CN109975814B - 超声成像方法、系统和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超声成像方法、系统和设备，涉及超声的技术领域，包括：对每个像素点进行以下步骤：获取多个阵元接收的回波数据；获取在笛卡尔坐标系下像素点的坐标、接收像素点回波数据的接收阵元的坐标、发射超声波到像素点的发射阵元的坐标；将在笛卡尔坐标系下接收阵元的坐标转换为在极坐标系下接收阵元的坐标；根据在笛卡尔坐标系下像素点和发射阵元的坐标、在极坐标系下接收阵元的坐标，计算像素点的延时时间；根据延时时间和回波数据，得到波束合成下的所述像素点强度值。本发明在计算方式上通过将在笛卡尔坐标系下的接收阵元的坐标转换为极坐标系下的坐标就能够完成凸阵多/单角度平面波发射下的波束合成，以实现凸阵超快超声成像。

Description

超声成像方法、系统和设备
技术领域
本发明涉及超声技术领域，尤其是涉及一种超声成像方法、系统和设备。
背景技术
通常情况下，超声成像设备的工作原理为，探头接收从目标反射回的超声波，经过A/D变换成数字信号，再从前端上传到后端GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)中进行波束合成，在GPU中完成多角度下的平面波延时叠加、加权和相干复合，形成一帧目标原始射频RF数据，该数据经计算机系统中数字信号处理器后，送于显示器显示。超声成像设备利用超声平面波成像方法，利用平面波扫描检测区域，一次发射控制即可完成扫描全幅感兴趣区，一幅图像花费的时间远低于传统聚焦逐线扫描。
基于平面波是非聚焦波，成像质量差，采用多角度平面波相干复合成像方法，将多个不同角度的平面波辐射感兴趣区域，相干叠加后可以提高图像质量。在计算多角度平面波的合成中，需要用到一种线坐标系，通过在线性坐标系下像素点的坐标值和阵元的坐标值计算像素点的延迟时间，从而可以计算出相干叠加的图像，然而，在凸阵平面波的波束合成过程中，凸阵曲面中的不同阵元的位置涉及到阵元与坐标轴之间的角度的变化，所以，仅用线坐标系的这种方式并不适用于凸阵偏转角度下的扫描变换，因此无法利用常规的相干复合算法完成凸阵平面波多角度下的波束合成过程。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供超声成像方法、系统和设备，在多个阵元以凸阵形式排列时，在计算方式上通过将在笛卡尔坐标系下的接收阵元的坐标转换为极坐标系下的接收阵元的坐标，即接收阵元的坐标值由线性坐标转换为带有角度的坐标，就能够完成凸阵多角度或者单角度平面波发射下的波束的合成，实现了超快超声成像。
第一方面，本发明实施例提供了一种超声成像方法，应用于超声成像设备，所述超声成像设备包括探头，所述探头包括多个阵元，所述多个阵元用于发射超声波对物体进行扫描，并接收回波数据，所述超声成像方法包括：对每个像素点进行以下步骤：获取多个阵元接收的回波数据；获取在笛卡尔坐标系下像素点的坐标、接收所述像素点回波数据的接收阵元的坐标、发射超声波到所述像素点的发射阵元的坐标；将在笛卡尔坐标系下接收阵元的坐标转换为在极坐标系下接收阵元的坐标；根据在笛卡尔坐标系下像素点和发射阵元的坐标、在极坐标系下接收阵元的坐标，计算像素点的延时时间；根据所述延时时间和回波数据，得到波束合成下的所述像素点强度值。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述将在笛卡尔坐标系下接收阵元的位置转换为在极坐标下接收阵元的位置，具体包括：计算接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，其中，所述笛卡尔坐标系为以多个阵元形成的曲面圆心为坐标零点，所述曲面的中心线所在的轴为第一方向轴，与所述曲面的中心线垂直的轴为第二方向轴；根据所述角度，将在笛卡尔坐标系下接收阵元的位置转换为在极坐标下接收阵元的位置。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述角度的算式为：
Figure BDA0001529802520000031
其中，βn为接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，num为多个阵元的个数，pitch为多个阵元的间隔距离，R为曲率半径，n为第n个接收阵元，n的取值范围为[1，num]。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述根据在笛卡尔坐标系下像素点和发射阵元的坐标、在极坐标系下接收阵元的坐标，计算像素点的延时时间，包括：设定所述像素点与距离多个阵元形成的曲面沿曲率半径下最近的点为发射阵元，其中，计算像素点的延时时间的算式为：
τ(En，xm，zm)*c＝sqrt((xm-Cx)2+(zm-Cz)2)-R+sqrt((xm-Enx)2+(zm+Enz)2)
其中，(xm，zm)为在笛卡尔坐标系下像素点Pm的坐标，(Enx，Enz)为在极坐标系下接收阵元En的坐标，(Cx，Cz)为在笛卡尔坐标系曲面圆心C的坐标。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述在笛卡尔坐标系曲面圆心的坐标，计算公式为：
Cx＝(-1)*(R2+R2-2*R*R*COSθ)*cos((num/2+0.5)*pitch/R-θ/2)
Cz＝(-1)*(R2+R2-2*R*R*COSθ)*sin((num/2+0.5)*pitch/R-θ/2)
其中，(Cx，Cz)为所述圆心在笛卡尔坐标系下的坐标，R为曲率半径，pitch为多个阵元的间隔距离，num为多个阵元的个数，θ为在多个阵元偏转扫射角度。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述根据所述延时时间和回波数据，得到波束合成下的所述像素点强度值，包括：根据采集频率和延时时间，查找多个阵元接收到的来自所述像素点的回波数据；对所述回波数据进行加权求和，得到波束合成下的所述像素点强度值。
第二方面，本发明实施例还提供一种超声成像系统，包括：获取模块，用于获取多个阵元接收的回波数据，并获取在笛卡尔坐标系下像素点的坐标、接收所述像素点回波数据的接收阵元的坐标、发射超声波到所述像素点的发射阵元的坐标；转换模块，所述转换模块与所述获取模块相连，用于将在笛卡尔坐标系下接收阵元的坐标转换为在极坐标系下接收阵元的坐标；计算模块，所述计算模块与所述转换模块相连，用于根据在笛卡尔坐标系下像素点和发射阵元的坐标、在极坐标下接收阵元的坐标，计算像素点的延时时间；成像模块，所述成像模块分别与所述获取模块和计算模块相连，用于根据所述延时时间和回波数据，得到波束合成下的所述像素点强度值。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述转换模块，具体用于：计算接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，其中，所述笛卡尔坐标系为以多个阵元形成的曲面圆心为坐标零点，所述曲面的中心线所在的轴为第一方向轴，与所述曲面的中心线垂直的轴为第二方向轴；根据所述角度，将在笛卡尔坐标系下接收阵元的位置转换为在极坐标下接收阵元的位置。
结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述角度的算式为：
Figure BDA0001529802520000041
其中，βn为接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，num为多个阵元的个数，pitch为多个阵元的间隔距离，R为曲率半径，n为第n个接收阵元，n的取值范围为(1，num)。
第三方面，本发明实施例还提供一种超声成像设备，包括：探头，所述探头包括多个阵元，所述多个阵元用于发射超声波对物体进行扫描，并接收回波数据；根据权利要求7-9任一项所述的超声成像系统。
本发明实施例带来了以下有益效果：通过获取笛卡尔坐标系下的像素点的坐标、该像素点的接收阵元的坐标、该像素点的发射阵元的坐标，再将笛卡尔坐标系下的接收阵元的坐标转换为极坐标系下的接收阵元的坐标，根据坐标值计算像素点的传播总距离从而计算该像素点的延时时间，在通过延时时间和回波数据得到波束合成下的该像素点，这样在多个阵元以凸阵形式排列时，在计算方式上通过将在笛卡尔坐标系下的接收阵元的坐标转换为极坐标系下的接收阵元的坐标，即接收阵元的坐标值由线性坐标转换为带有角度的坐标，就能够完成凸阵下多角度或者单角度平面波发射下的波束的合成，实现了超快超声成像。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的超声成像方法的结构图；
图2为本发明实施例提供的凸阵探头无偏转下像素点的计算示意图；
图3为本发明实施例提供的笛卡尔坐标系的坐标与极坐标系的坐标的关系示意图；
图4为本发明实施例提供的凸阵探头偏转下像素点的计算示意图；
图5为本发明实施例提供的超声成像系统的结构图；
图6为本发明实施例提供的超声成像设备的结构图。
图标：
200-超声成像系统；210-获取模块；220-转换模块；230-计算模块；240-成像模块；300-超声成像设备；310-探头；311-阵元；320-显示屏。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
目前针对超声成像只是公开了线阵多角度平面波相关复合成像算法，其中，线阵指的是超声换能器中的多个阵元排列成线性的结构，而线阵多角度平面波相干复合成像的方法并不适用于凸阵多角度或者凸阵单角度平面波相干复合成像的方法，基于此，本发明实施例提供的一种超声成像方法方法、系统以及设备，通过获取笛卡尔坐标系下的像素点的坐标、该像素点的接收阵元的坐标、该像素点的发射阵元的坐标，再将笛卡尔坐标系下的接收阵元的坐标转换为极坐标系下的接收阵元的坐标，根据坐标值计算像素点的传播总距离从而计算该像素点的延时时间，在通过延时时间和回波数据得到波束合成下的该像素点，这样在多个阵元以凸阵形式排列时，在计算方式上通过将在笛卡尔坐标系下的接收阵元的坐标转换为极坐标系下的接收阵元的坐标，即接收阵元的坐标值由线性坐标转换为带有角度的坐标，就能够完成凸阵多角度或者单角度平面波发射下的波束的合成，实现了超快超声成像。
为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种超声成像方法进行详细介绍，首先，结合图6所示，该方法应用于超声成像设备300，超声成像设备300包括探头310，探头310包括多个阵元311，多个阵元311用于发射超声波对物体进行扫描，并接收回波数据。超声成像设备300具体的工作流程为：在启动超声成像设备300后，多个阵元311会发射平面波对所测的物体进行扫描，发射的平面波在遇到物体后，经所测的物体反射，多个阵元311会接收反射回的超声波，即多个阵元311接收回波数据，其中，回波数据记载所测的物体反射超声波波阵面的振幅和相位的信息。
参考图1所示，超声成像方法包括：
对每个像素点进行以下步骤：
S110：获取多个阵元接收的回波数据。
作为一个示例，结合图6所示，多个阵元311接收回波数据，多个阵元311通过与其相连的通道进行上传，以能够获取这些回波数据进行后期处理。
S120：获取在笛卡尔坐标系下像素点的坐标、接收像素点回波数据的接收阵元的坐标、发射超声波到所述像素点的发射阵元的坐标。
作为一个示例，以待合成的像素点P1为例，在凸阵探头下的多个阵元311进行无偏转扫描或者偏转扫描下，首先，在多个阵元311形成的曲面的平面内，设立一个笛卡尔坐标系，在这个笛卡尔坐标系下获取像素点P1的坐标(x,z)，在这个笛卡尔坐标系下获取接收像素点P1回波数据的接收阵元En的坐标，获取接收像素点P1回波数据的接收阵元A1的坐标。
值得注意的是，这里所说的凸阵探头只是示例性的，例如腔内探头等等弧形探头均在本发明的限定中。
在一些实施例中，在进行步骤S120之前，还应该包括：对回波数据进行滤波，将不属于回波数据的其他超声波进行滤除，这样能够净化回波数据从而可以提高后期处理的正确率。
S130：将在笛卡尔坐标系下接收阵元的坐标转换为在极坐标系下接收阵元的坐标。
在一些实施例中，将在笛卡尔坐标系下接收阵元的位置转换为在极坐标下接收阵元的位置，具体包括：计算接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，其中，笛卡尔坐标系为以多个阵元形成的曲面圆心为坐标零点，曲面的中心线所在的轴为第一方向轴，与曲面的中心线垂直的轴为第二方向轴；根据角度，将在笛卡尔坐标系下接收阵元的位置转换为在极坐标下接收阵元的位置。
具体来说，结合图2所示，笛卡尔坐标系以多个阵元311形成的曲面圆形C1(0,0)为坐标零点，笛卡尔坐标系的x轴是垂直于曲面中心线，笛卡尔坐标系的z轴为曲面的中心线所在的轴。在这个坐标系下，计算接收阵元En与z轴之间的夹角βn，其中，角度的算式为：
Figure BDA0001529802520000081
其中，βn为接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，num为多个阵元的个数，pitch为多个阵元的间隔距离，R为曲率半径，n为第n个接收阵元，n的取值范围为[1，num]。
在结合图3所示，想要将在笛卡尔坐标系下的接收阵元En的坐标转换为极坐标系下的坐标，实际上就是将具体的坐标值使用角度来表示，即，
Enx＝R*sinβn，Enz＝R*cosβn，
其中，R为曲率半径，结合上面的角度的算式，可以得到：
Figure BDA0001529802520000082
Figure BDA0001529802520000091
综上，根据上述的公式，当要计算接收阵元En的坐标时，只需要知道num、pitch、R的数据。
S140：根据在笛卡尔坐标系下像素点和发射阵元的坐标、在极坐标系下接收阵元的坐标，计算像素点的延时时间。
在一些实施例中，步骤S140包括：设定像素点与距离多个阵元形成的曲面沿曲率半径下最近的点为发射阵元，其中，计算像素点的延时时间的算式为：
τ(En，xm，zm)*c＝sqrt((xm-Cx)2+(zm-Cz)2)-R+sqrt((xm-Enx)2+(zm+Enz)2)
其中，(xm，zm)为在笛卡尔坐标系下像素点Pm的坐标，(Enx，Enz)为在极坐标系下接收阵元En的坐标，(Cx，Cz)为在笛卡尔坐标系曲面圆心C的坐标。
其中，像素点的延时时间是发射阵元发射超声波到像素点的传播时间和接收阵元接收从像素点反射回来的反射超声波的传播时间的总和。
举例来说，当计算接收阵元En中的像素点P1时，以像素点P1和接收阵元En的位置为基础，设定像素点P1与距离多个阵元形成的曲面沿曲率半径下最近的点为发射阵元。结合图2所示，在凸阵探头无偏转下，接收阵元En中的像素点P1，像素点P1的接收阵元为A1。结合图4所示，在凸阵探头偏转θ进行扫描时，接收阵元En中的像素点P1，像素点P1的接收阵元为A2。
在确定接收阵元、发射阵元之后，根据接收阵元和发射阵元的坐标计算与像素点的延时时间，由上述延时时间的算式来看，当确定接收阵元和发射阵元的位置时，这时，只要确认曲面圆心的坐标就可以计算像素点的延时时间，其中，在笛卡尔坐标系曲面圆心的坐标，计算公式为：
Cx＝(-1)*(R2+R2-2*R*R*COSθ)*cos((num/2+0.5)*pitch/R-θ/2)
Cz＝(-1)*(R2+R2-2*R*R*COSθ)*sin((num/2+0.5)*pitch/R-θ/2)
其中，(Cx，Cz)为所述圆心在笛卡尔坐标系下的坐标，R为曲率半径，pitch为多个阵元的间隔距离，num为多个阵元的个数，θ为在多个阵元偏转扫射角度。
作为一个示例，结合图2所示，当在笛卡尔坐标系曲面圆心C的坐标为笛卡尔坐标系的坐标零点时，(x1，z1)为在笛卡尔坐标系下像素点P1的坐标，圆心C(Cx，Cz)为C(0，0)，则上述计算延时时间的算式为：
τ(En，x1，z1)*c＝sqrt(x1 2+z1 2)-R+sqrt((x1-Enx)2+(z1+Enz)2)。
作为另一个示例，结合图4所示，多个阵元偏转扫射θ角度时，多个阵元311形成的曲面的圆心C的坐标为：
Cx＝(-1)*(R2+R2-2*R*R*COSθ)*cos((num/2+0.5)*pitch/R-θ/2)
Cz＝(-1)*(R2+R2-2*R*R*COSθ)*sin((num/2+0.5)*pitch/R-θ/2)
可以看出，圆心C的坐标可以通过偏转角度θ，多个阵元的个数、多个阵元的间隔距离和曲率半径计算而来。当知道上述参数时，就可以计算在任何偏转角度下的圆心C的坐标。
S150：根据延时时间和回波数据，得到波束合成下的像素点。
步骤S150包括：根据采集频率和延时时间，查找多个阵元311接收到的来自像素点的回波数据；对回波数据进行加权求和，得到波束合成下的像素点。
具体来说，多个阵元311形成的探头310对回波数据采集时，采用一定的频率进行周期性的采集。以阵元E1，采集频率为1s，总采集时间为10s为例，在采集结束后，阵元E1中包括10次采集的多个像素点的回波数据。由于接收每个像素点的回波数据的时间不同，阵元E1接收像素点的回波时间为该像素点传播的总时间，即为该像素点的延时时间，计算该像素点的延时时间就可以找到阵元E1中该像素点的回波数据。利用这种方式，在多个阵元311中找到该像素点的多个回波数据，然后对该像素点的多个回波数据进行加权求和，即将该像素点的光信号转换后的电信号进行加权求和，实际上，从超声波的角度来看，就是将该像素点的所有波束进行叠加得到一个叠加后的波束。其中，加权函数为窗函数，窗函数可以为汉宁窗、汉明窗、矩形窗函数等。
值得注意的是，在对每个像素点进行上述处理时，可以设置成像深度，限制像素点的范围，以能够得到最优质的图像。根据上述过程，对每一个像素点进行处理，获得一幅波束合成下的图像。
参见图5所示的超声成像系统200的结构图，包括：获取模块210、转换模块220、计算模块230、成像模块240。
其中，获取模块210用于获取多个阵元接收的回波数据，并获取在笛卡尔坐标系下像素点的坐标、接收像素点回波数据的接收阵元的坐标、发射超声波到像素点的发射阵元的坐标。转换模块220与获取模块210相连，用于将在笛卡尔坐标系下接收阵元的坐标转换为在极坐标系下接收阵元的坐标。计算模块230与转换模块220相连，用于根据在笛卡尔坐标系下像素点和发射阵元的坐标、在极坐标下接收阵元的坐标，计算像素点的延时时间。成像模块240分别与获取模块210和计算模块230相连，用于根据延时时间和回波数据，得到波束合成下的像素点强度值。
超声成像系统200还包括：处理模块，处理模块和成像模块240相连，处理模块用于将成像模块240的结果经过检波、滤波、对数压缩、动态范围变换等等的数字信号处理后，发送至显示屏。
在一些实施例中，转换模块220，具体用于：计算接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，其中，笛卡尔坐标系为以多个阵元形成的曲面圆心为坐标零点，曲面的中心线所在的轴为第一方向轴，与曲面的中心线垂直的轴为第二方向轴；根据角度，将在笛卡尔坐标系下接收阵元的位置转换为在极坐标下接收阵元的位置。
在一些实施例中，角度的算式为：
Figure BDA0001529802520000121
其中，βn为接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，num为多个阵元的个数，pitch为多个阵元的间隔距离，R为曲率半径，n为第n个接收阵元，n的取值范围为(1，num)。
本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
参见图6所示，本发明实施例的超声成像设备300，包括：探头310、超声成像系统200、显示屏320。
其中，探头310，探头310包括多个阵元311，多个阵元311用于发射超声波对物体进行扫描，并接收回波数据；根据上述实施例任一项所述的超声成像系统200。显示屏320与超声成像系统200相连，用于显示超声成像系统200的成像结果。值得注意的是，多个阵元311通过通道与超声成像系统200相连。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。
在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
在发明的实施例超声成像方法中，波束的合成可以在处理器中完成，该处理器可能为图像处理器，还可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessing，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。
另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种超声成像方法，其特征在于，应用于超声成像设备，所述超声成像设备包括探头，所述探头包括多个阵元，所述多个阵元用于发射超声波对物体进行扫描，并接收回波数据，所述超声成像方法包括：
对每个像素点进行以下步骤：
获取多个阵元接收的回波数据；
获取在笛卡尔坐标系下像素点的坐标、接收所述像素点回波数据的接收阵元的坐标、发射超声波到所述像素点的发射阵元的坐标；
将在笛卡尔坐标系下接收阵元的坐标转换为在极坐标系下接收阵元的坐标；
根据在笛卡尔坐标系下像素点和发射阵元的坐标、在极坐标系下接收阵元的坐标，计算像素点的延时时间；
根据所述延时时间和回波数据，得到波束合成下的所述像素点强度值；
所述将在笛卡尔坐标系下接收阵元的位置转换为在极坐标下接收阵元的位置，具体包括：
计算接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，其中，所述笛卡尔坐标系为以多个阵元形成的曲面圆心为坐标零点，所述曲面的中心线所在的轴为第一方向轴，与所述曲面的中心线垂直的轴为第二方向轴；
根据所述角度，将在笛卡尔坐标系下接收阵元的位置转换为在极坐标下接收阵元的位置；
所述角度的算式为：
Figure FDA0002567842660000011
其中，βn为接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，num为多个阵元的个数，pitch为多个阵元的间隔距离，R为曲率半径，n为第n个接收阵元，n的取值范围为[1，num]。
2.根据权利要求1任一项所述的超声成像方法，其特征在于，所述根据在笛卡尔坐标系下像素点和发射阵元的坐标、在极坐标系下接收阵元的坐标，计算像素点的延时时间，包括：
设定所述像素点与距离多个阵元形成的曲面沿曲率半径下最近的点为发射阵元，其中，计算像素点的延时时间的算式为：
τ(En，xm，zm)*c＝sqrt((xm-Cx)2+(zm-Cz)2)-R+sqrt((xm-Enx)2+(zm+Enz)2)
其中，(xm，zm)为在笛卡尔坐标系下像素点Pm的坐标，(Enx，Enz)为在极坐标系下接收阵元En的坐标，(Cx，Cz)为在笛卡尔坐标系曲面圆心C的坐标。
3.根据权利要求2所述的超声成像方法，其特征在于，所述在笛卡尔坐标系曲面圆心的坐标，计算公式为：
Cx＝(-1)*(R2+R2-2*R*R*COSθ)*cos((num/2+0.5)*pitch/R-θ/2)
Cz＝(-1)*(R2+R2-2*R*R*COSθ)*sin((num/2+0.5)*pitch/R-θ/2)
其中，(Cx，Cz)为所述圆心在笛卡尔坐标系下的坐标，R为曲率半径，pitch为多个阵元的间隔距离，num为多个阵元的个数，θ为在多个阵元偏转扫射角度。
4.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所述根据所述延时时间和回波数据，得到波束合成下的所述像素点，包括：
根据采集频率和延时时间，查找多个阵元接收到的来自所述像素点的回波数据；
对所述回波数据进行加权求和，得到波束合成下的所述像素点强度值。
5.一种超声成像系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取多个阵元接收的回波数据，并获取在笛卡尔坐标系下像素点的坐标、接收所述像素点回波数据的接收阵元的坐标、发射超声波到所述像素点的发射阵元的坐标；
转换模块，所述转换模块与所述获取模块相连，用于将在笛卡尔坐标系下接收阵元的坐标转换为在极坐标系下接收阵元的坐标；
计算模块，所述计算模块与所述转换模块相连，用于根据在笛卡尔坐标系下像素点和发射阵元的坐标、在极坐标下接收阵元的坐标，计算像素点的延时时间；
成像模块，所述成像模块分别与所述获取模块和计算模块相连，用于根据所述延时时间和回波数据，得到波束合成下的所述像素点强度值；
所述转换模块，具体用于：计算接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，其中，所述笛卡尔坐标系为以多个阵元形成的曲面圆心为坐标零点，所述曲面的中心线所在的轴为第一方向轴，与所述曲面的中心线垂直的轴为第二方向轴；根据所述角度，将在笛卡尔坐标系下接收阵元的位置转换为在极坐标下接收阵元的位置；
所述角度的算式为：
Figure FDA0002567842660000031
其中，βn为接收阵元的曲率半径与笛卡尔坐标系的第一方向轴的角度，num为多个阵元的个数，pitch为多个阵元的间隔距离，R为曲率半径，n为第n个接收阵元，n的取值范围为(1，num)。
6.一种超声成像设备，其特征在于，包括：
探头，所述探头包括多个阵元，所述多个阵元用于发射超声波对物体进行扫描，并接收回波数据；
根据权利要求5所述的超声成像系统；
显示屏，所述显示屏与所述超声成像系统相连，用于显示超声成像系统的成像结果。
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