CN112401932A - 超声扩展空间复合成像方法和相关装置 - Google Patents

超声扩展空间复合成像方法和相关装置 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种超声扩展空间复合成像方法和相关装置，该方法包括：获取扩展总角度，根据扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置；基于固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数，确定多帧图像下的目标参数；根据目标参数控制探头产生不同方向的发射线向诊断位置发射超声波，以使不同方向的发射线均从虚拟顶点对应的虚拟凸阵等角度发射；接收反射线的回波数据，基于回波数据进行信号处理，得到超声数据；将超声数据发送至信号后处理设备，以便信号后处理设备根据多帧图像对应的超声数据进行复合，得到复合图像。本申请中虚拟顶点是固定的，确定目标参数后，可以复用常规的空间复合的方案进行超声扩展空间复合成像，计算简单。

Description

超声扩展空间复合成像方法和相关装置
技术领域
本申请涉及超声扩展空间复合成像技术领域，特别涉及一种超声扩展空间复合成像方法、超声扩展空间复合成像装置、前端设备、介质和超声设备。
背景技术
扩展成像和超声扩展空间复合成像技术是临床上应用最广泛的成像技术之一。超声扩展空间复合成像技术主要是提高图像二维分辨率和抑制二维图像斑点噪声的一种成像技术，通过声束的偏转发射和接收并多幅图复合成一幅图，以便提高图像成像效果。扩展成像可以有效的扩大图像成像视野，通过扩展成像结合超声扩展空间复合成像可以有效的发挥两种成像技术的优势，具有较好的临床应用价值。相关技术中采用的扩展复合成像，采用的虚拟顶点移动的方案，包括上下左右的虚拟顶点移动方案，实现方案复杂，并且空间复合的多帧配准的时候，较为复杂。
因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种超声扩展空间复合成像方法、超声扩展空间复合成像装置、前端设备、介质和超声设备，得到的图像效果好，且降低了计算复杂度。其具体方案如下：
本申请公开了一种超声扩展空间复合成像方法，包括：
获取扩展总角度，根据所述扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置；
基于所述固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数，确定多帧图像下的目标参数；
根据所述目标参数控制探头产生不同方向的发射线向诊断位置发射超声波，以使所述不同方向的发射线均从所述虚拟顶点对应的虚拟凸阵等角度发射；
接收反射线的回波数据，基于所述回波数据进行信号处理，得到超声数据；
将所述超声数据发送至信号后处理设备，以便所述信号后处理设备根据所述多帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到复合图像。
可选的，所述探头为线阵探头或相控阵探头或凸阵探头。
可选的，当所述探头为所述凸阵探头时，所述根据所述扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置，包括：
根据所述扩展总角度，确定所述虚拟顶点的第一固定虚拟位置；
其中，所述虚拟顶点对应的所述虚拟凸阵的半径小于所述凸阵探头的半径，且所述虚拟凸阵两端的虚拟阵元与所述凸阵探头两端的阵元位置相同。
可选的，当所述探头为所述凸阵探头时，所述根据所述扩展角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置，包括：
根据所述扩展总角度，确定所述虚拟顶点的第二固定虚拟位置；
其中，所述虚拟顶点对应的所述虚拟凸阵的半径小于所述凸阵探头的半径，且所述虚拟凸阵中线上的虚拟阵元与所述凸阵探头中线上的阵元位置相同。
可选的，当所述探头为所述凸阵探头时，所述目标参数，包括：接收阵元位置、发射阵元位置、发射偏转角度、接收偏转角度、增删数据；
其中，所述增删数据包括删数据和增数据；
所述删数据为当所述虚拟凸阵位于所述凸阵探头的下方时，删除所述凸阵探头与所述虚拟凸阵之间的数据；
所述增数据为当所述虚拟凸阵位于所述凸阵探头的上方时，填补所述凸阵探头与所述虚拟凸阵之间的数据。
可选的，所述接收阵元位置的确定过程包括：
基于所述扩展总角度、接收线数，确定接收线角间距；
根据接收线编号和所述接收线角间距，确定所述接收偏转角度；
根据所述接收偏转角度、阵元间距和所述虚拟顶点对应的半径，确定所述接收阵元在实际的所述凸阵探头上的接收阵元位置。
可选的，所述发射阵元位置的确定过程包括：
当波束个数大于2时，根据第一接收阵元位置和第二接收阵元位置确定对应的所述发射阵元位置；其中，第一接收阵元位置为第BeamNum/2条线对应的接收阵元位置，第二接收阵元位置为第BeamNum/2+1条线对应的接收阵元位置；BeamNum为所述波束个数；
当所述波束个数等于1时，根据所述接收阵元位置和所述发射阵元位置一致。
可选的，所述基于所述回波数据进行信号处理，得到超声数据，包括：
对所述回波数据进行波束合成处理，得到波束合成之后的合成数据；
根据所述合成数据和所述增删数据进行数据添加或者删除的信号前处理，得到所述超声数据；
对应的，所述将所述超声数据发送至信号后处理设备，包括：
将增删后的所述超声数据发送至所述信号后处理设备。
可选的，所述将所述超声数据发送至信号后处理设备，以便当所述信号后处理设备根据所述多帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到复合图像，包括：
将三帧所述超声数据发送至信号后处理设备，以便当所述信号后处理设备根据所述三帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到所述复合图像。
本申请公开了一种超声扩展空间复合成像装置，包括：
固定虚拟位置确定模块，用于获取扩展总角度，根据所述扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置；
目标参数确定模块，用于基于所述固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数，确定多帧图像下的目标参数；
发射模块，用于根据所述目标参数控制探头产生不同方向的发射线向诊断位置发射超声波，以使所述不同方向的发射线均从所述虚拟顶点对应的虚拟凸阵等角度发射；
接收模块，用于接收反射线的回波数据，基于所述回波数据进行信号处理，得到超声数据；
发送模块，用于将所述超声数据发送至信号后处理设备，以便所述信号后处理设备根据所述多帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到复合图像。
本申请公开了一种前端设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如上所述超声扩展空间复合成像方法的步骤。
本申请公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述超声扩展空间复合成像方法的步骤。
本申请公开了一种超声设备，包括：
如上所述的前端设备；
信号后处理设备，用于接收超声数据，并根据所述多帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到复合图像。
本申请提供一种超声扩展空间复合成像方法，包括：获取扩展总角度，根据所述扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置；基于所述固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数，确定多帧图像下的目标参数；根据所述目标参数控制探头产生不同方向的发射线向诊断位置发射超声波，以使所述不同方向的发射线均从所述虚拟顶点对应的虚拟凸阵等角度发射；接收反射线的回波数据，基于所述回波数据进行信号处理，得到超声数据；将所述超声数据发送至信号后处理设备，以便所述信号后处理设备根据所述多帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到复合图像。
可见，本申请通过采用固定虚拟位置的虚拟顶点，根据固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数确定目标参数，由于虚拟顶点是固定的，因此在探头电子扩展时基于目标参数可以复用常规的空间复合的方案进行超声扩展空间复合成像，得到的扩展图像效果好，且降低了计算复杂度，避免了相关技术采用移动虚拟顶点方法，前端的计算复杂和信号后处理设备的复合计算复杂的问题。
本申请同时还提供了一种超声扩展空间复合成像装置、前端设备、介质和超声设备，均具有上述有益效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种超声扩展空间复合成像方法的流程图；
图2为本申请实施例提供的一种凸阵扩展成像示意图；
图3为本申请实施例提供的一种凸阵扩展成像示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种超声扩展空间复合成像装置的结构示意图；
图5为本申请实施例提供的一种超声设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
扩展成像和空间复合成像技术是临床上应用最广泛的成像技术之一。超声扩展空间复合成像技术主要是提高图像二维分辨率和抑制二维图像斑点噪声的一种成像技术，通过声束的偏转发射和接收并多幅图复合成一幅图，以便提高图像成像效果。相关技术中采用的扩展复合成像，采用的虚拟顶点移动的方案，包括上下左右不同的方案，实现方案复杂，并且空间复合的多帧配准的时候，较为复杂。基于上述技术问题，本实施例提供一种超声扩展空间复合成像方法，本申请中虚拟顶点是固定的，确定目标参数后，可以复用常规的空间复合的方案进行超声扩展空间复合成像，得到的图像效果好，且降低了计算复杂度，具体请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种超声扩展空间复合成像方法的流程图，具体包括：
S101、获取扩展总角度，根据扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置；
本申请不对扩展的探头进行限定，探头为线阵探头或相控阵探头或凸阵探头。
针对线阵探头或相控阵探头进行电子扩展，先计算出一个虚拟半径，假设探头的扩展角度为AngTrape(单位为度)，则按照成像角度为2*AngTrape凸阵，其虚拟的半径R＝ElementNum*Pitch/2/tan(AngTrape*pi/180)，其中pitch是探头的阵元间距，ElementNum是探头的阵元数。
针对凸阵探头进行电子扩展，确定固定的虚拟顶点，具体是将凸阵探头的实际顶点沿着中轴线下移，实现图像区角度扩大。
在一种可实现的实施方式中，当探头为凸阵探头时，本实施例提供一种固定虚拟位置确定的方法，根据扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置，包括：根据扩展总角度，确定虚拟顶点的第一固定虚拟位置；其中，虚拟顶点对应的虚拟凸阵的半径小于凸阵探头的半径，且虚拟凸阵两端的虚拟阵元与凸阵探头两端的阵元位置相同。
请参考图2，图2为本申请实施例提供的一种凸阵扩展成像示意图。其中，凸阵探头201原始的阵元在虚线标识区分的位置，但是经过电子扩展之后，虚拟半径之后的弧度就在黑线弧度，黑线弧度表示为虚拟凸阵202，实际的空间复合的起始线也在虚拟凸阵202的位置，但是收发信号仍然从实际的凸阵探头进行。凸阵探头201对应的半径为R。本实施例提供的是三帧复合成像，分别是左偏转成像、正常扩展、右偏转成像。本实施例中，凸阵探头的实际顶点O沿着中轴线移动一定距离到虚拟顶点的固定虚拟位置O1，其中，移动的距离的确定方式包括两种，第一种确定移动的距离的方式为：由AngTrape电子扩展角度计算得到AngTotalTrape扩展总角度，在三角形OAO1，已知∠OAO1、∠AOO1和OA长度，可以计算得到D值。
在另一种可实现的实施方式中，当探头为凸阵探头时，本实施例提供另一种固定虚拟位置确定的方法，根据扩展角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置，包括：根据扩展总角度，确定虚拟顶点的第二固定虚拟位置；
其中，虚拟顶点对应的虚拟凸阵的半径小于凸阵探头的半径，且虚拟凸阵中线上的虚拟阵元与凸阵探头中线上的阵元位置相同。
请参考图3，图3为本申请实施例提供的一种凸阵扩展成像示意图。
其中，凸阵探头原始的阵元在虚线标识区分的位置，但是经过电子扩展之后，实际虚拟半径之后的弧度就在黑线弧度，黑线弧度表示为虚拟凸阵，实际的空间复合的起始线也在虚拟探头对应的黑线弧形的位置。
凸阵探头对应的半径为R。本实施例提供的是三帧复合成像，分别是左偏转成像、正常扩展、右偏转成像。本实施例中，凸阵探头的实际顶点O沿着中轴线移动一定距离到虚拟顶点的固定虚拟位置O1。
在一种可实现的实施方式中，移动的距离确定的方法可以是：由AngTrape电子扩展角度计算得到AngTotalTrape扩展总角度，然后得到移动距离，具体是：
FOV＝ElementNum*Pitch/R/2；
lambda＝AngTotalTrape/2*pi/180；
VirtualRadius＝R*(sin(FOV)/sin(lambda)*cos(lambda)+1-cos(FOV))；
则D＝R-VirtualRadius；
其中，FOV是凸阵视场角，ElementNum是凸阵阵元数；Pitch是阵元间距；AngTotalTrape是扩展总角度，D为移动距离，VirtualRadius为O1对应的半径；R是凸阵探头对应的半径。
在另一种可实现的实施方式中，由AngTrape电子扩展角度计算得到AngTotalTrape扩展总角度，在三角形OAO1，已知∠OAO1、∠AOO1和OA长度，可以计算得到D值。
进一步的，还可以得到虚拟凸阵的阵元间距为VirtualPitch＝VirtualRadius*lambda*2/ElemenNum；
其中，lambda＝AngTotalTrape/2*pi/180；
VirtualPitch是虚拟凸阵的阵元间距，VirtualRadius是O1对应的半径，ElemenNum是凸阵探头的阵元数；AngTotalTrape是扩展总角度。
S102、基于固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数，确定多帧图像下的目标参数；
本申请中采用等角度的方式在前端设备在做空间复合的配置，及实现DSC(digital scan converter，数字扫描变换器)算法时，都可以全部复用常规的二维模式探头的空间复合配准及DSC，这么做就需要提前计算出目标参数，即每一条接收线和发射线对应的阵元位置(因为角度等间隔，所以对应的阵元位置一定不是等间隔的)，支持空间复合，比如3帧空间复合，那么对应的就需要计算出3帧图像所有的发射、接收线的对应的接收阵元位置、发射阵元位置及其发射偏转角度、接收偏转角度。
本步骤的目的是确定符合的多帧图像的目标参数。本实施例中不对多帧图像的数量进行限定，可以是3帧、5帧、7帧、9帧，用户可自定义选择，只要是能够实现本实施例的目的即可，其中针对三帧来说，是左偏转帧图像、正常扩展帧图像、右偏转帧图像。可以理解的是，每一帧图像对应的目标参数均不相同。
其中，当探头为凸阵探头时，探头参数可以包括：凸阵探头的阵元数、接收线密度、图像成像比例、波束个数、扩展总角度、接收线编号、阵元间距、阵元数、虚拟顶点对应的半径。图像成像比例为图像的横纵像素比。
进一步的，当探头为凸阵探头时，目标参数，包括：接收阵元位置、发射阵元位置、发射偏转角度、接收偏转角度、增删数据；
其中，增删数据包括删数据和增数据；
所述删数据为当所述虚拟凸阵位于所述凸阵探头的下方时，删除所述凸阵探头与所述虚拟凸阵之间的数据；
所述增数据为当所述虚拟凸阵位于所述凸阵探头的上方时，填补所述凸阵探头与所述虚拟凸阵之间的数据。
具体的，需要得到实际凸阵探头中的接收阵元位置、发射阵元位置，然而，发射偏转角度、接收偏转角度不论是在虚拟弧度和实际的弧线上，都是同一个角度。针对增删数据来说，可以理解的是，当虚拟凸阵在凸阵探头的下侧，此时，虚拟凸阵和凸阵探头之间的数据是多余数据，执行删除操作，形成新半径的超声数据；当虚拟凸阵在凸阵探头的弧度的上侧，则虚拟凸阵和凸阵探头之间的数据空缺，此时用0代替，就会形成新半径的超声数据，按照新半径的超声数据输入信号后处理设备，对于信号后处理设备的计算不需要进行任何修改，也即可以复用常规的凸阵复合成像处理流程，直接能够实现图像复合。
针对增删数据的确定方法，进行进一步阐述，具体包括：基于固定虚拟位置和凸阵探头参数，判断凸阵探头是否更靠近虚拟顶点；若是，则根据复合成像角度确定删数据，删数据为凸阵探头与虚拟凸阵之间的数据；若否，则根据复合成像角度确定增数据，增数据为凸阵探头与虚拟凸阵之间的数据。
为了实现空间复合，同时还包括一个关键参数，如图2中所示的增删数据d，由于在凸阵探头的阵元下方的实线对应的虚拟凸阵都是虚拟出来的，所以如果要按照虚拟凸阵来进行超声扩展空间复合成像及DSC，还需要把数据删除，所以其实每条接收线都有一个d值，不过考虑到对称性，只需要计算一半的接收线即可，比如对于3帧复合，则需要计算出3组d值，每帧需要计算出一组，在图2中的d是需要裁剪的数据点数，与线阵不同，线阵是需要补的数据点数，因为对于凸阵而言，虚拟的探头表面是在实际的弧度的下面。裁掉这一部分数据之后，就会形成以新半径的数据，按照新半径作为参数输入到DSC。在图3中的d是需要补零的数据，其中，图3中的虚拟顶点不需要截掉近场的图像。
在复合成像角度为0时，即没有偏转角的情况下，d值的计算公式如下：
d＝sqrt(((VirtualCOCurveX+VirtualCeramicX)-(RealCOCurveX+RealCeramicX))^2+((VirtualCOCurveY-VirtualCeramicY)-(RealCOCurveY-RealCeramicY))^2)；其中，sqrt为平方根计算，VirtualCOCurveX为虚拟凸阵的有效物理长度的一半，RealCOCurveX为实际的凸阵探头的有效物理长度一半，该有效物理长度是指凸阵的阵面对应的弧长，VirtualCeramicX为接收线在虚拟凸阵的虚拟弧面上位置与中轴线的距离，RealCeramicX为凸阵探头的实际物理半径与弧度AlphaAngle正弦的乘积，RealCeramicY为凸阵探头的实际物理半径与弧度AlphaAngle余弦的乘积；VirtualCOCurveY即探头的扩展之后的虚拟凸阵的虚拟半径，VirtualCeramicX为接收线在虚拟凸阵的虚拟弧面上位置与中轴线的距离，VirtualCeramicY为接收线在虚拟凸阵的虚拟弧面上位置与圆心O1的距离。最终转化成采样点数据个数(增删数据的个数)为：Holdoff＝round(d/(c/2/fs))；其中，Holdoff为增删数据的个数，c为声速，fs为系统的ADC采样率，round表示四舍五入。
对于左偏转和右偏转由于对称的原因，d值的计算方法相同，一般在扩展复合成像下复合成像角度(标记为CompoundAngle)在预设角度(该预设角度可以是10°)以内，在角度小于一定阈值时，减少计算量的同时且在误差允许的范围内，偏转下的d值的近似计算公式如下：d_LeftSteer＝d/cos(CompoundAngle*pi/180)；d_RightSteer＝d_LeftSteer；Holdoff_Steer＝round(d_LeftSteer/(c/2/fs))，其中，d_LeftSteer为左偏下的d值，d_RightSteer为右偏转下的d值，CompoundAngle为复合成像角度，Holdoff_Steer为左右偏转下d值对应的采样点数(增删数据的个数)，c为声速，fs为系统的ADC采样率，round表示四舍五入。
进一步的，针对目标参数中的接收阵元位置进行进一步阐述。在一种可实现的实施方式中，接收阵元位置的确定过程包括：基于扩展总角度、接收线数，确定接收线角间距；根据接收线编号和接收线角间距，确定接收偏转角度；根据接收偏转角度、阵元间距和虚拟顶点对应的半径，确定接收阵元位置。
其中，基于扩展总角度、接收线数，确定接收线角间距，包括：
根据凸阵的阵元数、接收线密度、图像成像比例、波束个数，确定接收线数；基于扩展总角度、图像成像比例、接收线数，确定接收线角间距。
首先，利用：
RxLineAll＝round(ElementNum/RxLineDensity*width/100/BeamNum)*
BeamNum得到接收线数，其中，RxLineAll为接收线数，ElementNum为凸阵阵元数，RxLineDensity为接收线密度，width为图像成像比例，BeamNum为波数个数。
再者，利用：
LineAngStep＝AngTotalTrape*width/100/(RxLineAll-1)确定接收线角间距；其中，LineAngStep为接收线角间距，AngTotalTrape为扩展总角度，width为图像成像比例，RxLineAll为接收线数。
其中，针对根据接收线编号和接收线角间距，确定接收偏转角度进行进一步阐述：
在PAAngleLines＝LineAngStep*(RxLineNum–RxLineAll/2)；其中，PAAngleLines为接收偏转角度，LineAngStep为接收线角间距，RxLineNum为接收线编号，RxLineAll为接收线数；以虚拟半径O1为圆心下非偏转发射每一条接收线的角度，每2条接收线是等角的；RxLineNum＝[1:RxLineAll]为接收线编号序列。
其中，针对根据接收偏转角度、阵元间距和虚拟顶点对应的半径，确定接收阵元位置进行进一步阐述，具体的，利用公式(1)-(13)确定电子扩展的接收阵元位置记为LinePositionToEle_Virtual。
BetaAngle＝PAAngleLines*pi/180 (1)
其中，PAAngleLines为接收偏转角度；此处是将每一条接收线的接收偏转角度转化为弧度用于计算；
OmegaAngle＝asin(sin(BetaAngle)*(R-VirtualRadius)/R) (2)
其中，R为虚线的顶点对应的半径即凸阵探头的物理半径，VirtualRadius为固定虚拟顶点O1对应的半径；OmegaAngle是从探头物理半径R的圆心O的线到虚拟半径弧面虚拟接收线位置的线角度；
AlphaAngle＝BetaAngle–OmegaAngle (3)
AlphaAngle是从实际凸阵探头的物理圆心O发出的线与从虚拟半径O1发出的线在虚拟弧面相交的夹角；
RealCOCurveX＝ElementNum/2*Pitch (4)
其中，Pitch为阵元间距，ElementNum为凸阵阵元数；
RealCOCurveY＝R (5)
RealCeramicX＝R*sin(AlphaAngle) (6)
RealCeramicY＝R*cos(AlphaAngle) (7)
VirtualCOCurveX＝ElementNum/2*Pitch (8)
VirtualCOCurveY＝VirtualRadius (9)
VirtualCeramicX＝VirtualRadius*sin(BetaAngle) (10)
VirtualCeramicY＝VirtualRadius*cos(BetaAngle) (11)
LinePositionToEle_Real＝RealCOCurveX+RealCeramicX (12)
LinePositionToEle_Virtual＝VirtualCOCurveX+VirtualCeramicX (13)
其中，LinePositionToEle_Virtual为电子扩展的接收阵元位置。
进一步的，在一种可实现的实施方式中，发射阵元位置的确定过程包括：当波束个数大于2时，根据第一接收阵元位置和第二接收阵元位置确定对应的发射阵元位置；其中，第一接收阵元位置为第BeamNum/2条线对应的接收阵元位置，第二接收阵元位置为第BeamNum/2+1条线对应的接收阵元位置；BeamNum为波束个数；当波束个数等于1时，根据接收阵元位置和发射阵元位置一致。
当波束个数即BeanNum≥2时，每隔第一接收阵元位置(即BeamNum/2)和第二接收阵元位置(即BeamNum/2+1)中间就会有一次发射线，因为接收线总是关于发射线对称，比如，BeamNum＝8，则第一条发射线在4.5，第二条发射线在8.5等等。当BeamNum＝1时，接收阵元位置和发射阵元位置一致，发射偏转角度和接收偏转角度是一样的值。当BeamNum为奇数时候每隔BeamNum/2+1就是发射线的位置。
S103、根据目标参数控制探头产生不同方向的发射线向诊断位置发射超声波，以使不同方向的发射线均从虚拟顶点对应的虚拟凸阵等角度发射；
得到目标参数后，可以复用常规的凸阵复合成像处理流程，不需要另用新的算法，很大程度降低系统的复杂度，并且可以保证很好的性能问题。
S104、接收反射线的回波数据，基于回波数据进行信号处理，得到超声数据；
具体请参考相关技术，本实施例不再进行阐述。
进一步的，基于回波数据进行信号处理，得到超声数据，包括：对回波数据进行波束合成处理，得到波束合成之后的合成数据；根据合成数据和增删数据进行数据添加或者删除的信号前处理，得到超声数据；
对应的，将超声数据发送至信号后处理设备，包括：将增删后的超声数据发送至信号后处理设备。
本实施例中将数据添加或者删除设置在波束合成之后，将增删后的超声数据发送至信号后处理设备，此时，信号后处理设备的计算不需要进行任何修改，也即可以复用常规的凸阵复合成像处理流程，直接能够实现图像复合，减少了相关计算，提高了图像复合的效率。
S105、将超声数据发送至信号后处理设备，以便信号后处理设备根据多帧图像对应的超声数据进行复合，得到复合图像。
当多帧复合为三帧复合时，将超声数据发送至信号后处理设备，以便当信号后处理设备根据多帧图像对应的超声数据进行复合，得到复合图像，包括：将三帧超声数据发送至信号后处理设备，以便当信号后处理设备根据三帧图像对应的超声数据进行复合，得到复合图像。
以三帧为例，执行扫描线零偏转，进行扫描得到扫描图像1；扫描线向左偏转，进行扫描得到扫描图像2；扫描线向右偏转，进行扫描得到扫描图像3；对扫描变换后的扫描图像1、2、3进行加权复合。
具体的，扫描线零偏转，包括：根据固定虚拟位置和探头的参数确定接收阵元位置、发射阵元位置、发射偏转角度、接收偏转角度；按照发射阵元位置、发射偏转角度，进行扫描；并按照接收阵元位置、接收偏转角度接收反射线的回波数据，得到超声数据；然后将超声数据发送至信号后处理设备；使信号后处理设备进行数字扫描变换处理，得到扫描线零偏转时的超声图像。
扫描线向左偏转，包括：根据固定虚拟位置、复合成像角度和探头的参数确定接收阵元位置、发射阵元位置、发射偏转角度、接收偏转角度、增删数据；按照发射阵元位置、发射偏转角度，进行扫描；并按照接收阵元位置、接收偏转角度接收反射线的回波数据，并进行增删数据处理，得到增删后的超声数据；然后将增删后的超声数据发送至信号后处理设备；使信号后处理设备进行数字扫描变换处理，得到扫描线左偏转时的超声图像。
扫描线向右偏转，包括：根据固定虚拟位置、复合成像角度和探头的参数确定接收阵元位置、发射阵元位置、发射偏转角度、接收偏转角度、增删数据；按照发射阵元位置、发射偏转角度，进行扫描；并按照接收阵元位置、接收偏转角度接收反射线的回波数据，并进行增删数据处理，得到增删后的超声数据；然后将增删后的超声数据发送至信号后处理设备；使信号后处理设备进行数字扫描变换处理，得到扫描线右偏转时的超声图像。
本实施例中提供的图像复合方法不需要处理算法进行改变，可以利用常规图像复合的所有后处理流程(比如解调，复合成像算法，DSC算法等)，不再需要区分是平阵的扩展还是凸阵的扩展，实现了算法的统一，同时还可以完全复用B模式的现有处理，系统实现简单。采用固定虚拟顶点的方案，通过电子偏转来实现扩展的偏转发射，而不是移动虚拟顶点，可以得到最佳的图像效果和最小的计算复杂度，避免了移动虚拟点确定所有目标参数造成的计算复杂度的问题的发生。
基于上述技术方案，本实施例通过采用固定虚拟位置的虚拟顶点，根据固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数确定目标参数，由于虚拟顶点是固定的，因此在探头电子扩展时基于目标参数可以复用常规的空间复合的方案进行超声扩展空间复合成像，得到的扩展图像效果好，且降低了计算复杂度，避免了相关技术采用移动虚拟顶点方法，前端的计算复杂和信号后处理设备的复合计算复杂的问题。
下面对本申请实施例提供的一种超声扩展空间复合成像装置进行介绍，下文描述的超声扩展空间复合成像装置与上文描述的超声扩展空间复合成像方法可相互对应参照，参考图4，图4为本申请实施例所提供的一种超声扩展空间复合成像装置的结构示意图，包括：
固定虚拟位置确定模块100，用于获取扩展总角度，根据扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置；
目标参数确定模块200，用于基于固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数，确定多帧图像下的目标参数；
发射模块300，用于根据目标参数控制探头产生不同方向的发射线向诊断位置发射超声波，以使不同方向的发射线均从虚拟顶点对应的虚拟凸阵等角度发射；
接收模块400，用于接收反射线的回波数据，基于回波数据进行信号处理，得到超声数据；
发送模块500，用于将超声数据发送至信号后处理设备，以便信号后处理设备根据多帧图像对应的超声数据进行复合，得到复合图像。
可选的，探头为线阵探头或相控阵探头或凸阵探头。
可选的，当探头为凸阵探头时，固定虚拟位置确定模块100，包括：
第一固定虚拟位置确定单元，用于根据扩展总角度，确定虚拟顶点的第一固定虚拟位置；
其中，虚拟顶点对应的虚拟凸阵的半径小于凸阵探头的半径，且虚拟凸阵两端的虚拟阵元与凸阵探头两端的阵元位置相同。
可选的，当探头为凸阵探头时，固定虚拟位置确定模块100，包括：
第二固定虚拟位置确定单元，用于
根据扩展总角度，确定虚拟顶点的第二固定虚拟位置；
其中，虚拟顶点对应的虚拟凸阵的半径小于凸阵探头的半径，且虚拟凸阵中线上的虚拟阵元与凸阵探头中线上的阵元位置相同。
可选的，探头为凸阵探头时，目标参数，包括：接收阵元位置、发射阵元位置、发射偏转角度、接收偏转角度、增删数据；
其中，增删数据包括删数据和增数据；
删数据为凸阵探头与虚拟凸阵之间的数据；
增数据为凸阵探头与虚拟凸阵之间的数据。
可选的，还包括：接收阵元位置的确定模块，用于：
基于扩展总角度、接收线数，确定接收线角间距；
根据接收线编号和接收线角间距，确定接收偏转角度；
根据接收偏转角度、阵元间距和虚拟顶点对应的半径，确定接收阵元位置。
可选的，还包括：发射阵元位置的确定模块，用于：
当波束个数大于2时，根据第一接收阵元位置和第二接收阵元位置确定对应的发射阵元位置；其中，第一接收阵元位置为第BeamNum/2条线对应的接收阵元位置，第二接收阵元位置为第BeamNum/2+1条线对应的接收阵元位置；BeamNum为波束个数；
当波束个数等于1时，根据接收阵元位置和发射阵元位置一致。
可选的，接收模块400，包括：
合成单元，用于对回波数据进行波束合成处理，得到波束合成之后的合成数据；
超声数据获得单元，用于根据波束的合成数据和增删数据进行数据添加或者删除的信号前处理，得到超声数据；
对应的，发送模块500包括：
第一发送单元，用于将增删后的超声数据发送至信号后处理设备。
可选的，发送模块500包括：
第二发送单元，用于将将三帧超声数据发送至信号后处理设备，以便当信号后处理设备根据三帧图像对应的超声数据进行复合，得到复合图像。
由于装置部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此装置部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
下面对本申请实施例提供的一种前端设备进行介绍，下文描述的前端设备与上文描述的超声扩展空间复合成像方法可相互对应参照。
本实施例提供一种前端设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行计算机程序时实现如上述超声扩展空间复合成像方法的步骤。
由于前端设备部分的实施例与超声扩展空间复合成像方法部分的实施例相互对应，因此前端设备部分的实施例请参见超声扩展空间复合成像方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
下面对本申请实施例提供的一种计算机可读存储介质进行介绍，下文描述的计算机可读存储介质与上文描述的超声扩展空间复合成像方法可相互对应参照。
本实施例提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如上述超声扩展空间复合成像方法的步骤。
由于计算机可读存储介质部分的实施例与超声扩展空间复合成像方法部分的实施例相互对应，因此计算机可读存储介质部分的实施例请参见超声扩展空间复合成像方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
下面对本申请实施例提供的一种超声设备进行介绍，下文描述的空间复合成像系统与上文描述的方法可相互对应参照。
请参考图5，图5为本申请实施例提供的一种超声设备的结构示意图，包括：
如上的前端设备510；
信号后处理设备520，用于接收超声数据，并根据多帧图像对应的超声数据进行复合，得到复合图像。
其中前端设备可以包括扫描控制511，这是控制整个系统运转的重要控制模块，还包括发射波束合成模块512、发射电路模块513、超声探头514、收发开关515、接收模拟前端AFE516、接收波束合成模块517、数据填充模块518、各成像模式信号前处理模块519，信号后处理设备520包括各模式信号后处理模块521还可以包括显示模块522。
电子扩展成像的基本信号处理算法，与不开电子扩展下的图像，绝大部分的算法处理都是一致的，只是在波束合成的扫描控制511中的延时计算参数即目标参数不同，基本上除此之外，电子扩展信号处理算法部分基本上与常规的灰阶成像是一模一样的。
可以理解的是，超声设备，还包括结构外观，软件还有UI界面，操作系统，人机交互等其他相关的辅助模块，
由于超声设备部分的实施例与方法部分的实施例相互对应，因此超声设备部分的实施例请参见方法部分的实施例的描述，这里暂不赘述。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本申请所提供的一种超声扩展空间复合成像方法、超声扩展空间复合成像装置、前端设备、介质和超声设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种超声扩展空间复合成像方法，其特征在于，包括：
获取扩展总角度，根据所述扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置；
基于所述固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数，确定多帧图像下的目标参数；
根据所述目标参数控制探头产生不同方向的发射线向诊断位置发射超声波，以使所述不同方向的发射线均从所述虚拟顶点对应的虚拟凸阵等角度发射；
接收反射线的回波数据，基于所述回波数据进行信号处理，得到超声数据；
将所述超声数据发送至信号后处理设备，以便所述信号后处理设备根据所述多帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到复合图像。
2.根据权利要求1所述的超声扩展空间复合成像方法，其特征在于，所述探头为线阵探头或相控阵探头或凸阵探头。
3.根据权利要求2所述的超声扩展空间复合成像方法，其特征在于，当所述探头为所述凸阵探头时，所述根据所述扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置，包括：
根据所述扩展总角度，确定所述虚拟顶点的第一固定虚拟位置；
其中，所述虚拟顶点对应的所述虚拟凸阵的半径小于所述凸阵探头的半径，且所述虚拟凸阵两端的虚拟阵元与所述凸阵探头两端的阵元位置相同。
4.根据权利要求2所述的超声扩展空间复合成像方法，其特征在于，当所述探头为所述凸阵探头时，所述根据所述扩展角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置，包括：
根据所述扩展总角度，确定所述虚拟顶点的第二固定虚拟位置；
其中，所述虚拟顶点对应的所述虚拟凸阵的半径小于所述凸阵探头的半径，且所述虚拟凸阵中线上的虚拟阵元与所述凸阵探头中线上的阵元位置相同。
5.根据权利要求3或4所述的超声扩展空间复合成像方法，其特征在于，当所述探头为所述凸阵探头时，所述目标参数，包括：接收阵元位置、发射阵元位置、发射偏转角度、接收偏转角度、增删数据；
其中，所述增删数据包括删数据和增数据；
所述删数据为当所述虚拟凸阵位于所述凸阵探头的下方时，删除所述凸阵探头与所述虚拟凸阵之间的数据；
所述增数据为当所述虚拟凸阵位于所述凸阵探头的上方时，填补所述凸阵探头与所述虚拟凸阵之间的数据。
6.根据权利要求5所述的超声扩展空间复合成像方法，其特征在于，所述接收阵元位置的确定过程包括：
基于所述扩展总角度、接收线数，确定接收线角间距；
根据接收线编号和所述接收线角间距，确定所述接收偏转角度；
根据所述接收偏转角度、阵元间距和所述虚拟顶点对应的半径，确定所述接收阵元在实际的所述凸阵探头上的接收阵元位置。
7.根据权利要求5所述的超声扩展空间复合成像方法，其特征在于，所述发射阵元位置的确定过程包括：
当波束个数大于2时，根据第一接收阵元位置和第二接收阵元位置确定对应的所述发射阵元位置；其中，第一接收阵元位置为第BeamNum/2条线对应的接收阵元位置，第二接收阵元位置为第BeamNum/2+1条线对应的接收阵元位置；BeamNum为所述波束个数；
当所述波束个数等于1时，根据所述接收阵元位置和所述发射阵元位置一致。
8.根据权利要求5所述的超声扩展空间复合成像方法，其特征在于，所述基于所述回波数据进行信号处理，得到超声数据，包括：
对所述回波数据进行波束合成处理，得到波束合成之后的合成数据；
根据所述合成数据和所述增删数据进行数据添加或者删除的信号前处理，得到所述超声数据；
对应的，所述将所述超声数据发送至信号后处理设备，包括：
将增删后的所述超声数据发送至所述信号后处理设备。
9.根据权利要求1所述的超声扩展空间复合成像方法，其特征在于，所述将所述超声数据发送至信号后处理设备，以便当所述信号后处理设备根据所述多帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到复合图像，包括：
将三帧所述超声数据发送至信号后处理设备，以便当所述信号后处理设备根据所述三帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到所述复合图像。
10.一种超声扩展空间复合成像装置，其特征在于，包括：
固定虚拟位置确定模块，用于获取扩展总角度，根据所述扩展总角度确定虚拟顶点的固定虚拟位置；
目标参数确定模块，用于基于所述固定虚拟位置、复合成像角度和探头参数，确定多帧图像下的目标参数；
发射模块，用于根据所述目标参数控制探头产生不同方向的发射线向诊断位置发射超声波，以使所述不同方向的发射线均从所述虚拟顶点对应的虚拟凸阵等角度发射；
接收模块，用于接收反射线的回波数据，基于所述回波数据进行信号处理，得到超声数据；
发送模块，用于将所述超声数据发送至信号后处理设备，以便所述信号后处理设备根据所述多帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到复合图像。
11.一种前端设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至9任一项所述超声扩展空间复合成像方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至9任一项所述超声扩展空间复合成像方法的步骤。
13.一种超声设备，其特征在于，包括：
如权利要求11所述的前端设备；
信号后处理设备，用于接收超声数据，并根据所述多帧图像对应的所述超声数据进行复合，得到复合图像。
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