述第一次聚焦包括以下步驟S21 :通過(guò)以下公式來(lái)計(jì)算滑動(dòng)子孔徑中第i個(gè)虛擬陣元的位置Xi為
權(quán)利要求
1.一種基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法，其特征在于包括以下步驟 ·Si:利用單一固定焦點(diǎn)進(jìn)行發(fā)射和接收超聲波； ·52:將回波數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次延時(shí)疊加波束合成聚焦； ·53:利用虛擬陣元方法根據(jù)第一次聚焦形成的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算聚焦延時(shí)參數(shù)； ·54:根據(jù)聚焦延時(shí)參數(shù)進(jìn)行第二次延時(shí)疊加波束合成聚焦； ·55:得到最終成像的掃描線回波數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法，其特征在于所述第一次波束合成形成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于緩存器FIFO中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法，其特征在于所述第一次聚焦包括以下步驟 ·521:通過(guò)以下公式來(lái)計(jì)算滑動(dòng)子孔徑中第i個(gè)虛擬陣元的位置Xi為
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法，其特征在于所述第二次聚焦包括以下步驟 ·541:讀取緩存器FIFO中的數(shù)據(jù)并通過(guò)以下公式判斷數(shù)據(jù)樣本點(diǎn)是否為有效樣本點(diǎn)
5.基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成裝置，其特征在于包括波束發(fā)射接收器、第一波束形成器BFl、第二波束形成器BF2和緩存器FIFO ； 所述波束發(fā)射接收器，用于利用滑動(dòng)子孔徑采用固定單一焦點(diǎn)進(jìn)行發(fā)射和接收聚焦；所述第一波束形成器BFl，用于將各個(gè)通道的回波數(shù)據(jù)通過(guò)波束形成器BFl進(jìn)行DAS波束合成； 所述緩存器FIFO，用于存儲(chǔ)BFl輸出數(shù)據(jù)； 所述第二波束形成器BF2，用于接收緩存器FIFO中的數(shù)據(jù)并結(jié)合動(dòng)態(tài)聚焦方法進(jìn)行延時(shí)疊加合成波束，得到最終成像的回波數(shù)據(jù)； 所述成像顯示器，用于顯示最終成像的回波數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成裝置，其特征在于所述第一波束形成器BFl包括以下模塊虛擬陣元位置確定模塊、虛擬陣元延時(shí)確定模塊和回波數(shù)據(jù)掃描模塊， 所述虛擬陣元位置確定模塊，用于通過(guò)以下公式來(lái)計(jì)算滑動(dòng)子孔徑中第i個(gè)虛擬陣元的位置Xi為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成裝置，其特征在于所述第二波束形成器BF2包括以下模塊有效樣本點(diǎn)判斷模塊、半孔徑角0 a計(jì)算模塊，虛擬陣元延時(shí)參數(shù)模塊和第二回報(bào)數(shù)據(jù)掃描模塊， 所述有效樣本點(diǎn)判斷模塊，用于讀取緩存器FIFO中的數(shù)據(jù)并通過(guò)以下公式判斷數(shù)據(jù)樣本點(diǎn)是否為有效樣本點(diǎn)
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法及裝置，首先利用單一固定焦點(diǎn)進(jìn)行第一次聚焦；然后利用虛擬陣元的概念計(jì)算第二次聚焦的延時(shí)參數(shù)；最后再根據(jù)延時(shí)疊加波束合成的原理及動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)進(jìn)行第二次聚焦，得到最終成像的掃描線數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用將虛擬陣元技術(shù)引入到超聲成像系統(tǒng)，結(jié)合延時(shí)疊加波束合成方法，利用2次延時(shí)疊加實(shí)現(xiàn)雙聚焦波束合成超聲成像。該方法本質(zhì)就是利用兩次延時(shí)疊加進(jìn)行多個(gè)重疊聲場(chǎng)的相關(guān)有效信息的提取，從而增加聲波信號(hào)的信息量和能量，使得成像效果獲得大幅度的提高。該方法利用兩個(gè)波束合成器BF1和BF2以及一個(gè)FIFO緩存器通過(guò)兩次延時(shí)疊加，無(wú)需再存儲(chǔ)大量的低分辨率回波數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102727256SQ20121025547
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者唐英勇, 王平, 蔣輝, 趙久明 申請(qǐng)人:重慶博恩富克醫(yī)療設(shè)備有限公司