CN114027873B - 一种超声成像方法、装置及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种超声成像方法、装置及计算机可读存储介质。所述方法包括：根据与成像需求有关的信息确定相应混合波成像模式；根据所述混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果；其中，所述成像需求至少包括与图像质量和/或帧率有关的需求，所述混合波成像操作至少利用不同发射波束类型和/或不同发射频率的混合波进行成像，所述发射波束类型至少包括聚焦波和/或非聚焦波。

Description

一种超声成像方法、装置及计算机可读存储介质

技术领域

本说明书涉及超声检测及诊断技术领域，特别涉及一种超声成像方法、装置及计算机可读存储介质。

背景技术

超声成像是将超声波从超声探头发射到待检查的对象，并且根据超声波的回波信号产生超声图像。按波束类型分类，超声波的波束类型一般有聚焦波和非聚焦波(如平面波、发散波、宽波束等)，不同波束类型有各自具有其优缺点，例如，聚焦波聚焦能量高，但使用聚焦波进行成像时发射次数较多；非聚焦波如发散波和平面波，适于较高帧频但聚焦能量方面会逊于聚焦波，成像速度快、声场较均匀但图像信噪比较低。

以往超声成像技术中，多采用聚焦波在某一区域集中发射，以便提高该区域的图像质量，但传统聚焦波发射方式虽然能量高，却往往存在发射次数多、发射时间长导致帧率优化受限的情况，目前虽也存在利用平面波等在非核心区域(即上述聚焦发射区域之外的区域)进行局部发射补充的情况，但依然未能充分整合不同种波束类型的各自优缺点，通过合理规划设置和结合，以便充分发挥多种超声波的各自优势，在整体成像效率上更进一步，更好地满足用户的成像需求。

发明内容

本申请实施例之一提供一种超声成像方法，所述方法包括：根据与成像需求有关的信息确定相应混合波成像模式；根据所述混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果；其中，所述成像需求至少包括与图像质量和/或帧率有关的需求，所述混合波成像操作至少利用不同发射波束类型和/或不同发射频率的混合波进行成像，所述发射波束类型至少包括聚焦波和/或非聚焦波。

本申请实施例之一提供一种超声成像装置，所述装置包括：混合波成像模式确定模块，用于根据与成像需求有关的信息确定相应混合波成像模式；混合波成像操作模块，用于根据所述混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果；其中，所述成像需求至少包括与图像质量和/或帧率有关的需求，所述混合波成像操作至少利用不同发射波束类型和/或不同发射频率的混合波进行成像，所述发射波束类型至少包括聚焦波和/或非聚焦波。

本申请实施例之一提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如任一实施例所述的超声成像方法。

本申请实施例提供的超声成像方法、装置及计算机可读存储介质，相比现有技术，具有以下有益效果：(1)通过综合考虑包含图像质量和/或帧率在内的用户关注成像需求，通过混合波发射及其多重复合手段的利用，进行有效资源配置，确定最佳混合波成像模式，然后在该混合波成像模式完成成像操作，得到优化的成像结果，提高了整体成像效率，满足了用户的预期成像需求，很大程度上提高了用户体验；(2)通过混合波成像模式中的全孔径混合发射操作，覆盖较大范围的扫描区域，在综合了非聚焦波成像速度快、覆盖面积广、声场均匀及发射次数较少使得帧率提高的同时，通过聚焦波能量加强提高图像质量；(3)通过混合波成像模式中的移动孔径操作方式，既根据用户成像需求，结合利用多种波束各自优势在侧重区域(如感兴趣区域)进行有利发射扫描，又能够获得更丰富维度的混合波回波数据，便于后续回波信号复合或图像复合处理，为满足不同用户不同场景的个性化成像需求提供保障；(4)根据不同用户在不同成像场景的成像需求，通过单独或组合采用线复合、空间复合、频率复合、图像复合等图像复合操作的合理配置，能够获得更多偏角扫描信息，并可以有效抑制随机噪声，从而无论在图像质量上还是帧率上都能提高成像效率。

附图说明

图1所示为根据本说明书一些实施例所示的超声成像系统的应用场景示意图；

图2所示为根据本说明书一些实施例所示的超声成像设备的应用场景示意图；

图3是根据本说明书一些实施例所示的超声成像方法的示例性流程图；

图4根据本说明书一些实施例所示的根据混合波成像模式进行相应混合波成像操作的示例性流程图；

图5是根据本说明书一些实施例所示的根据阵元指向性限制条件确定极限偏转角度和极限延迟时间的示例图；

图6是根据本说明书一些实施例所示的根据阵元指向性限制条件确定极限偏转角度和极限延迟时间的示例图；

图7a至图7d是根据本说明书一些实施例所示的发散波波束进行偏角扫描的效果示例图；

图8是根据本说明书一些实施例所示的根据阵元指向性限制条件确定极限偏转角度和极限延迟时间的示例图；

图9是根据本说明书一些实施例所示的混合波成像模式下焦点分布方式示例；

图10是根据本说明书一些实施例所示的第一混合波成像模式的发射成像示意图；

图11是根据本说明书一些实施例所示的混合波成像模式下焦点分布方式示例；

图12是根据本说明书一些实施例所示的第二混合波成像模式的发射成像示意图；

图13a至图13c是根据本说明书一些实施例所示的混合波成像模式中超声波波束的声压分布示例图；

图14是根据本说明书一些实施例所示的超声成像装置400的组成结构示例图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本说明书应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

如本说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

本说明书中使用了流程图用来说明根据本说明书的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

图1所示为根据本说明书一些实施例所示的超声成像系统100的应用场景示意图。

如图1所示，在应用场景中可以包括超声设备110、服务器120、存储设备130、终端140和网络150。

超声设备110可以用于对对象执行扫查，以进行诊断成像。超声设备110可以用于查看对象的身体内部组织的图像信息，以辅助医生进行疾病诊断。超声设备110可以通过探头将较高频率的声波(例如超声波)发送至对象以产生超声图像。在一些实施例中，对象可以包括生物对象和/或非生物对象。例如，对象可以包括人身体的特定部分，例如颈部、胸部、腹部等，或其组合。又例如，对象可以是超声设备110待扫描的病人。在一些实施例中，超声图像可包括亮度模式(B模式)图像、彩色模式(C模式)图像、运动模式(M模式)图像、多普勒模式(D模式)图像和弹性成像模式(E模式)图像中的至少一个。在一些实施例中，超声图像可以包括二维(2D)图像或三维(3D)图像。

超声设备110可以用于数据获取、处理和/或输出、定位等功能。功能设备110可以包含一个或多个子功能设备(例如单个传感设备或多个传感设备组成的传感系统设备)。在一些实施例中，超声设备110可以包括但不限于超声发射单元(例如，包括超声换能器等)、超声成像单元、射频感应单元、NFC通信单元、图像采集单元、图像显示单元、音频输出单元等或其任意组合。示例性地，超声成像单元可以用于接收信号的处理，包括超声波发射、超声波接收、混合波波束形成、滤波、解调、波束合成、混合波回波数据复合操作等等超声成像过程可能涉及的数据处理。示例性地，图像显示单元可以用于优化成像图像的显示。示例性地，超声设备110可以由其信息输入模块(图1中未示出)采集成像对象信息以及接收成像操作指令信息。示例性地，超声设备110也可以通过网络150接收来自终端140或服务器120发送的成像对象信息和/或成像操作指令信息，并可以将中间成像结果数据或混合波成像图像发送至处理器、存储设备130或终端140。

服务器120可以处理从其他设备或系统组成部分中获得的数据和/或信息。服务器120可以基于这些数据、信息和/或处理结果执行程序指令，以执行一个或多个本申请中描述的功能，例如，超声波发射、超声波接收、混合波波束形成、滤波、解调、波束合成、混合波回波数据复合操作等等超声成像过程可能涉及的数据处理。在一些实施例中，服务器120可以接收来自超声设备110的中间成像结果数据或混合波成像图像，例如，接收滤波处理后的中间成像结果数据，再例如接收由超声设备110完成的最终混合波成像图像，并根据混合波成像图像以及预设超声诊断分析程序进行相应超声诊断分析操作。

在一些实施例中，服务器120可以包含一个或多个子处理设备(例如，单核处理设备或多核多芯处理设备)。仅作为示例，服务器120可以包括中央处理器(CPU)、专用集成电路(ASIC)、专用指令处理器(ASIP)、图形处理器(GPU)、物理处理器(PPU)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编辑逻辑电路(PLD)、控制器、微控制器单元、精简指令集电脑(RISC)、微处理器等或以上任意组合。

在一些实施例中，超声设备110、终端140以及其他可能的系统组成部分中可以包括服务器120，例如可以将服务器120或能实现服务器120功能的功能模块集成在超声设备110、终端140以及其他可能的系统组成部分中。

在一些实施例中，超声成像系统100的一个或者多个组件可以通过网络150传送数据至超声成像系统100的其他组件。例如，服务器120可以通过网络150获取终端140、超声设备110和存储设备130中的信息和/或数据，或者可以通过网络150将信息和/或数据发送到终端140、超声设备110和存储设备130。

存储设备130可以用于存储数据和/或指令，数据指对信息的数字化表示，可以包括各种类型，比如二进制数据、文本数据、图像数据、视频数据等。指令指可控制设备或器件执行特定功能的程序。例如，存储设备130可以存储多种混合波成像模式程序数据、成像需求有关的信息数据、混合波成像结果数据(即混合波成像图像数据)、触屏操作指令和/或预设机器学习算法等等超声成像过程中涉及的各类可能数据和/或程序。

存储设备130可以包括一个或多个存储组件，每个存储组件可以是一个独立的设备，也可以是其他设备的一部分。在一些实施例中，存储设备130可包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器等或其任意组合。示例性的，大容量储存器可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。在一些实施例中，所述存储设备130可在云平台上实现。仅作为示例，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。

终端140指用户所使用的一个或多个终端设备或软件。终端140可以包括处理单元、显示单元、输入/输出单元、感知单元、存储单元等。感知单元可以包括但不限于光传感器、距离传感器、加速度传感器、陀螺仪传感器、声音探测器等或其任意组合。

在一些实施例中，终端140可以是移动设备140-1、平板计算机140-2、膝上型计算机140-3、台式计算机140-4等其他具有输入和/或输出功能的设备中的一种或其任意组合。在一些实施例中，使用终端140的可以是一个或多个用户，可以包括直接使用服务的用户，也可以包括其他相关用户。

上述示例仅用于说明所述终端140设备范围的广泛性而非对其范围的限制。

网络150可以连接系统的各组成部分和/或连接系统与外部资源部分。网络150使得各组成部分之间，以及与系统之外其他部分之间可以进行通讯，促进数据和/或信息的交换。在一些实施例中，网络150可以是有线网络或无线网络中的任意一种或多种。例如，网络150可以包括电缆网络、光纤网络、电信网络、互联网、局域网络(LAN)、广域网络(WAN)、无线局域网络(WLAN)、城域网(MAN)、公共交换电话网络(PSTN)、蓝牙网络、紫蜂网络(ZigBee)、近场通信(NFC)、设备内总线、设备内线路、线缆连接等或其任意组合。各部分之间的网络连接可以是采用上述一种方式，也可以是采取多种方式。在一些实施例中，网络可以是点对点的、共享的、中心式的等各种拓扑结构或者多种拓扑结构的组合。在一些实施例中，网络150可以包括一个或以上网络接入点。例如，网络150可以包括有线或无线网络接入点，例如基站和/或网络交换点，通过这些进出超声成像系统100的一个或多个组件可连接到网络150上以交换数据和/或信息。

图2所示为根据本说明书一些实施例所示的超声成像设备200的应用场景示意图。

超声成像设备200可以包括发射波束形成器201、发射控制器202、接收控制器203、存储器204、处理器205、显示器206、输入设备207以及探头208。

输入设备207可以包括但不限于键盘、鼠标、手写板和触摸屏等装置，还可通过语音及手势等作为输入指令对系统进行控制。

当用户成像需求相关信息指令通过输入设备207传达到处理器205时，处理器将指令解析并选择相应的混合波成像模式，并将混合波成像模式相应参数需求，下发给发射波束形成器201，发射波束形成器201根据参数需求计算延迟时间、偏转角度、阵元相应参数等一系列发射参数，由发射控制器202根据发射参数形成混合波成像模式的相应扫查序列(或扫描序列)，产生驱动电压信号激励探头中换能器阵元振动形成相应超声波。

声波在介质中传播时遇到不均匀界面时产生反射信号，探头208的换能器阵元接收介质反射的振动波，接收控制器203将机械波转换为电信号并存储在存储器204中，处理器205按照相应混合波成像模式对应操作方式及用户实时输入或选定的处理选项或调整选项，将RF信号转换为图像信号，最终将超声图像输出到显示器206上。

其中，发射波束形成器201不限于硬件电路，如FPGA(可编程门阵列)及DSP(数字信号处理)，同时还可以是数字波束形成器；用于发射聚焦波与非聚焦波的换能器阵元阵列可以是一维阵列，也可以是根据相应混合波成像模式设置的多维阵列。由于在某些混合波成像模式中，聚焦波和非聚焦波并不同时发射，每次发射一种波并完成接收回波后才能进行下一次发射，这样才不会造成回波信号的干扰，使用多维阵列(例如二维阵列)是利用多列阵元不同的宽度等阵元相关参数，使不同列分别更适用于相应波束类型，在发射时提升声场的质量，达到成像范围更广，聚焦效果更好的效果。

需要注意的是，对于上述超声成像系统100、下面图2的超声成像设备200及图14的超声成像装置400的描述，仅为描述方便，并不能把本说明书限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。在一些实施例中，图14中披露的混合波成像模式确定模块410、混合波成像操作模块420可以在超声设备110、服务器120和/或超声成像设备200中实现。在一些实施例中，图14中披露的合波成像模式确定模块410、混合波成像操作模块420可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。例如，各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本说明书的保护范围之内。

图3是根据本说明书一些实施例所示的超声成像方法300的示例性流程图。在一些实施例中，流程300可以由超声设备110、服务器120、超声成像设备200和/或超声成像装置400执行。超声成像方法300可以包括以下步骤。

步骤310，根据与成像需求有关的信息确定相应混合波成像模式。在一些实施例中，步骤310可以由混合波成像模式确定模块410执行。

步骤320，根据混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果。在一些实施例中，步骤320可以由混合波成像操作模块420执行。

成像需求是指不同用户(如超声检测人员、超声诊断医生等)在某一成像场景下的相应成像要求。在一些实施例中，成像需求可以包括与图像质量和/或帧率有关的需求。在一些实施例中，成像需求可以包括空间分辨率、对比分辨率、时间分辨率、图像信噪比、帧频、成像速度、成像时间或其他任何可行的能够反映图像质量和/或帧率有关需求的指标。在一些实施例中，成像需求有关的信息可以通过在超声系统中，进行相应成像条件参数设置调整来获取。在一些实施例中，前述成像条件参数可以包括图像质量指标数据和/或帧率指标数据。在一些实施例中，成像需求有关的信息可以通过人工输入需求信息的方式获取，例如通过实时接收用户的成像需求调整指令等。

混合波成像模式是指可对扫描对象进行不同种发射波束类型和/或不同发射频率的混合波混合成像的特定成像模式。在一些实施例中，发射波束类型可以包括聚焦波和/或非聚焦波，和/或其他任何可行的波束类型。在一些实施例中，非聚焦波可以包括平面波、发散波、宽波束或其他任何可行的非聚焦波束类型。在一些实施例中，混合波成像模式可以包括同一发射频率、不同发射波束类型的成像模式，例如发散波、聚焦波均以同一发射频率(例如7.5MHz)的混合波成像模式。在一些实施例中，混合波成像模式可以是不同发射频率、同一发射波束类型的成像模式，例如发射频率分别为7.5MHz和5MHz的两聚焦波或两非聚焦波的混合波成像模式。在一些实施例中，混合波成像模式可以是不同发射频率、不同发射波束类型的成像模式，例如，发射频率为7.5MHz的发散波、发射频率为10MHz的聚焦波以及发射频率为5MHz的平面波的混合波成像模式。需要注意的是，对于混合波成像模式中，不同种发射波束类型和/或不同发射频率相应发射波束的触发发射次数不作特别限定，例如在一特定混合波发射模式下，同一发射频率的平面波可以在多个不同的时间节点或周期进行多次触发成像，也可仅在一个时间节点或周期进行一次触发成像，再例如，不同发射频率的发散波可以在不同的时间节点或周期触发两次或多次，再例如，不同发射频率的发散波、聚焦波、平面波分别进行一次触发成像。另外，需要说明的是，对于混合波成像模式中，不同种发射波束类型和/或不同发射频率相应波束触发成像的先后次序也不作特别限定，例如，先触发发散波再触发聚焦波，再例如，首先触发发射频率为7.5MHz的发散波，然后触发发射频率为10MHz的聚焦波，再触发发射频率为5MHz的平面波，等等。

在一些实施例中，混合波成像模式可以包括第一混合波成像模式和/或第二混合波成像模式。在一些实施例中，第一混合波成像模式可以包括全孔径混合发射操作，第二混合波成像模式可以包括移动孔径混合发射操作。

在一些实施例中，全孔径混合发射操作可以是聚焦波和/或非聚焦波发射时阵元所有孔径都参与发射的发射操作，以便覆盖较大范围的扫描区域，在综合了非聚焦波成像速度快、覆盖面积广、声场均匀及发射次数较少使得帧率提高的同时，通过聚焦波能量加强提高图像质量，从而更有效地满足用户预期成像需求。在一些实施例中，全孔径混合发射操作可以是非聚焦波发射时所有孔径都参与发射，聚焦波发射时局部孔径(即部分孔径)参与发射(例如可以聚焦发射于侧重图像质量的某一特定区域或感兴趣区域)，使得能够合理配置资源，在满足用户成像需求的同时，节省成本。

在一些实施例中，移动孔径混合发射操作可以是聚焦波和/或非聚焦波发射时，阵元的所有孔径或局部孔径根据相应混合发射次序规则进行发射的发射操作。在一些实施例中，移动孔径混合发射操作可以是聚焦波(例如聚焦波)、非聚焦波(例如发散波)均局部孔径根据相应混合发射次序程序进行发射的发射操作。在一些实施例中，移动孔径混合发射操作过程中，聚焦波、非聚焦波根据相应混合发射次序程序进行交替发射。在一些实施例中，前述混合发射次序规则或混合发射次序程序可以包括聚焦波、非聚焦波的各自发射时间节点设置和/或交替发射时间间隔设置等。移动孔径混合发射操作方式，通过不同混合波束在相应设定发射次序规则下进行特定组合序列的发射，既根据用户成像需求，结合利用多种波束各自优势在侧重区域(如感兴趣区域)进行有利发射扫描，又能够获得更丰富维度的混合波回波数据，例如多种波束的回波信号数据、回波图像或成像数据等，便于后续回波信号复合或图像复合处理，为满足不同用户不同场景的个性化成像需求提供保障。

图4根据本说明书一些实施例所示的根据混合波成像模式进行相应混合波成像操作的示例性流程图。

如图4所示，步骤320中，根据混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果，可以包括以下两个分支子步骤：

步骤3201，根据混合波成像模式触发第一混合波成像模式下的混合波成像操作，具体地包括：确定第一焦点位置，第一焦点位置满足第一焦点边界条件；根据第一焦点位置确定第一混合波成像模式的第一发射参数；根据第一混合波成像模式的第一发射参数，执行第一超声波的全孔径发射操作及第二超声波的全孔径发射操作或局部孔径发射操作，获得第一混合波回波数据。

步骤3202，根据混合波成像模式触发第二混合波成像模式下的混合波成像操作，包括：确定第二焦点位置，第二焦点位置满足第二焦点边界条件；根据第二焦点位置确定第二混合波成像模式的第二发射参数；根据第二混合波成像模式的第二发射参数，执行第一超声波的移动孔径发射操作及第二超声波的全孔径发射操作或局部孔径发射操作，获得第二混合波回波数据。

在一些实施例中，第一焦点位置可以包括第一混合波成像模式下每种发射波束各自的所有焦点排布位置和/或所有焦点各自位置，第二焦点位置可以包括第二混合波成像模式下每种发射波束各自的所有焦点排布位置和/或所有焦点各自位置。在一些实施例中，第一焦点可以包括实焦点和/或虚焦点，第二焦点可以包括实焦点和/或虚焦点。在一些实施例中，第一焦点可以位于成像区域内和/或成像区域外，第二焦点可以位于成像区域内和/或成像区域外。在一些实施例中，第一焦点的数量可以是一个或多个，第二焦点的数量可以是一个或多个。示例性地，第一焦点或第二焦点可以包括位于成像区域内的多个(例如10个)聚焦波实焦点以及位于成像区域外的多个(例如8个)发散波虚焦点。

在一些实施例中，第一发射参数可以包括第一混合波成像模式下所有焦点各自的延迟时间和/或偏转角度，第二发射参数可以包括第二混合波成像模式下所有焦点各自的延时和/或偏角。在一些实施例中，第一超声波可以是非聚焦波，第二超声波可以是聚焦波。在一些实施例中，第一混合波回波数据或第二混合波回波数据可以包括不同波束各自回波数据或不同波束各自回波复合数据。在一些实施例中，不同波束各自回波数据可以包括相应波束的回波信号数据或回波图像数据。在一些实施例中，不同波束各自回波复合数据可以是相应波束的回波信号经过波束合成的回波复合数据。

在一些实施例中，可以单独触发(或执行)第一混合波成像模式或第二混合波成像模式。在一些实施例中，可以同时触发第一混合波成像模式与第二混合波成像模式。

通过触发第一混合波成像模式或第二混合波成像模式，在各自混合波成像模式下，根据全孔径发射操作或移动孔径发射操作相应发射特点，通过相适应的焦点边界条件，确定能够有效执行全孔径发射操作或移动孔径发射操作的相应焦点位置及发射参数，为在多种不同用户成像需求情况下，更有利地进行混合波的全孔径发射操作或移动孔径发射操作，从而保障成像效率。

在一些实施例中，第一焦点边界条件和/或第二焦点边界条件通过以下方式获取：根据阵元指向性限制条件确定第一混合波成像模式和/或第二混合波成像模式下发射波束的极限偏转角度和/或极限延迟时间；根据极限偏转角度和/或极限延迟时间，在成像区域内外确定焦点分布的第一焦点边界条件和/或第二焦点边界条件。

在一些实施例中，阵元指向性限制条件可以是根据阵元指向性函数确定的限制条件。在一些实施例中，前述阵元指向性函数可以采用体现发射阵元(或换能器)辐射声场或者接收阵元(或换能器)灵敏度的空间分布函数(指向性图或者方向特性函数)。在一些实施例中，可以通过设置或调整阵元相应参数(例如，阵元孔径、阵元中心距、阵元宽度、阵元数量或阵元发射频率等)，改变阵元指向性限制条件。在一些实施例中，可以通过阵元指向性函数计算，确定第一混合波成像模式和/或第二混合波成像模式下发射波束的极限偏转角度和/或极限延迟时间。在一些实施例中，第一混合波成像模式与第二混合波成像模式的阵元指向性限制条件可以相同。在一些实施例中，第一混合波成像模式与第二混合波成像模式的阵元指向性限制条件可以不同。在一些实施例中，第一混合波成像模式下与第二混合波成像模式下发射波束的极限偏转角度和/或极限延迟时间可以相同。在一些实施例中，第一混合波成像模式下与第二混合波成像模式下发射波束的极限偏转角度和/或极限延迟时间可以不同。

图5和图6是根据本说明书一些实施例所示的根据阵元指向性限制条件确定极限偏转角度和极限延迟时间的示例图。图7a至图7d是根据本说明书一些实施例所示的发散波波束进行偏角扫描的效果示例图。图8是根据本说明书一些实施例所示的根据阵元指向性限制条件确定极限偏转角度和极限延迟时间的示例图。需要说明的是，图5至图8所示示例中的极限偏转角度、极限延迟时间的计算方式，在第一混合波成像模式和/或第二混合波成像模式下均可以采用。

具体地如图5和图6所示，分别以平面波波束和发散波波束为例，当阵元阵列的定向面及声束扫描在XOZ平面上时，对每个阵元施加统一激励信号，产生的平面波束主瓣声束方向与Z轴正方向一致，此时声束的偏转角度为0。若给相邻阵元施加相等时间差的延迟时间，则平面波束方向将发生偏转，波束方向与阵列的法线形成的偏转角度为θ_p，则该阵元阵列产生波束的声场指向性函数Ds可以通过以下公式(1)表示：

其中，N为阵元数目，d是阵元间距，θ_p是波束偏转角度，λ为发射声波的波长。

进而推导出指向性函数Ds极大值出现时对应的极限偏转角度，可以通过以下公式(2)计算得到：

θ_i＝arcsin(sinθ_p±lλ/d) (2)

当l＝0时，θ_p为主极大方向，l＝1,2,…,对应的θ_i为各栅瓣极大值出现的方向，则波束方向偏转时由于指向性限制而存在最大偏转角度。

在一些实施例中，偏转角度θ_p可以在0至12度(包括12度)之间取值。在一些实施例中，延迟时间可以在0至20微秒(包括20微秒)之间取值。

如图5所示，平面波垂直向Z轴正方向发射时，矩形实线区域为有效成像区域，进行偏角发射时，虚线平行四边形区域为有效成像区域。与图6所示的发散波相比可知，在满足上述阵元指向性限制条件前提下，使用同样的波束偏转角度，发散波相比平面波覆盖的有效成像范围更大，因而在一些实施例中，成像过程优选地可以结合使用发散波进行偏角扫描。

在一些实施例中，平面波波束的偏转角度可以满足上述阵元指向性限制条件，使得在最大偏转角度内波束的主瓣，能够在波束偏转方向上保持良好的声场特性，以减少超声成像伪影的存在，从而提高成像质量。

如图7a至图7d所示，当扫描对象的被测介质中存在较大的异质组织时，不同角度的发射波束在在介质表面能够引起的回声信号也不同，其中图7a、7b、7c中垂直于波束方向的界面会形成较强的回声信号，因而图像中垂直于波束的轮廓较为明显，当如图7d中使用多角度波束进行发射并合成一幅图像时，图像中能够包含更多的边界信息。因此，在一些实施例中，可以以高能量的聚焦波束线扫描图像作为基础图像，以发散波波束形成图像作为偏角图像来补充介质边界信息并抑制随机噪声，既能保障图像质量，又能提高成像帧率。

下面以发散波波束、聚焦波波束为例，说明极限偏转角度、极限延迟时间的计算方式示例，图8所示的延迟时间为未归零延迟时间。

具体地，发散波波束的延迟时间可以通过以下公式(3)计算得到：

聚焦波波束的延迟时间可以通过以下公式(4)计算得到：

其中E_i为孔径中第i个阵元，F_Di为虚焦点，F_Fi为实焦点，c为声波在介质中传播的速度；当以点O为发射孔径中心，F_DiO为发散波发射波束方向时，OF_Fi为聚焦波发射波束方向，过O点分别以虚焦点F_Di和实焦点F_Fi为圆心画弧线，得到发散波和聚焦波的波阵面参考线，阵元E_i的延迟时间可以由波阵面参考线上到阵元的法向距离G_DE_i及波阵面参考点G_D的Z坐标决定。

具体地，进行发散波的延迟时间计算时，若G_D的Z坐标为负，计算出的延迟时间为负，则此时G_DE_i距离距越大则最先发射；若G_D的Z坐标为正，计算出的延迟时间为正，G_DE_i距离距越小则最先发射，形成的波阵面在成像区域内呈扩散趋势；而聚焦波的延迟时间计算与之相反，形成的波阵面在成像区域内呈汇聚趋势。

假设虚实焦点关于X轴对称，且均使用全孔径进行发射，以延时参考点为孔径中心，在符合相应指向性要求情况下，由于波阵面到每个阵元的距离均相同，将延迟时间进行归零(即平移到零时刻)之后，聚焦波和发散波的最大延迟时间是相同的。也就是说，最大延迟时间与发射波束类型无关，由未归零延迟时间的最大值和最小值的差值、焦点到最近阵元和最远阵元之距离之和、焦点到孔径中心的距离共同决定。具体地，发散波波束的归零后极限延迟时间，可以通过以下公式(5)计算得到：

Delay_Divergingmax＝(E_jF_Di+E_nF_Di-2×OF_Di)÷c (5)

聚焦波波束的归零后极限延迟时间，可以通过以下公式(6)计算得到：

Delay_Focalmax＝(E_jF_Fi+E_nF_Fi-2×OF_Fi)÷c (6)

其中，E_j为距离焦点最近的阵元，E_n为距离焦点最远的阵元。

在第一混合波成像模式和/或第二混合波成像模式下，极限偏转角度和/或极限延迟时间确定之后，就可以在成像区域外确定焦点分布的第一焦点边界条件和/或第二焦点边界条件。

在一些实施例中，考虑到第一混合波成像模式下全孔径发射操作的特点，第一焦点边界条件可以包括：成像区域外的非聚焦波的焦点位于第一边界线段上、第二边界线段上，和/或位于远离阵元阵列且第一边界线段与第二边界线段包围形成的V形区域，第一边界线段的延长线和第二边界线段的延长线分别经过阵元阵列第二端点和阵元阵列第一端点，并且与垂直于阵元阵列的直线的夹角为极限偏转角度。

在一些实施例中，可以将非聚焦波的所有焦点均布置于第一边界线段以及第二边界线段，以便保障非聚焦波波束发射时，在其极限偏转角度或极限延迟时间的阵元指向性限制条件下，非聚焦波的所有焦点的发射均能进行全孔径发射操作，使得每个焦点每次发射时都能覆盖较广的扫描范围(例如至少能够覆盖成像区域或大于成像区域的更广区域)。在一些实施例中，可以将非聚焦波的一部分焦点布置于第一边界线段以及第二边界线段，其余焦点布置于远离阵元阵列且位于第一边界线段与第二边界线段包围形成的V形区域，此种布置方式可以保证非聚焦波的部分焦点发射能进行全孔径发射操作，由于非聚焦波本身具有覆盖范围广的特点，即使部分焦点进行全孔径发射操作，整体成像效果依然能够在图像质量和帧率方面提升，以满足用户响应成像需求。

在一些实施例中，可以将聚焦波均匀或不均匀地布置于成像区域内，使得聚焦波的焦点在发射时执行全孔径发射操作或局部孔径发射操作。在一些实施例中，聚焦波执行全孔径发射操作可以按以下方式进行：聚焦波的最外侧两实焦点可以对应阵元阵列的两端阵元，且所有阵元均设置相应发射实焦点，即聚焦波执行全孔径发射时的成像区域可以覆盖所有阵列阵元。在一些实施例中，在执行全孔径发射操作时，聚焦波可以根据设置的实焦点以预定次序逐线扫描。在一些实施例中，在执行全孔径发射操作时，聚焦波可以根据设置的实焦点，与非聚焦波根据设置的虚焦点交替发射。

在一些实施例中，聚焦波执行局部孔径发射操作可以按以下方式进行：聚焦波的最外侧两实焦点可以对应阵元阵列的两端阵元，且只有局部(或部分)阵元均设置相应发射实焦点，即聚焦波执行局部孔径发射时的成像区域可以覆盖特定部分阵列阵元。在一些实施例中，聚焦波执行局部孔径发射操作可以按以下方式进行：聚焦波的最外侧两实焦点可以对应阵元阵列的非两端阵元，且只有局部(或部分)阵元均设置相应发射实焦点，即聚焦波执行局部孔径发射时的成像区域可以覆盖特定部分阵列阵元。在一些实施例中，在执行局部孔径发射操作时，聚焦波可以根据设置的实焦点以预定次序逐线发射(或逐线扫描)。在一些实施例中，在执行局部孔径发射操作时，聚焦波可以根据设置的实焦点，与非聚焦波根据设置的虚焦点交替发射。

在第一混合波成像模式下，根据第一焦点边界条件布置相应焦点位置，能够在满足其极限偏转角度或极限延迟时间的阵元指向性限制条件下，使得非聚焦波全部焦点或部分焦点都能覆盖较广的发射扫描范围，示例性地通过非聚焦波所有焦点发射得到的回波数据作为基础图像，将聚焦波所有焦点发射得到的回波数据作为加强图像，显然能够保障成像区域内较高图像质量的同时，很大程度上减少发射次数，降低发射时间从而提高成像速度，整体成像的帧率显然也会提升，提高了整体成像效率，能够满足用户的高成像需求(例如需要高帧率成像的心脏等运动组织成像场景等)。

图9是根据本说明书一些实施例所示的混合波成像模式下焦点分布方式示例。在图9中，一排或多排换能器阵元阵列(即一维阵元阵列或多维阵元阵列)沿X轴排布，聚焦波焦点位于阵元阵列上方(即X轴下方)，非聚焦波(如发散波等)焦点位于阵元阵列下方(即X轴上方)。示例性地，根据第一焦点边界条件确定第一混合波成像模式的焦点位置、焦点的偏转角度或延迟时间，可以实施为如下方式。

如图9所示，使用发散波进行发射时，阵元指向性限制条件决定了在不发生声波混叠的角度满足sin(︱θ︱)≤λ/2l，λ是声波的波长，l是换能器中的阵元宽度。为了获得较强的回波信号，选择使用所有阵元进行全孔径发射，示例性地，确定第一焦点边界条件的第一边界线段、第二边界线段，可以按如下方式进行：则过阵元阵列第二端点E_n、阵元阵列第一端点E₁分别作与Z轴负方向夹角为θ(即极限偏转角度)的连线AM和BL，连线的交点为F_Dc。焦点到孔径边界的连线与Z轴正方向的夹角小于等于最大偏向角时，孔径覆盖的范围为有效成像区域，则连线交点F_Dc为临界点，AF_Dc和BF_Dc分别为左右边界，即第一边界线段和第二边界线段，当且仅当焦点位于AF_DcB包围形成的V形区域(远离阵元阵列方向)范围内(包含第一边界线段的边界和第二边界线段的边界)时，能够使用全孔径发射来覆盖阵元下方的全部矩形区域，若焦点不在该区域内，则焦点到孔径边界的连线与Z轴负方向的连线(垂直直线AE₁、BE_n)即角度有可能大于θ。

当焦点位于AF_DcB区域内部时，如焦点F_Dj＇，该焦点与孔径中心O的连线交AM于F_Dj，距离F_Dj＇O>F_DjO，但此时焦点F_Dj＇O与换能器阵列的边界连线所覆盖的有效成像范围变小，选择第一边界线段和第二边界线段上的点作为焦点能够保证每次发射都能够覆盖较大的成像区域。因此设置焦点时，可以选择将焦点放置在第一边界线段AF_Dc和第二边界线段BF_Dc上，也可以通过下述直线方程组的形式计算出设置的虚焦点F_Dj＇与孔径中心O的连线在边界线A_FDc上的焦点F_Dj，并使用计算出的焦点F_Dj来计算发射延迟时间。当以F_Di为焦点进行发射时，焦点F_Di指向孔径中心O的方向为波束主方向，与Z轴正方向之间的夹角α为波束的偏转角度，阵列上方的不同焦点位置将提供具有不同偏转角度的发射波束。

假设F_Dj＇的坐标为(XF_Dj＇，YF_Dj＇)，探头阵元个数为N，阵元间距为d，则直线OF_Dj＇与AM的直线方程组为以下公式(7)：

在一些实施例中，将位于阵元阵列上方(X轴上方)的焦点以虚焦点进行确定设置，将位于阵元阵列下方(X轴下方)的焦点以实焦点进行确定设置，示例性地可以如图9所示的在成像区域内均匀布置对应局部阵元阵列的若干实焦点，在根据实焦点发射时，可以以逐线发射或交替发射方式进行局部孔径发射操作。在一些实施例中，可以根据虚焦点个数确定偏转角度个数，以便设置或调整一幅图像中能够获取的介质的边界信息的量。在一些实施例中，可以根据实焦点个数设置或调整发射线密度，以便通过接受线密度来实现基础图像的图像质量或帧率调整，从而作用于最终成像图像。

在一些实施例中，孔径阵元个数可以由以下公式(8)计算得到：

在一些实施例中，聚焦波波束使用实焦点进行逐线扫描发射(例如从阵元阵列的一端到另一端等)，形成基础图像，非聚焦波波束使用虚焦点发射形成叠加图像。

在一些实施例中，上述步骤320中，根据混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果，可以包括以下子步骤：

对第一混合波回波数据和/或第二混合波回波数据进行复合操作，复合操作包括线复合、空间复合、频率复合、图像复合中的至少一种或几种的组合。

在一些实施例中，可以根据第一混合波回波数据和/或第二混合波回波数据的相干性信息，进行线复合、空间复合、频率复合、图像复合中的至少一种或几种的组合的操作。在一些实施例中，可以利用任何可行的方式或手段进行线复合、空间复合、频率复合、图像复合中的至少一种或几种的组合的操作，本申请实施例不对其特别限制。

根据不同用户在不同成像场景的成像需求，通过单独或组合采用线复合、空间复合、频率复合、图像复合等图像复合操作的合理配置，能够获得更多偏角扫描信息，并可以有效抑制随机噪声，从而无论在图像质量上还是帧率上都能提高成像效率。

图10是根据本说明书一些实施例所示的第一混合波成像模式的发射成像示意图。

结合图9和图10，在一些实施例中，聚焦波可以使用局部孔径发射，而发散波使用全孔径发射，可以先进行聚焦波逐线扫描，再进行发散波逐偏角扫描。聚焦波每次发射的回波数据仅通过波束合成形成m条线(如图10中m取值为4)，所有的n*m条线最终合成一幅线扫描图像；而发散波使用全孔径发射且阵元探头覆盖有效成像区域，单次发射就可以合成一幅图像(有发散波波束的n*m条线构成)。

在一些实施例中，第一混合波回波数据的复合操作可以实施为以下方式：考虑相邻发射之间的相关性，每次发射计算累加权重，通过设置相应加权系数进行相干复合或非相干复合，获得成像图像。在一些实施例中，可以采用图像与图像复合的方式进行前述相干复合或非相干复合。

示例性地，假设聚焦波焦点个数为n，发散波焦点个数为k，每个焦点都对应一次发射，发散波的k个相邻发射存在相互覆盖或重叠区域，则可利用其相干性，使用解调后的复数数据进行相邻发射之间的相干复合，可使用如相位相干系数、符号相干系数、短阶空间相干系数等相干方法计算得到每个像素的加权系数，将加权系数应用在相干叠加中以利用相邻发射之间的相干性，所有的发散波偏角(偏转角度)图像复合成一幅图像。而聚焦波束的n次相邻发射不涉及区域的覆盖或重叠，所有的线合成一幅图像。最后，将发散波图像与聚焦波图像在实数域内进行非相干复合，至此获得最终的成像图像。

在一些实施例中，考虑到第二混合波成像模式下全孔径发射操作的特点，第二焦点边界条件可以包括：成像区域外的非聚焦波的焦点位于第一边界点和第二边界点之间，第一边界点位于第一参考线和第二参考线上，第一参考线经过成像区域内的第一端实焦点且与经过阵元阵列第一端点的垂直直线的夹角为极限偏转角度，第二参考线经过阵元阵列第二端点且与经过阵元阵列第二端点的垂直直线的夹角为极限偏转角度；第二边界点位于第三参考线和第四参考线上，第三参考线经过成像区域内的第二端实焦点且与经过阵元阵列第二端点的垂直直线的夹角为极限偏转角度，第四参考线经过阵元阵列第一端点且与经过阵元阵列第一端点的垂直直线的夹角为极限偏转角度。

在一些实施例中，可以将非聚焦波的所有焦点均布置于第一边界点和第二边界点之间，以便保障非聚焦波波束发射时，在其极限偏转角度或极限延迟时间的阵元指向性限制条件下，非聚焦波的所有焦点的发射均能进行局部孔径的移动孔径发射操作，使得每个焦点每次发射时都能覆盖预定的扫描范围。在一些实施例中，可以将非聚焦波的两端焦点布置于第一边界点以及第二边界点，其余焦点布置于第一边界点与第二边界点的之间区域，此种布置方式可以保证非聚焦波的所有焦点发射能进行局部孔径发射操作，由于非聚焦波本身具有覆盖范围广的特点，即使焦点进行局部孔径的移动孔径发射操作，尽管在覆盖成像区域范围上相比全孔径发射操作稍小，但整体成像效果依然能够在图像质量和帧率方面提升，并满足用户响应成像需求。

在一些实施例中，可以将聚焦波均匀或不均匀地布置于成像区域内，使得聚焦波的焦点在发射时执行全孔径发射操作或局部孔径发射操作。在一些实施例中，聚焦波执行全孔径发射操作可以按以下方式进行：聚焦波的最外侧两实焦点可以对应阵元阵列的两端阵元，且所有阵元均设置相应发射实焦点，即聚焦波执行全孔径发射时的成像区域可以覆盖所有阵列阵元。在一些实施例中，在执行全孔径发射操作时，聚焦波可以根据设置的实焦点以预定次序逐线扫描。在一些实施例中，在执行全孔径发射操作时，聚焦波可以根据设置的实焦点，与非聚焦波根据设置的虚焦点交替发射。

在一些实施例中，聚焦波执行局部孔径发射操作可以按以下方式进行：聚焦波的最外侧两实焦点可以对应阵元阵列的两端阵元，且只有局部(或部分)阵元均设置相应发射实焦点，即聚焦波执行局部孔径发射时的成像区域可以覆盖特定部分阵列阵元。在一些实施例中，聚焦波执行局部孔径发射操作可以按以下方式进行：聚焦波的最外侧两实焦点可以对应阵元阵列的非两端阵元，且只有局部(或部分)阵元均设置相应发射实焦点，即聚焦波执行局部孔径发射时的成像区域可以覆盖特定部分阵列阵元。在一些实施例中，在执行局部孔径发射操作时，聚焦波可以根据设置的实焦点以预定次序逐线发射。在一些实施例中，在执行局部孔径发射操作时，聚焦波可以根据设置的实焦点，与非聚焦波根据设置的虚焦点交替发射。

在第二混合波成像模式下，根据第二焦点边界条件布置相应焦点位置，能够在满足其极限偏转角度或极限延迟时间的阵元指向性限制条件下，使得非聚焦波全部焦点或部分焦点都能覆盖预定的发射扫描范围，示例性地通过聚焦波所有焦点发射得到的回波数据作为基础图像，将非聚焦波所有焦点发射得到的回波数据作为加强图像，也能够保障成像区域内较高图像质量的同时，减少发射次数，降低发射时间从而提高成像速度，整体成像的帧率显然也会提升，提高了整体成像效率，能够满足用户的特定成像需求。

图11是根据本说明书一些实施例所示的混合波成像模式下焦点分布方式示例。在图11中，一排或多排换能器阵元阵列(即一维阵元阵列或多维阵元阵列)沿X轴排布，聚焦波焦点位于阵元阵列上方(X轴下方)，示例性地可以如图11所示的在成像区域内均匀布置对应局部阵元阵列的若干实焦点，在根据实焦点发射时，可以以逐线发射或交替发射方式进行局部孔径发射操作。非聚焦波(如发散波等)焦点位于阵元阵列下方(即X轴上方)。示例性地，根据第二焦点边界条件确定第二混合波成像模式的焦点位置、焦点的偏转角度或延迟时间，可以实施为如下方式。

如图11所示，成像区域外(X轴上方)的非聚焦波的焦点位于第一边界点U和第二边界点V之间，第一边界点U位于第一参考线UF_Fn和第二参考线BL上，第一参考线UF_Fn经过成像区域内的第二端实焦点F_Fn且与经过阵元阵列第二端点E_n的垂直直线的夹角为极限偏转角度θ，第二参考线BL经过阵元阵列第一端点E₁且与经过阵元阵列第一端点E₁的垂直直线的夹角为极限偏转角度θ；第二界点V位于第三参考线F_F1V和第四参考线AM上，第三参考线F_F1V经过成像区域内(X轴下方)的第一端实焦点F_F1且与经过阵元阵列第一端点E₁的垂直直线的夹角为极限偏转角度θ，第四参考线AM经过阵元阵列第二端点E_n且与经过阵元阵列第二端点E_n的垂直直线的夹角为极限偏转角度θ。

示例性地，确定第一边界点U和第二边界点V可以按如下方式进行：

经过阵元阵列第一端点E₁画一条垂直于阵元阵列(即图中X轴)的直线E₁F_F1，再以与直线E₁F_F1夹角为θ在成像区域外(即z轴负方向)确定第二参考线BL，经过阵元阵列第二端点E_n画一条垂直于阵元阵列的直线E_nF_Fn，再以与直线E₁ F_F1夹角为θ在成像区域外(即z轴负方向)确定第四参考线AM，再过第一端实焦点(即最左侧实焦点)F_F1作BL的平行线(即第三参考线F_F1V)使得与第四参考线AM相交于点V，再过第二端实焦点(即最右侧实焦点)F_Fn作AM(即第四参考线)的平行线(即第一参考线UF_Fn)使得与第二参考线BL相交于点U，确定的点U和点V即为非聚焦波的第二焦点边界条件的第一边界点和第二边界点，示例性地非聚焦波的所有虚焦点可以在点U和点V之间连线均匀或非均匀分布，从而虚焦点能够在阵元指向性限制条件的限制之下，使得有效成像区域能够覆盖到所有的实焦点，即直线UL和VM下方的交集区域。

在一些实施例中，在作为第一边界点和第二边界点的点U和点V之间均等分配其他虚焦点，并保证虚实焦点的数目相同。

在一些实施例中，可以连接最左侧的实焦点F_F1与最左侧的虚焦点U，连线与换能器阵列相交于点P，将P设置非聚焦波发射时孔径的中心，聚焦波以距离焦点最近的阵元为聚焦波发射时的孔径的中心，垂直向下发射且聚焦于实焦点F_F1。也即，焦点与孔径中心的连线为波束的主方向，如聚焦波的第一条发射线的孔径中心为E₁，则E₁F_F1为聚焦波的主方向，垂直向下；P为非聚焦波(如发散波)的孔径中心，则UP为非聚焦波的主方向；以U点、V点之间的任一虚焦点为焦点时，需要移动孔径中心P的位置，使得F_Di、P、F_F1在一条直线上。如此以U点、V点之间(包括U点、V点)的任一虚焦点为焦点，非聚焦波波束的中心波束均穿过实焦点F_F1，使得两种波束能够在实焦点处形成良好的声场分布。

图12是根据本说明书一些实施例所示的第二混合波成像模式的发射成像示意图。

在一些实施例中，如图12所示，发射时采用聚焦波和发散波交替发射的方式，例如，焦点发射顺序可以设为：实焦点T_F1、虚焦点T_D1、实焦点T_F2、T_D2…。在进行各自波束进行波束合成及空间复合时，聚焦波束T_Fi每次形成m条接收线，而发散波束T_Di每次形成的扫描线数由其孔径阵元垂直下方区域下的实焦点个数决定，孔径阵元下方包含k个实焦点，则发散波束T_Di一次可以合成k*m条线。

在一些实施例中，第二混合波回波数据的复合操作可以实施为以下方式：根据第二混合波回波数据的相干性信息，确定第二混合波回波数据的权重系数；根据第二混合波回波数据的权重系数，进行相干复合和/或非相干复合。

示例性地，与全孔径发射操作相应复合不同，移动孔径发射发散波时波束主方向中心通过实焦点区域，进行相干复合时可以按以下两种复合方式进行：

第一种相干复合方式采用相邻发射之间的复合，如取T_F1合成的m条线，再从T_D1合成的k*m条线中对应位置的带偏角信息的m条线，由于这两次为相邻发射，则可对这位置重叠的m条线计算其相干系数(即相干性信息)，如可使用相位相干系数、符号相干系数、短阶空间相干系数等，通过相干系数可以确定各自的权重系数，再通过加权相干叠加复合得到新的m条线作为复合图像中的组成部分。只要是相邻发射就可以进行复合，示例中为聚焦波与发散波交替发射，此时为聚焦波与发散波的扫描线之间的相干复合，比如T_F1与T_D1复合，T_D1与T_F2复合，所以n个实焦点和n个虚焦点共进行2*n-1次复合，最终通过相干复合合成具有m*n条线的一幅复合图像；

第二种相干复合方式采用虚焦点发射之间的复合，发散波以焦点发射每次可形成多条线，不同发射之间存在交叉重叠区域，可在重叠区域内计算每个像素的相干系数，通过相干系数可以确定各自权重系数，再通过计算相干加权系数后复合可以得到相干复合的发散波图像。通过发散波的相干复合抑制了无回声区域的随机噪声，同时能够提供介质在偏角扫描下的不同信息。

通过相干复合方式得到的图像中均得到了多个偏角扫描下的信息，而且复合过程抑制了一部分随机噪声，加强了介质在偏角扫描下的信息量，而在此基础上，将两个相干复合图像再通过相应权重配置进行非相干复合，能够进一步提升系统的成像速度，整体上提高了成像效率，能够满足用户对于图像质量、帧率的相关成像需求。

在一些实施例中，在步骤320中，根据混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果，可以包括以下子步骤：

根据混合波成像模式触发第三混合波成像模式下的混合波成像操作，具体地可以实施为：分别发射第一发射频率的非聚焦波、第二发射频率的聚焦波、第三发射频率的谐波，获得相应的第一非聚焦波成像数据、第二聚焦波成像数据和第三谐波成像数据；对第一非聚焦波成像数据、第二聚焦波成像数据和第三谐波成像数据，进行相干复合和/或非相干复合的图像复合操作。

在一些实施例中，第三混合波成像模式下的混合波成像操作可以按以下方式实施：可以根据成像需求相关的信息预设三个不同发射频率(例如中心频率，分别用f1、f2、f3表示)发射超声波，其中以f1为中心频率发射N₁(N₁>＝1)帧的宽波束并接收成像，并对N₁帧非聚焦波图像进行帧平均处理，获得第一非聚焦波成像数据；以f2为中心频率发射聚焦波波束信号并接收成像，获得第二聚焦波成像数据；以f3为中心频率先后发射幅度相同、两个相位差为180度的聚焦波波束信号并接收，并将这两个脉冲的接收信号求和进行谐波成像，获得第三谐波成像数据；最后进行相干复合或非相干复合的图像复合操作，得到复合后的成像图像。

示例性地，第三混合波成像模式下的混合波成像操作可以包括以下步骤：

超声阵元探头依次发射并接收N₁帧的7.5MHz的宽波束信号，将接收到的N帧射频数据进行成像，并将得到的N₁帧数据进行帧平均得到图像I1；

超声阵元探头发射并接收10MHz的聚焦波波束信号，并将接收到的射频数据进行成像，得到图像I2；

超声阵元探头依次发射并接收幅度相同、相位差为180度、频率为5MHz的聚焦波波束信号，并将接收的两组射频信号进行求和；然后将求和后的数据进行成像，得到图像I3；

将图像I1、I2、I3进行非相干加权复合得到图像Image，具体可以采用以下公式计算：Image＝w1*I1+w2*I2+w3*I3，其中，w1、w2和w3表示权重系数，且w1、w2、w3都为正数。

在一些实施例中，w1、w2、w3可以是根据经验进行取值的经验常数，其取值范围不受特别限制。在一些实施例中，用户可以根据具体成像需求或期望成像效果，对w1、w2、w3的大小进行调整，例如，用户希望在保证整幅图像清晰的情况下聚焦区域的质量更好，可以将w1、w2、w3彼此之间的差值设定在较小范围，例如，w1＝1，w2＝1.5，w3＝1.5。

图13a至图13c是根据本说明书一些实施例所示的混合波成像模式中超声波波束的声压分布示例图。其中，声压分布状况图可以通过Field II仿真方式得到。

具体地，图13a示出了7.5MHz宽波束声压分布状况，图13b示出了10MHz聚焦波束声压分布状况，图中虚线区域为声压较大区域，意味着较大频率的聚焦波束下图像深度为浅层区域的衰减小、信息保留更多，图13c示出了5MHz谐波声压分布状况，图中虚线区域为声压较大的区域，可以看到谐波成像模式下图像深度为较深层区域衰减小、信息保留更多。由三者的声压分布状况可知，将不同频率混合波在混合波成像模式下图像复合操作后，较大频率成分可以提高图像浅层区域的图像质量，复合谐波频率成分可以提高图像深层区域的空间分辨率，使得在不损失分辨率的基础上减少斑点噪声，提高最终成像的图像质量；同时，由于宽波束成像发射可以覆盖整个成像区域，通过一次发射和接收就能获取整个成像区域的回波数据，与传统单纯聚焦成像相比，减少了超声波的发射次数，极大程度上提高了成像的帧率。

另外，在一些实施例中，可以通过频率及超声波波束类型的多种组合设置，针对性实现多个成像场景的个性化图像质量以及帧率需求，例如当更关注图像质量可以混合不同频率的同一种波束类型(例如宽波束)，从而很大程度上提高用户的成像操作体验。

在一些实施例中，可以获取检测对象(如患者的某一器官等)的组织运动信息，根据组织运动信息，确定聚焦波和/或所述非聚焦波的参数。在一些实施例中，可以利用示踪剂、追踪剂或造影剂追踪检测对象组织，从而获取其组织运动信息。在一些实施例中，可以通过阵元探头上设置的传感器(如位置传感器等)，检测并获取检测对象的组织运动信息。在一些实施例中，检测对象的组织运动信息可以是组织边界的运动速度。在一些实施例中，聚焦波和/或非聚焦波的参数可以是聚焦波和/或非聚焦波各自的所需发射图像数量和/或两者比例参数。

在一些实施例中，为了更好地满足用户特定场景的成像需求，可以将图像质量和/或帧率要求与待扫描部位的组织运动信息一起作为确定混合波成像模式的依据信息，或者根据待扫描(或扫查)部位的组织运动信息确定相应图像质量和/或帧率的具体成像需求信息，再根据成像需求信息进行混合波成像模式的调整，例如调整聚焦波发射与非聚焦波发射的比例等等。在一些实施例中，前述用户特定场景可以是组织运动信息较有显著特点的成像场景，或对帧率要求较高的功能组织成像场景，例如心脏造影成像场景、血管检测扫描成像场景等等。

在一些实施例中，超声成像系统100、超声成像设备200或超声成像装置400，可以自适应调整发射波束，进行成像扫查时，阵元探头处的位置传感器探测到阵元探头位置相对稳定时，先通过发射几次全孔径发散波对回波信号进行分析，提取扫查部位的组织运动速度信息，且通过选择的扫查部位及速度信息，估算该扫查部位所需的帧率，若需要较高的成像帧率，则后续发射中减少聚焦波线扫描的发射次数，多增加非聚焦波扫描的次数，并根据扫查部位的组织运动信息，自动调节发射聚焦波和非聚焦波的比例，以此来达到自动控制帧率的作用。

示例性地，心脏造影成像场景中，超声成像系统100、超声成像设备200或超声成像装置400，获取适配的阵元探头以及待扫查部位的系统预设参数，当阵元探头位于被测部位时，阵元探头的位置传感器及温度传感器将信号反馈到系统，此时系统以最高帧率进行发散波成像，得到不同时刻的组织图像，通过对每帧图像中的反射边界进行检测，估计组织边界的位移大小s，通过位移距离与帧间隔时间t，估算出组织边界的运动速度v＝s÷t，即为单位时间内的组织位移。假设系统需要跟踪的最小位移为h，可以得到最小位移的时间为tmin＝h/s，则形成一帧图像的最大时间为tmin。据此，系统可通过控制发散波与聚焦波的比例，保证形成一帧的时间不超过tmin，假设形成一张聚焦波图像需要的时间为tF，形成一张发散波图像需要的时间为tD,且系统控制用于复合的发散波图像为x个，聚焦波图像为y个，通过调节x和y的值，保证x*tD+y*tF<tmin。而当在扫查间隙由于某些外界因素引起被测者的心跳加速或者心跳变缓，即组织运动信息发生变化，则系统可以通过回调重复上述流程，进行自动帧率调节，最大化系统的调节及优化成像性能。

传统血流检测与2D扫描需要不同中心频率的发射脉冲，因而系统发射时需对两种发射进行双工发射，对接收数据进行相应的处理，由于两种发射并不是同时进行的，且血流检测需要多次发射才能检出一次血流，那么检测到的血流并不与2D背景实时一致。

示例性地，血管检测扫描成像场景中，超声成像系统100、超声成像设备200或超声成像装置400，使用混合发射能够通过发散波进行血流检测，发射多次发散波可对发散波覆盖的有效区域的所有点进行血流检测，而不是仅检测出一条线上的血流变化，这样可有效提升血流检测的帧率，缩小与2D模式的时间差距，最终实现融合，从而实现了功能成像与2D扫描成像的帧率匹配，提升功能成像与2D扫描成像之间的实时一致性。

将混合波成像模式应用于对帧率要求较高或组织运动信息具有显著特点的相应场景，非聚焦波(如发散波)一次发射就可以形成一幅范围较广的图像数据，结合非聚焦波与聚焦波的方式能够显著减少系统在混合波成像模式下的发射次数；且通过使用聚焦波对整个区域进行成像或多次发射聚焦波，同样也能够获取到图像中每一个点在时间上的相位变化信息，从而可以用于评估心脏组织运动或血管血流，能够保证成像图像的质量。

图14是根据本说明书一些实施例所示的超声成像装置400的组成结构示例图。

如图14所示，超声成像装置400可以包括混合波成像模式确定模块410、混合波成像操作模块420。混合波成像模式确定模块410，可以用于根据与成像需求有关的信息确定相应混合波成像模式。混合波成像操作模块420，可以用于根据混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果；其中，成像需求至少可以包括与图像质量和/或帧率有关的需求，混合波成像操作可以至少利用不同发射波束类型和/或不同发射频率的混合波进行成像，发射波束类型可以至少包括聚焦波和/或非聚焦波。至于超声成像装置400执行超声成像流程或混合波成像模式确定模块410的混合波成像模式确定流程、混合波成像操作模块420的混合波成像操作流程，具体详见上述任一实施例所述的超声成像方法300相关描述，在此不再赘述。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如上述任一实施例所述的超声成像方法300，具体实现过程请详见其实施例相关描述，在此不再赘述。

本申请实施例提供的超声成像方法、装置及计算机可读存储介质，相比现有技术，具有以下有益效果：(1)通过综合考虑包含图像质量和/或帧率在内的用户关注成像需求，通过混合波发射及其多重复合手段的利用，进行有效资源配置，确定最佳混合波成像模式，然后在该混合波成像模式完成成像操作，得到优化的成像结果，提高了整体成像效率，满足了用户的预期成像需求，很大程度上提高了用户体验；(2)通过混合波成像模式中的全孔径混合发射操作，覆盖较大范围的扫描区域，在综合了非聚焦波成像速度快、覆盖面积广、声场均匀及发射次数较少使得帧率提高的同时，通过聚焦波能量加强提高图像质量；(3)通过混合波成像模式中的移动孔径操作方式，既根据用户成像需求，结合利用多种波束各自优势在侧重区域(如感兴趣区域)进行有利发射扫描，又能够获得更丰富维度的混合波回波数据，便于后续回波信号复合或图像复合处理，为满足不同用户不同场景的个性化成像需求提供保障；(4)根据不同用户在不同成像场景的成像需求，通过单独或组合采用线复合、空间复合、频率复合、图像复合等图像复合操作的合理配置，能够获得更多偏角扫描信息，并可以有效抑制随机噪声，从而无论在图像质量上还是帧率上都能提高成像效率。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本说明书的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本说明书进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本说明书中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本说明书示范实施例的精神和范围。

同时，本说明书使用了特定词语来描述本说明书的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本说明书至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本说明书的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，除非权利要求中明确说明，本说明书所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本说明书流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本说明书实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本说明书披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本说明书实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本说明书对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本说明书一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

最后，应当理解的是，本说明书中所述实施例仅用以说明本说明书实施例的原则。其他的变形也可能属于本说明书的范围。因此，作为示例而非限制，本说明书实施例的替代配置可视为与本说明书的教导一致。相应地，本说明书的实施例不仅限于本说明书明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种超声成像方法，其特征在于，所述方法包括：

根据与成像需求有关的信息确定相应混合波成像模式；

根据所述混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果；

其中，所述成像需求至少包括与图像质量和/或帧率有关的需求，所述混合波成像操作至少利用不同发射波束类型和/或不同发射频率的混合波进行成像，所述发射波束类型至少包括聚焦波和/或非聚焦波，所述混合波成像模式包括第一混合波成像模式和第二混合波成像模式，所述第一混合波成像模式包括全孔径混合发射操作，所述第二混合波成像模式包括移动孔径混合发射操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果，包括：

根据所述混合波成像模式触发第一混合波成像模式下的混合波成像操作，包括：确定第一焦点位置，所述第一焦点位置满足第一焦点边界条件；根据所述第一焦点位置确定所述第一混合波成像模式的第一发射参数；

根据所述混合波成像模式触发第二混合波成像模式下的混合波成像操作，包括：确定第二焦点位置，所述第二焦点位置满足第二焦点边界条件；根据所述第二焦点位置确定所述第二混合波成像模式的第二发射参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果，还包括：

根据所述第一混合波成像模式的第一发射参数，执行第一超声波的全孔径发射操作及第二超声波的全孔径发射操作或局部孔径发射操作，获得第一混合波回波数据；和/或

根据所述第二混合波成像模式的第二发射参数，执行所述第一超声波的移动孔径发射操作及所述第二超声波的全孔径发射操作或局部孔径发射操作，获得第二混合波回波数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果，进一步包括：

对所述第一混合波回波数据和/或所述第二混合波回波数据进行复合操作，所述复合操作包括线复合、空间复合、频率复合、图像复合中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二混合波回波数据的复合操作包括：

根据所述第二混合波回波数据的相干性信息，确定所述第二混合波回波数据的权重系数；

根据所述第二混合波回波数据的权重系数，进行相干复合和/或非相干复合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果，包括：

根据所述混合波成像模式触发第三混合波成像模式下的混合波成像操作：

分别发射第一发射频率的非聚焦波、第二发射频率的聚焦波、第三发射频率的谐波，获得相应的第一非聚焦波成像数据、第二聚焦波成像数据和第三谐波成像数据；

对所述第一非聚焦波成像数据、第二聚焦波成像数据和第三谐波成像数据，进行相干复合和/或非相干复合的图像复合操作。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述混合波成像操作包括发射聚焦波和非聚焦波进行成像，所述聚焦波与所述非聚焦波的频率不同。

8.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取检测对象的组织运动信息；

根据所述组织运动信息，确定所述聚焦波和/或所述非聚焦波的参数。

9.一种超声成像装置，其特征在于，所述装置包括：

混合波成像模式确定模块，用于根据与成像需求有关的信息确定相应混合波成像模式；

混合波成像操作模块，用于根据所述混合波成像模式，进行相应混合波成像操作，获得相应成像结果；

其中，所述成像需求至少包括与图像质量和/或帧率有关的需求，所述混合波成像操作至少利用不同发射波束类型和/或不同发射频率的混合波进行成像，所述发射波束类型至少包括聚焦波和/或非聚焦波，所述混合波成像模式包括第一混合波成像模式和第二混合波成像模式，所述第一混合波成像模式包括全孔径混合发射操作，所述第二混合波成像模式包括移动孔径混合发射操作。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如权利要求1～8中任一项所述的方法。

Images