CN102743226A - 产生诊断图像的方法和设备、医学图像系统和诊断系统 - Google Patents

Abstract

提供了产生诊断图像的方法和设备、医学图像系统和诊断系统。所述方法包括：接收从对象反射的信号；通过使用接收的信号来计算波束形成系数；通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个；通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像。

Description

产生诊断图像的方法和设备、医学图像系统和诊断系统

技术领域

本公开涉及一种产生诊断图像的方法和设备、用于执行所述方法的医学图像系统和诊断系统。

背景技术

使用合成孔径方法的图像系统可使用固定波束形成方法或自适应波束形成方法。固定波束形成方法不管输入信号而使用汉明窗或汉宁窗，还被称为数据独立波束形成方法(data-independent beamforming method)。由于根据固定波束形成方法产生的诊断图像不具有好的对比度或好的分辨率，所以可使用自适应波束形成方法来获得高质量图像。根据自适应波束形成方法产生的诊断图像具有高分辨率，但由于吞吐量非常高，所以难以实现。

发明内容

提供了用于保证诊断图像的质量并减少运算量的方法和设备、用于执行所述方法的诊断系统和医学图像系统。另外，提供了一种非暂时性存储介质，所述非暂时性存储介质存储用于执行所述方法的程序。本发明的一方面不限于上述内容，可存在其他方面。

另外的方面将在下面的描述中被部分阐述，从描述中部分将是清楚的，或者可通过实施呈现的实施例获知。

根据本发明的一方面，诊断图像产生设备包括：波束形成系数计算单元，通过使用从对象反射的信号计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数；低分辨率图像合成单元，通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个；高分辨率图像合成单元，通过使用合成的多个低分辨率图像来合成高分辨率图像。

根据本发明的另一方面，提供了一种诊断系统，所述诊断系统包括：探测器，通过使用多个换能器将信号发送到对象/从对象接收信号；诊断图像产生设备，通过使用由探测器接收的信号来合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像。

根据本发明的另一方面，提供了一种医学图像系统，所述医学图像系统包括：诊断系统，通过使用从对象反射的信号来合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像；显示单元，显示输出的诊断图像。

根据本发明的另一方面，提供了一种产生诊断图像的方法，所述方法包括：接收从对象反射的信号；通过使用接收的信号来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数；通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个；通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像。

根据本发明的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质存储用于执行所述方法的计算机程序。

附图说明

从下面结合附图对实施例的描述，这些和/或其他方面将变得清楚，并更容易理解，其中：

图1是示出根据本发明实施例的诊断系统的使用环境的示图；

图2是示出根据本发明实施例的诊断图像产生设备的框图；

图3是示出根据本发明实施例的在波束形成系数计算单元中选择多个低分辨率图像之一的方法的示图；

图4是示出根据本发明实施例的通过使用由波束形成系数计算单元计算的波束形成系数合成低分辨率图像和高分辨率图像的方法的示图；

图5是示出根据本发明实施例的诊断系统的框图；

图6是示出根据本发明实施例的医疗图像系统的框图；

图7是示出根据本发明实施例的产生诊断图像的方法的流程图。

具体实施方式

现在将对实施例进行详细阐述，实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的元件。在这方面，本实施例可具有不同的形式，不应该被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面通过参照附图仅描述实施例，以解释本说明书的各方面。

图1是示出根据本发明实施例的诊断系统200的使用环境的示图。参照图1，诊断系统200包括探测器50和诊断图像产生设备100。诊断图像产生设备100将信号发送到探测器50，或者从探测器50接收信号，并针对对象产生诊断图像。

更详细地，探测器50将信号发送到对象，并用多个换能器(transducer)接收从对象反射(reflect)的信号。

诊断图像产生设备100通过使用从换能器接收的信号合成多个低分辨率图像中的每个，通过使用合成的低分辨率图像来合成高分辨率图像，并根据合成孔径方法通过使用合成的高分辨率图像来产生诊断图像。

在这点上，合成孔径方法表示通过合成多个低分辨率图像而合成一个或多个高分辨率图像。高分辨率图像的像素值可被配置为形成低分辨率图像的值的算术平均值。

根据本实施例的形成低分辨率图像的值可以是从对象反射的信号所指示的关于对象的信息。更详细地，由于从对象反射的信号的大小的绝对值可指示从对象反射的信号的亮度，所以根据本实施例的关于对象的亮度信息可被表示为从对象反射的信号的大小。因此，形成低分辨率图像的值可以是从对象反射的信号所指示的关于对象的亮度信息，或者可以是从对象反射的RF信号。

更详细地，每个低分辨率图像的相同位置的值可以是指示关于对象的相同点的亮度信息的值。在这种情况下，由于发送信号的位置不相同，指示关于对象的相同点的亮度信息的值与用于每个低分辨率图像的相同位置的值可能不相同。即，关于对象的图像大小或接收波束形成值可能不相同。

可根据每个换能器在哪里将信号发送到对象的偏移所导致的不同引起这种差异。即，当每个换能器将信号发送到对象时，发生根据不同位置的每个换能器在哪里将信号发送到对象的偏移，因此，在每个低分辨率图像的相同位置的值之间或在接收的RF信号值之间出现差异。因此，合成孔径方法相互补充对象的相同位置的接收信号之间的差异，以合成高分辨率图像。

如上所述，根据本实施例的诊断图像产生设备100使用相同的波束形成系数以合成多个低分辨率图像。波束形成系数可以是波束形成权重。

因此，诊断图像产生设备100可减小运算量，并进而针对对象产生高清晰度诊断图像。

图2是示出根据本发明实施例的诊断图像产生设备100的框图。参照图2，诊断图像产生设备100包括波束形成系数计算单元110、低分辨率图像合成单元120和高分辨率图像合成单元130。

在图2的诊断图像产生设备100中，示出了与该实施例相关的元件。因此，本领域技术人员可理解，诊断图像产生设备100还可包括除了图2的元件外的普通元件。

此外，图2中的诊断图像产生设备100的波束形成系数计算单元110、低分辨率图像合成单元120和高分辨率图像合成单元130可对应于一个或多个处理器。所述处理器可用逻辑门阵列来实现，或者用通用微处理器和存储可由微处理器执行的程序的存储器的组合来实现。另外，本领域技术人员可理解，诊断图像产生设备100的元件可用其他类型的硬件来实现。

诊断图像产生设备100可针对对象产生高分辨率图像，产生的高分辨率图像可以是对象的诊断图像。

波束形成系数计算单元110通过使用从对象反射的信号计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。在这点上，波束形成系数可被称为波束形成器的权重，计算的波束形成系数可被用于计算形成低分辨率图像的值。

因此，由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数被共同用于计算形成多个低分辨率图像的值中多个低分辨率图像的相同位置的接收信号值。

例如，当使用第一低分辨率图像至第三低分辨率图像时，低分辨率图像合成单元120使用相同的波束形成系数计算第一接收信号值至第三接收信号值，所述第一接收信号值至第三接收信号值分别指示形成第一低分辨率图像的接收信号值之中的位置(a，b)、形成第二低分辨率图像的接收信号值之中的位置(a，b)、形成第三低分辨率图像的接收信号值之中的位置(a，b)。

更详细地，根据本实施的诊断图像产生设备100的波束形成系数是在低分辨率图像合成单元120中用于计算形成诊断图像的值的系数。在这点上，当使用根据本实施例的波束形成系数来计算形成低分辨率图像的值时，在多个换能器中接收的信号中在定向(orientation)方向接收的信号的输入/输出增益是1，在换能器中接收的信号具有最小输出。

即，换能器接收从对象反射的信号。在这点上，通过由于在换能器中接收的信号的入射角导致的延迟时间，针对每个换能器中接收的信号发生相位差，该相位差被用于计算波束形成系数。

例如，根据本实施例的波束形成系数计算单元110可通过使用在最小方差(MV)波束形成器中使用的技术来计算波束形成系数。

更具体地讲，当诊断图像产生设备100使用I个低分辨率图像时，波束形成系数计算单元110通过使用MV技术计算将针对I个低分辨率图像共同使用的一个波束形成系数。MV技术表示在执行波束形成中没有目标方向的失真的情况下计算波束形成系数的方法，该方法允许波束形成结果的方差值被最小化。

当在对象和换能器之间发送/接收的信号是超声波信号时，如果在诊断图像产生设备100中接收的信号中不包括具有注入到远离轴侧的大值的信号，则MV技术可具有尽管旁瓣波束增加但对波束形成结果没有太大影响的物理含义。因此，假设在形成多个低分辨率图像并指示相同位置的值之间超声波的传播没有大的路径改变，尽管低分辨率图像共享波束形成系数，但这种共享对波束形成结果影响较小。

因此，波束形成系数计算单元110通过使用MV技术计算波束形成系数，以形成I个低分辨率图像之一。在这点上，可对I个低分辨率图像共同使用与每个空间位置相应的波束形成系数。更详细地讲，波束形成系数计算单元110可针对形成一个低分辨率图像的所有值计算波束形成系数，并对形成I个低分辨率图像的每一个低分辨率图像的值共同使用计算的波束形成系数。

在计算低分辨率图像的波束形成系数中，波束形成系数计算单元110可以以各种方式从I个低分辨率图像中选择一个低分辨率图像。

例如，波束形成系数计算单元110可选择根据从换能器阵列中的首先发送信号的换能器所发送的信号的一个低分辨率图像、根据从换能器阵列中最后发送信号换能器所发送的信号的一个低分辨率图像或根据从位于换能器中间的换能器发送的信号的一个低分辨率图像，但不限于此。下面将参照图3对此进行更详细地描述。

作为在波束形成系数计算单元110中计算波束形成系数的方法的示例，波束形成系数计算单元110可关于形成多个低分辨率图像之一的值来产生协方差矩阵，计算协方差矩阵的逆，并通过使用协方差矩阵的逆来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

更详细地讲，波束形成系数计算单元110可关于形成一个低分辨率图像的值来产生协方差矩阵，计算协方差矩阵的逆，并关于在信号从换能器被发送并从对象被反射之后在换能器中接收的信号，通过使用协方差矩阵的逆和指向矢量(steering vector)来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

例如，可从换能器中接收的信号以及关于在换能器中接收的信号的厄密共轭转置(Hermitian transpose)的期望值来计算协方差矩阵。

即，波束形成系数计算单元110可执行诸如下面等式1和等式2的运算以及计算波束形成系数w，

[等式1]

$w=\frac{{\hat{R}}^{-1}e}{e^H{\hat{R}}^{-1}e}$

其中，w表示针对一个低分辨率图像的波束形成系数，e表示指向矢量，e^H表示指向矢量的厄密共轭转置，

是针对一个低分辨率图像的协方差的逆。

更详细地讲，指向矢量e用于控制从探测器(未示出)发送到对象的信号的相位。当假设根据方向预先应用了用于波束形成的时间延迟值时，因为波束形成系数是实数，所以指向矢量被配置为1。

此外，根据本实施例的协方差

可如下面的等式2所表示，

[等式2]

$R\left({\stackrel{\→}{r}}_p\right)=E\left\{y_i\left({\stackrel{\→}{r}}_p\right)y_i{\left({\stackrel{\→}{r}}_p\right)}^H\right\}$

其中，

表示从对象反射的信号的焦点，表示位置

的值的协方差，E{}表示期望值，y_i()表示用于第i低分辨率图像的接收的信号，y_i()^H表示y_i()的厄密共轭转置。

本领域技术人员可知道采样方差计算方法、子阵列方法、对角线加载方法等可用于详细说明上面的等式2。

因此，波束形成系数计算单元110可关于形成一个低分辨率图像的值根据等式2执行以上运算以产生协方差矩阵，计算协方差矩阵的逆，并通过使用协方差矩阵的逆和指向矩阵来计算波束形成系数。

在计算协方差矩阵的逆中，为了保证稳定性，波束形成系数计算单元110还可通过使用对角线加载方法计算具有增加的稳定性的协方差的逆

因此，波束形成系数计算单元110可执行以上运算以计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。即，由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数可以是m×n矩阵，可对形成低分辨率图像的值中的位置(m，n)的值共同使用位置(m，n)的权重。

上述方法仅仅是计算自适应波束形成器的波束形成系数的本发明的一个实施例，本发明不限于此。

因此，波束形成系数计算单元110通过使用各种方法来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

低分辨率图像合成单元120通过使用由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像的每一个。低分辨率图像合成单元120合成低分辨率图像基本上可以是产生低分辨率图像以及产生形成低分辨率图像的值。

根据本实施例的低分辨率图像合成单元120可包括波束形成器(未示出)，或可通过使用从波束形成器输出的信号来合成多个低分辨率图像中的每一个。在这点上，为了输出形成低分辨率图像的值，根据本实施例的波束形成器可以是形成接收波束的自适应波束形成器，但不限于此。

作为M个换能器接收从对象反射的信号的示例，由低分辨率图像合成单元120输出的值可如等式3所表示，

其中，

表示从对象反射的信号的焦点，

表示形成第i低分辨率图像的值中从位置

反射的接收信号的值，表示基于由第m换能器接收的信号的形成多个低分辨率图像之一的接收信号的值中的位置

的信号的值的波束形成系数，上标*表示共轭复数，y_m，i()表示由第m换能器接收的用于形成第i低分辨率图像的值的信号的值，Δ_m，i表示由第m换能器接收的用于第i低分辨率图像的信号的采样时间，

表示通过对由第m换能器接收的用于第i低分辨率图像的信号应用位置

的延迟值所获得的信号的值。

因此，低分辨率图像合成单元120执行诸如等式(3)的运算，以通过使用分别由M个换能器接收的信号来合成多个低分辨率图像。

在这点上，由于针对多个低分辨率图像共同使用本实施例的波束形成系数，因此由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数

不具有i作为参数。

如上所述，尽管波束形成系数

不具有i作为参数，但波束形成系数

具有指示表示从对象反射的信号的位置的以及指示多个换能器中接收信号的换能器的m作为参数。因此，波束形成系数

可根据指示在形成低分辨率图像的值中应用了波束形成系数的值的位置而变化。

因此，本实施例的波束形成系数

被应用于空间相同的位置，因此，可显著减小由诊断图像产生设备100执行的运算量，此外可保证产生的诊断图像在对比度和分辨率方面的性能。

与如上所述的使用协方差矩阵计算波束形成系数相同，计算协方差矩阵的逆以计算波束形成系数的运算占据了诊断图像产生设备100执行的运算量的大多数。更详细地，自适应波束形成器需要大约为超声波接收信道的数量的3次方的运算量以计算波束形成系数。

因此，当由本实施例的波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数被共同用于多个低分辨率图像时，可显著减小由诊断图像产生设备100执行的运算量，因此可增强诊断图像产生设备100的性能。

高分辨率图像合成单元130通过使用合成的低分辨率图像来合成高分辨率图像。例如，高分辨率图像合成单元130通过对由低分辨率图像合成单元120合成的低分辨率图像取平均来执行产生一个或多个高分辨率图像的操作。

作为从换能器将信号发送到对象达I次的示例，由高分辨率图像合成单元130执行的运算可如等式4所表示。

[等式4]

$\hat{b}\left({\stackrel{\→}{r}}_p\right)=\frac{1}{I}\underset{i=0}{\overset{I-1}{\mathrm{\Σ}}}{\hat{b}}_i\left({\stackrel{\→}{r}}_p\right)$

其中，

表示指示形成高分辨率图像的值中位置

的亮度的值，I表示低分辨率图像的数量，

表示通过等式3计算的形成第i低分辨率图像的值中位置

的值。

即，高分辨率图像合成单元130可通过执行如同等式4的运算通过合成I个低分辨率图像来输出高分辨率图像。

由本实施例的高分辨率图像合成单元130合成的高分辨率图像可作为诊断图像被产生。因此，诊断图像产生设备100可显著减少运算量，并进而产生高清晰度的诊断图像。

图3是示出根据本发明实施例的在波束形成系数计算单元110中选择多个低分辨率图像之一的方法的示图。参照图2和图3，显示了换能器阵列31的行。为了描述方便，尽管信号从换能器阵列31中包括的换能器311至换能器317被顺序地发送到对象，但本发明不限于此。子阵列通过换能器阵列31中包括的两个或多个换能器被形成，彼此重叠，并将信号顺序地发送到对象。

作为选择多个低分辨率图像之一的方法的示例，波束形成系数计算单元110可选择根据从换能器阵列31的换能器311至换能器317中的首先发送信号的换能器313发送的信号的低分辨率图像，并计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

作为另一示例，波束形成系数计算单元110可选择根据从换能器阵列31的换能器311至换能器317中的最后发送信号的换能器317发送的信号的低分辨率图像，并计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

作为另一示例，波束形成系数计算单元110可选择根据从位于换能器阵列31中间的换能器314发送的信号的低分辨率图像，并计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

如上所述的方法是在波束形成系数计算单元110中选择多个低分辨率图像之一以计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数的示例，本发明不限于此。可通过使用包括随机的各种方法来选择多个低分辨率图像之一。

因此，波束形成系数计算单元110可选择多个低分辨率图像之一，并计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

图4是示出根据本实施例的通过使用由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数合成低分辨率图像和高分辨率图像的方法的示图。为了描述方便，诊断图像产生设备100通过使用探测器(未示出)中包括的M个换能器将信号发送到对象和从对象接收信号I次，但本发明不限于此。

本领域技术人员可理解，由于M个换能器和对象可发送和接收信号I次，所以可合成I个低分辨率图像。

参照图2和图4，由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数可以是

在这点上，m表示M个换能器中的第m换能器，因此，

表示由第m换能器接收的信号的波束形成系数。

更详细地讲，波束形成系数计算单元110计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。在这点上，可对多个低分辨率图像之一通过使用MV技术来计算波束形成系数。

为了描述方便，低分辨率图像合成单元120的I个低分辨率图像是成型的图像，但本发明不限于此。更详细地讲，假设形成低分辨率图像的值指示低分辨率图像中包括的像素的亮度值，但本发明不限于此。

由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数可以是

指示根据由第m换能器接收的信号形成一个低分辨率图像的像素中位置

的像素的波束形成系数。

低分辨率图像合成单元120通过使用由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数

来执行合成多个低分辨率图像中的每一个的操作。因此，低分辨率图像合成单元120输出指示多个低分辨率图像的

作为合成I个低分辨率图像的示例，

表示第一低分辨率图像41，

表示第二低分辨率图像42，

表示第三低分辨率图像43，

表示第四低分辨率图像44。

在像素单位方面，指示由低分辨率图像合成单元120输出的低分辨率图像的像素值可以是

即，

表示形成第I低分辨率图像的像素中位置的像素的像素值。

更具体地，相同的波束形成系数用于形成低分辨率图像的像素中每个低分辨率图像的相同位置的像素40。

高分辨率图像合成单元130通过使用由低分辨率图像合成单元120输出的低分辨率图像来执行合成高分辨率图像的操作。因此，高分辨率图像合成单元130输出指示高分辨率图像45的

在像素单位方面，指示由高分辨率图像合成单元130输出的高分辨率图像的像素值可以

即，

表示形成高分辨率图像的像素中的位置的像素的像素值。

因此，本实施例的诊断图像产生设备100通过使用一个波束形成系数合成多个低分辨率图像和一个高分辨率图像，从而显著减小了运算量，并产生高清晰度的诊断图像。

图5是示出根据本发明实施例的诊断系统200的框图。根据本实施例的诊断系统200包括探测器50和诊断图像产生设备100。诊断图像产生设备100包括时间增益补偿(TGC)单元102、模拟数字转换器(ADC)104、存储单元106、波束形成系数计算单元110、波束形成器108、低分辨率图像合成单元120和高分辨率图像合成单元130。另外，存储单元106可包括第一存储器至第I存储器，波束形成器108可包括第一波束形成器至第I波束形成器，低分辨率图像合成单元120可包括第一低分辨率图像合成器至第I低分辨率图像合成器。

在图5中，尽管波束形成器108与低分辨率图像合成单元120分开，但本发明不限于此，本领域技术人员可理解波束形成器108可被包括在低分辨率图像合成单元120中。

为了描述方便，在图5中，在探测器50和对象之间发送/接收信号I次，因此形成I个低分辨率图像的值被产生，但本领域技术人员可理解，本发明不限于此。

图5的诊断系统200示出与本发明相关的元件。因此，本领域技术人员可理解，诊断系统200还可包括除了图5的元件之外的普通元件。

图5的诊断图像产生设备100还对应于图1和图2的诊断图像产生设备100的实施例。因此，根据本实施例的诊断图像产生设备100不限于图5的元件。另外，与图1至图4相关的描述可应用于图5的诊断图像产生设备100，因此，不提供重复描述。

在根据本实施例的诊断系统200，诊断图像产生设备100通过使用对象和探测器50之间发送/接收的信号来产生对象的诊断图像。在这点上，在对象和探测器50之间发送/接收的信号可以是超声波信号，对象的诊断图像可以是超声波图像，但不限于此。

探测器50利用多个换能器将信号发送到对象/从对象接收信号。在这点上，换能器可以是阵列换能器。当探测器50中发送/接收的信号是超声波信号时，作为示例，探测器50中的每个换能器将电子信号转换成超声波信号，以将转换的超声波信号发送到对象，接收对象反射的超声波信号，并将接收的超声波信号转换成电子信号。

利用从探测器50接收的信号，诊断图像产生设备100合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的低分辨率图像来合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像。

TGC单元102基于从探测器50接收的信号的距离来补偿信号衰减。更详细地讲，当信号是超声波信号时，作为示例，超声波波束具有这样的特性：超声波波束根据深度被具有衰减地传输。因此，从远离探测器50的表面的部位反射的信号比从靠近探测器50的表面的部位反射的信号相对较弱，因此，基于从远离探测器50的表面的部位反射的信号的图像被显示得暗。因此，TGC单元102对由于深度导致的信号衰减进行补偿，因此，允许以相同亮度显示从对象的不同部位反射的信号。

ADC 104将由TGC单元102校正后的信号转换成数字信号。

存储单元106存储由ADC 104转换的数字信号。在这点上，根据本实施例的存储单元106可包括第一存储器至第I存储器。

更详细地讲，当阵列换能器中包括的多个换能器顺序地发送信号时，作为示例，首先，多个换能器的第一换能器将信号发送到对象，并且每个换能器接收从对象反射的信号。接收的信号通过TGC单元102和ADC 104被存储在存储单元106的第一存储器中。

其次，多个换能器的第二换能器将信号发送到对象，并且每个换能器接收从对象反射的信号。接收的信号通过TGC单元102和ADC 104被存储在存储单元106的第二存储器中。

以这种顺序，多个换能器的第I换能器将信号发送到对象，并且每个换能器接收从对象反射的信号。接收的信号通过TGC单元102和ADC 104被存储在存储单元106的第I存储器中。

本领域技术人员可理解，作为普通存储介质的存储单元106可包括硬盘驱动器(HDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存和存储卡。

波束形成系数计算单元110通过使用存储单元106中存储的指示接收信号的数据来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。在这点上，波束形成系数计算单元110通过使用存储单元106的第一存储器至第I存储器之一中存储的数据来计算波束形成系数。

为了描述方便，尽管通过使用图5中的存储单元106的第一存储器存储的数据来计算波束形成系数，但本发明不限于此，可通过使用关于图3描述的各种方法利用存储单元106中存储的数据来计算波束形成系数。

波束形成器108和低分辨率图像合成单元120利用由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个。在这点上，波束形成器108可包括第一波束形成器至第I波束形成器，低分辨率图像合成单元120可包括第一低分辨率图像合成器至第I低分辨率图像合成器。第一波束形成器至第I波束形成器以及第一低分辨率图像合成器至第I低分辨率图像合成器分别使用第一存储器至第I存储器中存储的数据，并输出形成应用了由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个的值。

高分辨率图像合成单元130通过使用低分辨率图像合成单元120合成的低分辨率图像来合成高分辨率图像。

在以上描述中，存储单元106、波束形成器108和低分辨率图像合成单元120可被包括在一个硬件单元中。另外，第一存储器至第I存储器、第一波束形成器至第I波束形成器和第一低分辨率图像合成器至第I低分辨率图像合成器可被包括在一个硬件单元中划分的各虚拟空间中。

此外，本发明不限于此。本领域技术人员可理解，存储单元106、波束形成器108和低分辨率图像合成单元120可被分别包括在分别对应于第一存储器至第I存储器、第一波束形成器至第I波束形成器和第一低分辨率图像合成器至第I低分辨率图像合成器的多个硬件单元中。

如上所述，根据本实施例的诊断图像产生设备100通过共同使用利用波束形成系数计算单元110计算的一个波束形成系数来合成多个低分辨率图像，从而显著减少由诊断图像产生设备100执行的运算量，并保证产生的高分辨率图像的质量。

图6是示出根据本发明实施例的医疗图像系统300的框图。参照图6，根据本实施例的医疗图像系统300包括诊断系统200、显示单元210、存储单元220和通信单元230。诊断系统200包括探测器50和诊断图像产生设备100。

在图6的医疗图像系统300中，示出了与该实施例相关的元件。因此，本领域技术人员可理解，医疗图像系统300还可包括除了图6的元件外的普通元件。

此外，图6的探测器50、诊断图像产生设备100和诊断系统200分别对应于图1、图2和图5的探测器50、诊断图像产生设备100和诊断系统200。因此，与图1至图5相关的描述可应用于图6的医疗图像系统300，因此，不提供重复描述。

诊断系统200通过使用从换能器接收的信号来合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，并通过使用合成的低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像。

因此，探测器50利用换能器将信号发送到对象/从对象接收信号。诊断图像产生设备100通过使用从探测器50接收的信号合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像。

显示单元210显示从诊断系统200输出的诊断图像。例如，显示单元210包括诸如显示面板、触摸屏和监视器的包括在医疗图像系统300中的输出装置以及用于分别驱动多个输出装置的多个软件模块。

存储单元220存储从诊断系统200输出的诊断图像。例如，本领域技术人员可理解，作为普通存储介质的存储单元220可包括HDD、ROM、RAM、闪存和存储卡。

根据本实施例的通信单元230将从诊断系统200输出的诊断图像发送到外部装置，并从外部装置接收数据。在这点上，外部装置可以是在远的地方布置的传真机、普通计算机系统或另一医学图像系统。

通信单元230可通过有线网络/无线网络将数据发送到外部装置/从外部装置接收数据。网络包括互联网、局域网(LAN)、无线LAN、广域网(WAN)和个人局域网(PAN)，但不限于此。网络可以是用于发送/接收信息的另一类型的网络。

此外，本领域技术人员可理解，可通过进一步添加图像读取功能和搜索功能将存储单元220和通信单元230集成为诸如图片存档通信系统(PACS)的类型。

因此，医学图像系统300可显示、存储和发送由诊断系统200产生和输出的诊断图像。

图7是示出根据本发明实施例的产生诊断图像的方法的流程图。参照图7，所述方法包括多个操作，所述多个操作可在图1、图2、图5和图6的探测器50、诊断图像产生设备100和医学图像系统300中被按时间顺序处理。因此，尽管没有提供描述，但与图1、图2、图5和图6的探测器50和诊断图像产生设备100和医学图像系统300相关的描述可应用于图7的方法。

在操作701，探测器50接收从对象反射的信号。在这点上，从对象反射的信号指示由探测器50发送并由对象反射的信号。

在操作702，低分辨率图像合成单元110通过使用在操作701中接收的信号计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

在操作703，低分辨率图像合成单元120通过使用在操作702计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个。

在操作704，高分辨率图像合成单元130通过使用在操作703合成的低分辨率图像合成高分辨率图像。因此，合成的高分辨率图像可被产生，并作为诊断图像被输出。

因此，根据本实施例的诊断图像产生设备100针对多个低分辨率图像共同使用波束形成系数，因此可显著减小运算量，此外，可保证高分辨率图像的性能。

例如，当通过使用合成孔径计方法利用64个低分辨率图像合成高分辨率图像时，如果根据本实施例的诊断图像产生设备100共同使用波束形成系数，可将运算量显著减少64倍，此外，可保证高分辨率图像的性能。

如上所述，根据本发明的以上实施例的一个或多个，保证产生的诊断图像的性能，并可减少运算量。

上述方法可被编写为计算机程序，并可通过使用计算机可读记录介质执行程序的通用数字计算机中被实现。计算机可读代码可以以各种方式被记录在介质上/在介质上传输，介质的示例包括：记录介质，例如，磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)和光学记录介质(例如，CD-ROM或DVD)；和传输媒介，例如，互联网传输媒介。

应该理解，这里描述的示例性实施例应该仅是描述意义上的，而不是为了限制的目的。每个实施例内的特征或方面的描述应该通常被认为对于其他实施例中的其他类似特征或方面是可用的。

Claims (19)

1.一种诊断图像产生设备，包括：

波束形成系数计算单元，通过使用从对象反射的信号计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数；

低分辨率图像合成单元，通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个；

高分辨率图像合成单元，通过使用合成的多个低分辨率图像来合成高分辨率图像。

2.如权利要求1所述的诊断图像产生设备，其中，波束形成系数被共同用于计算形成所述多个低分辨率图像的值中的所述多个低分辨率图像中的每一个的相同位置的值。

3.如权利要求1所述的诊断图像产生设备，其中，波束形成系数计算单元通过对所述多个低分辨率图像之一使用最小方差技术来计算波束形成系数。

4.如权利要求3所述的诊断图像产生设备，其中，所述多个低分辨率图像之一是根据从首先发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、根据从最后发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、或根据从位于换能器阵列的中间的换能器所发送的信号的低分辨率图像。

5.如权利要求3所述的诊断图像产生设备，其中，波束形成系数计算单元对形成所述多个低分辨率图像之一的值产生协方差矩阵，计算产生的协方差矩阵的逆，并通过使用计算的协方差矩阵的逆来计算将对所述多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

6.如权利要求1所述的诊断图像产生设备，其中，波束形成系数根据指示形成所述多个低分辨率图像的值中应用了波束形成系数的值的位置而变化。

7.如权利要求1所述的诊断图像产生设备，还包括：波束形成器，形成接收波束，所述接收波束用于输出形成所述多个低分辨率图像的值。

8.一种诊断系统，包括：

探测器，通过使用多个换能器将信号发送到对象/从对象接收信号；

诊断图像产生设备，通过使用由探测器接收的信号来合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像。

9.如权利要求8所述的诊断系统，其中，波束形成系数被共同用于计算形成所述多个低分辨率图像的值中的所述多个低分辨率图像中的每一个的相同位置的值。

10.如权利要求8所述的诊断系统，其中，诊断图像产生设备通过对所述多个低分辨率图像之一使用最小方差技术来计算波束形成系数。

11.如权利要求10所述的诊断系统，其中，所述多个低分辨率图像之一是根据从首先发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、根据从最后发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、或根据从位于换能器阵列的中间的换能器所发送的信号的低分辨率图像。

12.如权利要求8所述的诊断系统，其中，波束形成系数是在自适应波束形成器中使用的权重。

13.一种医学图像系统，包括：

诊断系统，通过使用从对象反射的信号来合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像；

显示单元，显示输出的诊断图像。

14.如权利要求13所述的医学图像系统，其中，波束形成系数被共同用于计算形成所述多个低分辨率图像的值中的所述多个低分辨率图像中的每一个的相同位置的值。

15.一种产生诊断图像的方法，所述方法包括：

接收从对象反射的信号；

通过使用接收的信号来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数；

通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个；

通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像。

16.如权利要求15所述的方法，其中，波束形成系数被共同用于计算形成所述多个低分辨率图像的值中的所述多个低分辨率图像中的每一个的相同位置的值。

17.如权利要求15所述的方法，其中，计算波束形成系数的步骤通过对所述多个低分辨率图像之一使用最小方差技术来计算波束形成系数。

18.如权利要求17所述的方法，其中，所述多个低分辨率图像之一是根据从首先发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、根据从最后发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、或根据从位于换能器阵列的中间的换能器所发送的信号的低分辨率图像。

19.如权利要求17所述的方法，其中，计算波束形成系数的步骤对形成所述多个低分辨率图像之一的值产生协方差矩阵，计算产生的协方差矩阵的逆，并通过使用计算的协方差矩阵的逆来计算将对所述多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。

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