CN115644924A - 超声成像方法和超声成像系统 - Google Patents

超声成像方法和超声成像系统 Download PDF

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Abstract

一种超声成像方法和超声成像系统，该方法包括：以至少三个不同的发射角度向目标组织发射超声波，至少两个发射角度的超声波的发射频率不同，并且，至少两个发射角度的超声波的发射频率相同；对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成；对波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次相干复合包括对相同接收角度和相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合；非相干复合包括对至少一组相干复合数据与未进行相干复合的波束合成数据进行非相干复合；根据复合数据生成超声图像。本发明能够兼顾超声图像的空间分辨力、穿透力和时间分辨力。

Description

超声成像方法和超声成像系统
技术领域
本发明涉及超声成像技术领域，更具体地涉及一种超声成像方法和超声成像系统。
背景技术
超声成像是将超声波从超声探头发射到待检查或诊断的对象，然后根据超声波的回波信号产生超声图像。超声成像具有实时成像、无辐射、受众人群广、价格低等优点，目前已广泛应用于医学临床诊断和常规体检中，超声图像的质量对于临床诊断来说是至关重要的。
超声成像的源头是超声波的发射，超声波最重要的参数之一是发射频率。由于人体组织对不同频率超声波的吸收散射作用不同，不同发射频率对超声图像的效果不同。通常情况下，频率越高，则超声图像的空间分辨力越好，对比分辨力也越好，但在人体组织中传播的衰减作用也越强，导致频率越高的超声波的穿透力越差；频率越低，则超声波的穿透力越好，但是空间分辨力变差，可以简单理解为频率与超声图像的空间分辨力成正相关，但是与超声波的穿透力成负相关，难以兼顾空间分辨力和穿透力。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明实施例一方面提供了一种超声成像方法，所述方法包括：
以至少三个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同，并且，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率相同；
接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同接收角度和相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同接收角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少一组所述相干复合数据与未进行所述相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合；
根据所述复合数据生成超声图像。
本发明实施例第二方面提供一种超声成像方法，所述方法包括：
以至少三个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同，并且，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率相同；
接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同接收角度和相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同接收角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少两组所述相干复合数据进行非相干复合；
根据所述复合数据生成超声图像。
本发明实施例第三方面提供一种超声成像方法，所述方法包括：
以至少两个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同；
接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同发射角度和相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同发射角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少两组所述相干复合数据进行非相干复合；
根据所述复合数据生成超声图像。
本发明实施例第四方面提供一种超声成像方法，所述方法包括：
以至少两个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同；
接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同发射角度和相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同发射角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少一组所述相干复合数据与未进行所述相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合；
根据所述复合数据生成超声图像。
本发明实施例第五方面提供一种超声成像系统，包括：
超声探头；
发射电路，用于激励所述超声探头向目标组织发射超声波；
接收电路，用于控制所述超声探头接收所述超声波的超声回波信号；
处理器，用于执行如上所述的超声成像方法，以生成超声图像；
显示器，用于显示所述超声图像。
本发明实施例的超声成像方法和超声成像系统在以不同的发射角度发射超声波时采用不同的发射频率，每个发射角度以至少两种不同发接收角度进行波束合成处理，然后对波束合成数据进行相干复合和非相干复合得到复合数据，并根据复合数据生成超声图像；其中，相干复合针对相同发射频率、相同接收角度且不同发射角度的波束合成数据进行，或者，相干复合针对相同发射频率、相同发射角度且不同接收角度的波束合成数据进行。由此，不需要在每个发射角度都真正以所有的发射频率进行发射，即可使复合图像中包含多个频率的信息，在不降低帧率的情况下同时保证了复合图像的空间分辨力、穿透力和时间分辨力；复合过程中既进行了相干复合，也进行了非相干复合，综合了数据的相位信息和幅值信息；相干复合是在相同发射角度或相同接收角度以及相同发射频率的数据间进行的，降低了复合算法的难度。
附图说明
通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1示出根据本发明一个实施例的超声成像系统的结构框图；
图2示出一种频率复合的示意图；
图3示出了一种空间复合的示意图；
图4示出了一种频率和空间复合的示意图；
图5示出根据本发明一个实施例的超声成像方法的示意性流程图；
图6示出根据本发明一个实施例的一个发射角度对应多个接收角度的示意图；
图7示出根据本发明一个实施例的相干复合和非相干复合的示意图；
图8示出根据本发明另一个实施例的相干复合和非相干复合的示意图；
图9示出根据本发明另一个实施例的相干复合和非相干复合的示意图；
图10示出根据本发明实施例的发射角度和接收角度间重叠区域的示意图；
图11示出根据本发明另一个实施例的超声成像方法的示意图；
图12示出根据本发明另一个实施例的超声成像方法的示意图；
图13示出根据本发明另一个实施例的超声成像方法的示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
下面，首先参考图1描述根据本发明一个实施例的超声成像系统，图1示出了根据本发明实施例的超声成像系统100的示意性结构框图。
如图1所示，超声成像系统100包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116和显示器118。进一步地，超声成像系统还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与超声探头110连接。
超声探头110包括多个换能器阵元，多个换能器阵元可以排列成一排构成线阵，或排布成二维矩阵构成面阵，多个换能器阵元也可以构成凸阵列。换能器阵元用于根据激励电信号发射超声波，或将接收的超声波转换为电信号，因此每个换能器阵元可用于实现电脉冲信号和超声波的相互转换，从而实现向被测对象的目标区域的组织发射超声波、也可用于接收经组织反射回的超声波回波。
在进行超声成像时，可以通过发射序列和接收序列控制哪些换能器阵元用于发射超声波，哪些换能器阵元用于接收超声波，或者控制换能器阵元分时隙用于发射超声波或接收超声波的回波。参与超声波发射的换能器阵元可以同时被电信号激励，从而同时发射超声波；或者，参与超声波束发射的换能器阵元也可以被具有一定时间间隔的若干电信号激励，从而持续发射具有一定时间间隔的超声波。
在超声成像过程中，发射电路112根据处理器116的控制产生发射序列，发射序列用于控制多个换能器阵元中的部分或者全部向目标组织发射超声波。发射序列参数包括发射用的换能器阵元位置数量和超声波束发射参数，例如幅度、频率、发射次数、发射间隔、发射角度、波型、聚焦位置等。一些情况下，发射电路112还用于对发射的波束进行相位延迟，使不同的能器阵元按照不同的时间发射超声波，以便各发射超声波束能够在预定的感兴趣区域聚焦。不同成像模式对应的发射序列参数可能不同，超声回波信号经接收电路114接收并经后续的模块和相应算法处理后，可以生成不同成像模式的超声图像。
接收电路114可以包括一个或多个放大器、模数转换器等。放大器用于在适当增益补偿之后放大所接收到的超声回波信号，模数转换器用于对模拟回波信号按预定的时间间隔进行采样，从而转换成数字化的信号，数字化后的回波信号依然保留有幅度信息、频率信息和相位信息。接收电路114将超声回波信号发送至波束合成模块122进行处理。
波束合成模块122对超声回波信号进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后送入处理器116。处理器116对超声回波信号进行信号检测、信号增强、数据转换、对数压缩等处理形成超声图像。处理器116得到的超声图像可以在显示器118上显示，也可以存储于存储器124中。
可选地，处理器116可以实现为软件、硬件、固件或其任意组合，并且可以使用单个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、单个或多个通用集成电路、单个或多个微处理器、单个或多个可编程逻辑器件、或者前述电路和/或器件的任意组合、或者其他适合的电路或器件。并且，处理器116可以控制所述超声成像系统100中的其它组件以执行本说明书中的各个实施例中的方法的相应步骤。
显示器118与处理器116连接，显示器118可以为触摸显示屏、液晶显示屏等；或者，显示器118可以为独立于超声成像系统100之外的液晶显示器、电视机等独立显示器；或者，显示器118可以是智能手机、平板电脑等电子设备的显示屏，等等。其中，显示器118的数量可以为一个或多个。
显示器118可以显示处理器116得到的超声图像。此外，显示器118在显示超声图像的同时还可以提供给用户进行人机交互的图形界面，在图形界面上设置一个或多个被控对象，提供给用户利用人机交互装置输入操作指令来控制这些被控对象，从而执行相应的控制操作。例如，在图形界面上显示图标，利用人机交互装置可以对该图标进行操作，用来执行特定的功能，例如在超声图像上绘制出感兴趣区域框等。
可选地，超声成像系统100还可以包括显示器118之外的其他人机交互装置，其与处理器116连接，例如，处理器116可以通过外部输入/输出端口与人机交互装置连接，外部输入/输出端口可以是无线通信模块，也可以是有线通信模块，或者两者的组合。外部输入/输出端口也可基于USB、如CAN等总线协议、和/或有线网络协议等来实现。
其中，人机交互装置可以包括输入设备，用于检测用户的输入信息，该输入信息例如可以是对超声波发射/接收时序的控制指令，可以是在超声图像上绘制出点、线或框等的操作输入指令，或者还可以包括其他指令类型。输入设备可以包括键盘、鼠标、滚轮、轨迹球、移动式输入设备(例如带触摸显示屏的移动设备、手机等等)、多功能旋钮等等其中之一或者多个的结合。人机交互装置还可以包括诸如打印机之类的输出设备。
超声成像系统100还可以包括存储器124，用于存储处理器执行的指令、存储接收到的超声回波、存储超声图像，等等。存储器可以为闪存卡、固态存储器、硬盘等。其可以为易失性存储器和/或非易失性存储器，为可移除存储器和/或不可移除存储器等。
应理解，图1所示的超声成像系统100所包括的部件只是示意性的，其可以包括更多或更少的部件。本发明对此不限定。
由于频率与超声图像的空间分辨力成正相关，但是与超声波的穿透力成负相关，一种超声成像方式是分别发射低频超声波和高频超声波，然后对两种频率下得到的视图进行非相干的复合，即频率复合，如图2所示。这种复合成像可以既兼顾图像的空间分辨力，又兼顾了穿透力，使图像质量得到提升。但是由于需要分别以两种不同的频率发射超声波，发射次数增加了一倍，降低了超声图像的帧率和时间分辨力，对于心脏、血流等运动组织的成像实时性造成影响。
空间复合是通过不同角度发射朝声波，形成不同角度的图像数据，然后进行非相干的复合，如图3所示。这种复合成像技术可以减小超声成像中的散斑噪声方差，降低噪感。如果将频率复合和空间复合结合在一起，即在每个发射角度下都发射低频超声波和高频超声波，可以使超声图像的质量得到提升，但是会大大降低超声图像的时间分辨力，使图像动态感变差。实际使用中用户需要根据不同的场景做出取舍，选择需要超声图像的空间分辨力和穿透力，还是需要超声图像的时间分辨力，二者往往不能兼得。
为了同时应用频率复合和空间复合，一种折中方案是以多个发射角度发射超声波，不同的发射角度应用不同的发射频率，如图4所示。在图4的示例中，使用三个发射角度和两种频率发射超声波，然后对不同发射角度和发射频率的视图进行非相干的复合，最终得到的复合图像综合了角度信息和频率信息，从而在一定程度上兼顾了时间分辨力和空间分辨力。但是图4中的三个视图相对独立，每个视图包含的角度信息和频率信息是不同的，不仅在复合时需要极其复杂的复合算法，并且也达不到每个角度都包含两种频率的视图的图像效果。
为此，本发明实施例出一种新型的频率空间复合成像方法，在以不同的发射角度发射超声波时采用不同的发射频率，每个发射角度以至少两种不同发接收角度进行波束合成处理，然后对波束合成数据进行相干复合和非相干复合得到复合数据，并根据复合数据生成超声图像；其中，相干复合针对相同发射频率、相同接收角度且不同发射角度的波束合成数据进行，或者，相干复合针对相同发射频率、相同发射角度且不同接收角度的波束合成数据进行。由此，不需要在每个发射角度都真正以所有的发射频率进行发射，即可使复合图像中包含多个频率的信息，在不降低帧率的情况下同时保证了复合图像的空间分辨力、穿透力和时间分辨力；复合过程中既进行了相干复合，也进行了非相干复合，综合了数据的相位信息和幅值信息；相干复合是在相同发射角度或相同接收角度以及相同发射频率的数据间进行的，降低了复合算法的难度。
下面，首先参考图5描述根据本发明实施例的超声成像方法。图5是本发明实施例的超声成像方法500的一个示意性流程图。如图5所示，本发明一个实施例的超声成像方法500包括如下步骤：
在步骤S510，以至少三个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同，并且，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率相同；
在步骤S520，接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
在步骤S530，对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
在步骤S540，根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同接收角度和相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同接收角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少一组所述相干复合数据与未进行所述相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合；
在步骤S550，根据所述复合数据生成超声图像。
本发明实施例涉及超声频率复合技术和空间复合技术。其中，频率复合使超声图像中包含了不同频率的信息，低频信息能够提供较高的穿透力，高频信息能够提供较高的空间分辨力，使超声图像兼顾了空间分辨和穿透力，图像质量得到提升。空间复合能够降低超声成像形成的散斑噪声，使散斑形成的方差变小，并且使散射体边缘或者组织边界的可见性增加，改善图像质量。并且，由于不同发射角度下的扫描能够检测到不同方向的界面，当组织界面是曲面时，由于曲面的不同部分在不同的偏转角度下得到成像，因此经过空间复合之后，曲面的连续性能够得到提升。
本发明实施例的超声成像方法可以用于灰阶成像，也可以应用于多普勒成像模式以及其他成像模式；空间上可以应用于常规的二维超声成像，也可以应用于三维超声成像或四维超声成像。
具体地，在步骤S510，控制超声探头依次向不同的发射角度发射超声波。其中，至少两个发射角度的超声波的发射频率不同，至少两个发射角度的超声波的发射频率相同。至少两个发射角度采用不同的发射频率，是为了在空间复合的同时综合不同的频率信息，同时实现频率复合。至少两个发射角度采用相同的发射频率，是为了使同一接收角度可以对应相同的发射频率，便于对同一个接收角度、不同发射角度且相同发射频率的波束合成数据进行相干复合。
例如，在图6的示例中，超声波的发射角度包括第一发射角度、第二发射角度和第三发射角度，分别对应第一发射频率、第二发射频率和第一发射频率；其中，第一发射角度与第二发射角度的发射频率不同，第二发射角度与第三发射角度的发射频率不同，而第一发射角度与第三发射角度的发射频率相同。
至于不同的发射频率，可以是指不同的基波频率，也可以是指不同的谐波频率，也可以是基波频率与谐波频率的组合；每个发射频率对应的接收都是该频率的接收。
发射超声波的超声探头可以是线阵探头、凸阵探头、平面阵探头、相控阵探头等任意类型的超声探头。超声探头发射的超声波可以是聚焦超声波，也可以是非聚焦超声波。不同的发射角度是通过不同的发射延时而实现的，而超声探头与组织的相对位置保持不变。在一些实施例中，超声波的发射角度包括与发射超声波的阵元所在的平面垂直的垂直发射角度，以及基于垂直发射角度相互对称的至少两个偏转发射角度，基于同一个垂直发射角度相互对称的偏转发射角度的发射频率相同，而垂直发射角度的发射频率与偏转发射角度的发射频率不同。
示例性地，若发射的超声波为聚焦超声波，则控制超声探头的换能器阵列使得超声波束聚焦在目标位置，从而使目标位置处能够获得更好的图像分辨率和对比度；引导不同换能器阵元的声场在目标位置处叠加的过程即发射聚焦过程。具体地，发射电路产生的发射脉冲按照一定的延时时间对各换能器阵元施加激励，使距离聚焦位置较远的换能器阵元提前发射，相应设置的延迟时间较小；距离聚焦位置较近的换能器后发射，相应设置的延迟时间较长，由此可以使所有换能器阵元发射的超声波同时到达目标位置，在目标位置形成聚焦。对于聚焦超声波来说，不同发射角度对应的聚焦位置不同。
非聚焦超声波主要包括平面波和散射波等。对于平面波来说，可以控制超声探头中的换能器阵元同步激发，以产生平行于换能器阵列平面的超声波；也可以换能器阵元基于偏转角度计算的延迟时间依次激发，以发射具有一定偏转角度的超声波。发散波即在超声探头的后方有一个或多个虚拟的聚焦点，发射波形以虚拟聚焦点为圆心，通过设置发射延时而得到圆弧状的发射波前，随着深度的增加发散波逐渐发散，从而以较小的孔径获得较大的视场。
在步骤S520，接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号。示例性地，每完成一次发射，则接收电路控制超声探头中的换能器阵元接收目标区域中各接收点对上一步骤中发射的超声波的回波，并转换为电信号，以得到超声回波信号。由于组织中不同接收点到同一换能器阵元的距离不同，且同一接收点到不同换能器阵元的距离也不同，因此，换能器阵元会在一段时间内接收到信号强度变化的超声回波信号，转换成电信号后成为一段幅度连续变化的模拟信号，该模拟信号称为与本次发射对应的一段通道信号。
示例性地，换能器阵元将接收到的超声波转换为电信号后，还可以对电信号进行增益放大、滤波、模数转换等处理，之后发送到波束合成模块进行波束合成。由于超声波在组织中传播时，其强度对着传播距离的增加而减弱，因此需要对超声回波信号进行增益放大，即通过控制放大器的增益变化，使传播距离较远的超声回波信号放大倍数较大，传播距离较近的超声回波信号放大倍数较小，以补偿不同深度的超声波衰减。与此同时，超声回波信号中的噪声信号也随之放大，且由于噪声不具有超声信号的衰减特征，经过增益放大后，噪声随着不同距离的增加而增大，因此，还需要对增益放大后的超声回波信号进行滤波处理。模数转换是指将模拟信号转换为数字信号，以进行后续的数字信号处理。
在步骤S530，对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据。波束合成是指分别对每个发射角度对应的超声回波信号中不同通道的信号进行应的延时和加权求和等处理，是从通道域数据到接收成像网格点的转变过程。由于组织中的同一接收点到不同换能器阵元的距离不同，因此，不同换能器阵元输出的同一接收点的通道数据具有延时差异，延时处理的作用是将不同通道的信号进行相位对齐。之后，将同一接收点的不同通道的数据进行加权求和，即可得到波束合成后的超声回波信号。
在进行波束合成时，接收网格点与接收波束合成所用接收孔径的中心点连线与法线形成的角度称为接收角度。采用不同的接收角度进行波束合成即在每次波束合成的过程中，分别基于不同的接收角度计算延时，以得到不同接收角度对应的波束合成数据。采用不同的接收角度进行波束合成可以通过算法实现类似多次偏转发射的效果。
在一些实施例中，接收角度包括与垂直发射角度平行的垂直接收角度，以及分别与至少两个偏转发射角度平行的至少两个偏转接收角度。当接收角度或发射角度基于垂直发射角度对称时，所得的超声回波信号相干性更高，相干复合的效果更好。并且，发射角度和接收角度的个数相同时，更容易进行后续的数据处理。
在常规的超声成像过程中，一个发射角度仅对应一个接收角度，而在本发明实施例中，一个发射角度不仅仅只对应一个接收角度，可以对应两个或更多个接收角度。例如，继续参照图6，当采用第一发射角度、第二发射角度和第三发射角度发射时，接收角度均包括第一接收角度、第二接收角度和第三接收角度。即虽然以不同的发射角度发射三次，但总共进行了九次波束合成处理，获得了九组不同的波束合成数据。
在图6的示例中，第二发射角度为垂直发射角度，第一发射角度和第三发射角度为基于第一发射角度相互对称的偏转发射角度。第二接收角度为垂直接收角度，第一接收角度和第三接收角度分别与第一发射角度和第三发射角度平行。由此可以确保每个发射角度均有与之平行的接收角度以及至少一个偏转接收角度，确保成像效果。
本发明实施例的发射角度和接收角度的个数可以根据实际需要进行设置。例如，当对超声图像的帧率要求较低时，可以采用更多的发射角度或接收角度的个数，以提高超声图像的质量；当对超声图像的帧率要求较高时，可以适当减少发射角度或接收角度的个数，以提高帧率。
通常来说，发射角度和接收角度是相同的，如果发射角度和接收角度差异较大，发射波束和接收波束之间的重叠区域会比较小，声波能量不集中，如图10所示。这时可以有选择性的接收，使每个发射角度所在的直线与对应的接收角度所在的直线之间的夹角不超过发射超声波的阵元的法线方向与发射角度之间的最大夹角。例如，在图6的示例中，第一发射角度可以仅以第一接收角度和第二接收角度进行波束合成处理，第三接收角度可以仅以第二接收角度和第三接收角度进行波束合成处理，以提高信噪比。
又例如，在图9的示例中，采用以五个发射角度，三个发射频率，第一发射角度与第四接收角度、第五接收角度之间相差较大，发射波束与接收波束重叠覆盖的区域很小，对整体的复合作用也会比较小，这时候可以选择第一发射角度只应用第一接收角度、第二接收角度和第三接收角度，而不应用第四接收角度和第五接收角度；同样地，第五发射角度只应用第三接收角度、第四接收角度和第五接收角度，而不应用第一接收角度和第二接收角度。这样舍弃了一些效果较差的接受角度，获得的视图有所减少，但是降低了数据量，减小了系统的计算量并降低了超声成像系统的复杂度。
执行步骤S530后，获得了多组的波束合成数据，每组波束合成数据对应一个发射角度、一个发射频率和一个接收角度，每组波束合成数据能够形成一个视图。由于在完成波束合成之后，得到是幅度和相位都受调制的信号，为了进一步得到回波的幅度信息来进行成像，还需要进行包络检测和对数压缩。其中，包络检测的目的是从射频信号中提取幅度信息。示例性地，可以采用希尔伯特变换法进行包络检测，原始信号经过希尔伯特变换得到原始信号的正交信号，以原始信号为实部，以希尔伯特变换得到的正交信号为虚部构造复解析信号，该信号的模即为原始信号的包络。经过包络检测之后的超声回波信号，得到的是超声回波信号的幅度包络线。该包络线上的数值不能直接进行成像，需要将包络线原始的取值区间映射到超声成像系统的显像区间，即对数压缩。经过包络检测和对数压缩后，实信号变换为复信号。
在步骤S540，对上述至少两组波束合成数据进行相干复合和非相干复合。如果在进行包络检测之前对波束合成数据进行复合，则波束合成数据中带有相位信息，复合时利用了数据的相位信息，这种复合称为相干复合。如果在对波束合成数据进行包络检测之后再进行复合，则复合所用的数据不带有相位的信息，复合时利用的是数据的幅值信息，这种复合称为非相干复合。本发明实施例既进行了相干复合，也进行了非相干复合，同时利用不同角度数据的幅值信息和相位信息，以提升图像质量。进行相干复合和非相干复合后所得的复合数据中包含至少两种频率的信息，因而兼顾了超声图像的穿透力和空间分辨力。
其中，相干复合需要在相同频率的波束合成数据间进行，并且，进行相干复合的波束合成数据的发射角度相同或接收角度相同，以进行相位对齐，降低复合算法的难度。在本发明实施例的超声成像方法500中，通过对相同接收角度、相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，在同一接收角度上相干复合了不同发射角度的声场信息，提升了图像信噪比及空间分辨力，相干复合还能够减弱强回声边界的多次反射影响，有利于对血管等管腔内降噪；通过对不同接收角度的相干复合数据进行非相干复合，抑制了散斑噪声，降低了超声图像的噪感，进一步提高图像质量，并复合了不同频率的信息。并且，对同一接收角度的数据进行相干复合可以根据接收孔径进行复合，降低了数据处理的复杂程度。
由于在至少三个不同的发射角度中，至少两个发射角度的超声波的发射频率不同，并且，至少两个发射角度的超声波的发射频率相同，因此，同一个接收角度对应的不同发射角度中，可以有至少两个发射角度对应相同的发射频率。例如，在图6的示例中，第一接收角度对应的第一发射角度、第二发射角度和第三发射角度中，第一发射角度和第三发射角度均对应第一发射频率，因此，如图7所示，可以对第一接收角度AR1、第一发射角度AT1和第一发射频率F1的波束合成数据与第一接收角度AR1、第三发射角度AT3和第一发射频率F1的波束合成数据进行相干复合，以得到第一相干复合数据；对第二接收角度AR2、第一发射角度AT1和第一发射频率F1的波束合成数据与第一接收角度AR2、第三发射角度AT3和第一发射频率F1的波束合成数据进行相干复合，以得到第二相干复合数据；对第三接收角度AR3、第一发射角度AT1和第一发射频率F1的波束合成数据与第三接收角度AR3、第三发射角度AT3和第一发射频率F1的波束合成数据进行相干复合，以得到第三相干复合数据，之后再与未进行相干复合的波束合成数据，即第一接收角度AR1、第二发射角度AT2和第二发射频率F2的波束合成数据，第二接收角度AR1、第二发射角度AT2和第二发射频率F2的波束合成数据，以及第二接收角度AR1、第二发射角度AT2和第二发射频率F2的波束合成数据进行非相干复合，以得到最终的复合数据，并根据复合数据生成超声图像。
图7中在进行非相干复合时，先对每个接收角度对应的相干复合数据与该接收角度下未进行相干复合的波束合成数据进行非相干复合，获得每个接收角度对应的综合了不同频率信息的非相干复合数据，再对不同接收角度对应的非相干复合数据进行非相干复合，得到综合了不同空间信息和不同频率信息的复合数据，例如，先对第一相干复合数据与第一接收角度AR1、第二发射角度AT2和第二发射频率F2的波束合成数据进行非相干复合，得到第一接收角度对应的第一非相干复合数据，第一非相干复合数据包含第一发射频率F1和第二发射频率F2的信息；再将第一非相干复合数据与第二接收角度对应的第二非相干复合数据与第三接收角度对应的第三非相干复合数据进行非相干复合。上述复合策略通过每个接收角度下的不同发射角度和发射频率的数据进行相干复合和非相干复合，在每个接收角度下都获得了包含所有发射频率的信息的视图数据，不需要在每个发射角度下都真正进行多个发射频率的发射，在不降低帧率的情况下进一步提升了图像质量。
或者，在进行非相干复合时，也可以一步完成，即先获得每个接收角度对应的相干复合数据，再对多个接收角度的相干复合数据与多个接收角度下未进行相干复合的波束合成数据共同进行非相干复合。如图8所示，将第一相干复合数据、第二相干复合数据、第三相干复合数据、第二发射角度AT2和第二发射频率F2和第一接收角度AR1对应的波束合成数据、第二发射角度AT2和第二发射频率F2和第二接收角度AR2对应的波束合成数据、第二发射角度AT2和第二发射频率F2和第三接收角度AR3对应的波束合成数据同时进行非相干复合，也能够获得包含各个角度和频率的信息的复合数据。
图7和图8示出了三个发射角度、三个接收角度和两个发射频率的实施例，实际应用中可能采用更多的发射角度、发射频率和接收角度。在一些接收角度下，可以不进行相干复合，仅进行非相干复合，即相干复合可以在部分或全部接收角度下进行。在一些接收角度下，也可以进行不止一次的相干复合。
例如，参见图9，发射角度包括第一发射角度AT1、第二发射角度AT2、第三发射角度AT3、第四发射角度AT4和第五发射角度AT5。其中，第三发射角度AT3为垂直发射角度，第一发射角度AT1和第五发射角度AT5为基于第三发射角度AT3相互对称的偏转发射角度，第二发射角度AT2和第四发射角度AT4为基于第三发射角度AT3相互对称的偏转发射角度。第一发射角度AT1和第五发射角度AT5对应的发射频率为第一发射频率F1，第二发射角度AT2和第四发射角度AT4对应的发射频率为第二发射频率F2，第三发射角度AT3对应的发射频率为第三发射频率F3。
为了使发射角度与接收角度之间的偏差不至于过大，第一发射角度AT1对应的接收角度为第一接收角度AR1、第二接收角度AR2和第三接收角度AR3；第二发射角度AT2对应的接收角度为第一接收角度AR1、第二接收角度AR2、第三接收角度AR3和第四接收角度AR4；第三发射角度AT3对应的接收角度为第一接收角度AR1、第二接收角度AR2、第三接收角度AR3、第四接收角度AR4和第五接收角度AR5；第四发射角度AT4对应的接收角度为第二接收角度AR2、第三接收角度AR3、第四接收角度AR4和第五接收角度AR5；第五发射角度AT5对应的接收角度为第二接收角度AR2、第三接收角度AR3、第四接收角度AR4和第五接收角度AR5。其中，第三接收角度AR3为垂直接收角度，第一接收角度AR1和第五接收角度AR5分别与第一发射角度AT1和第五发射角度AT5平行，第二接收角度AR2和第四接收角度AR4分别与第二发射角度AT2和第四发射角度AT4平行。
基于上述发射和接收策略，对所得到的波束合成数据进行复合时，第一接收角度AR1和第五接收角度AR5下由于不存在相同发射频率的波束合成数据，因此仅进行非相干复合。第二接收角度AR2下的相干复合包括对第二发射角度AT2、第二发射频率F2且第二接收角度AR2对应的波束合成数据与第四发射角度AT4、第二发射频率F2且第二接收角度AR2对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第四相干复合数据。第三接收角度AR3下的相干复合包括对第一发射角度AT1、第一发射频率F1且第三接收角度AR3对应的波束合成数据与第五发射角度AT5、第一发射频率F1且第三接收角度AR3对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第五相干复合数据，以及对第二发射角度AT2、第二发射频率F2且第三接收角度AR3对应的波束合成数据与第四发射角度AT4、第二发射频率F2且第三接收角度AR3对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第六相干复合数据。第四接收角度AR4下的相干复合包括对第二发射角度AT2、第二发射频率F2且第四接收角度AR4对应的波束合成数据与第四发射角度AT4、第二发射频率F2且第四接收角度AR4对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第七相干复合数据。最后，对第四相干复合数据、第五相干复合数据、第六相干复合数据、第七相干复合数据以及未进行相干复合的波束合成数据进行非相干复合，以得到最终的复合数据，，复合数据用于形成一帧超声图像。
在进行相干复合或非相干复合时，需要对不同的波束合成数据赋予不同的权重，不同的权重可以得到不同的成像效果。在一个实施例中，可以根据预设的权重系数进行相干复合或非相干复合。预设的权重系数可以是根据超声探头发射信号和接收信号的几何位置关系计算得到的。或者，进行空间复合时，可以根据设定算法规则计算权重系数或自适应地计算权重系数，用于进行相干复合或非相干复合。自适应权重系数是根据超声回波信号本身的特点计算的权重系数，根据自适应权重系数进行动态加权能够有效提升图像质量。示例性地，对于相干复合而言，可以需要计算不同波束合成数据之间的相干性，计算方法包括相干因子、特征值分析等等，可以识别出相干性强的数据和相干性弱的数据或噪声，对于相干性强的数据可以赋予更大的权重。对于非相干复合，所采用的复合方法包括平均值复合、取最小值、取最大值、自适应计算等等。
之后，在步骤S550，根据复合数据生成超声图像。具体地，对复合数据进行图像处理，得到可显示的超声图像数据，输出到显示器进行显示。通过相干复合和非相干复合，可以将组织中的高回声和低回声区域都能较好的显示出来，并且使超声图像灰阶层次显示清晰。
综上所述，本发明实施例的超声成像方法500对相同接收角度、相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，对相干复合数据与未进行相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合，不需要在每个发射角度都真正以所有的发射频率进行发射，即可使复合图像中包含多个频率的信息，在不降低帧率的情况下同时保证了复合图像的空间分辨力、穿透力和时间分辨力；复合过程中既进行了相干复合，也进行了非相干复合，综合了数据的相位信息和幅值信息；相干复合是在相同接收角度以及相同发射频率的数据间进行的，降低了复合算法的难度。
本发明实施例另一方面提供一种超声成像方法，参见图11，所述超声成像方法1100包括如下步骤：
在步骤S1110，以至少三个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同，并且，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率相同；
在步骤S1120，接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
在步骤S1130，对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
在步骤S1140，根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同接收角度和相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同接收角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少两组所述相干复合数据进行非相干复合；
在步骤S1150，根据所述复合数据生成超声图像。
与本发明实施例的超声成像方法500类似，超声成像方法1100同样在至少三个发射角度下进行超声波的发射，针对每个发射角度对应的超声回波信号进行至少两个接收角度下的波束合成，至少两个发射角度的超声波的发射频率不同，并且，至少两个发射角度的超声波的发射频率相同。在进行复合时，针对相同接收角度、不同发射角度且相同发射频率的波束合成数据进行相干复合。与超声成像方法500的区别之处在于，在本发明实施例的超声成像方法1100中，对同一个接收角度下的所有波束合成数据都可以先进行相干复合，再对相干复合数据进行非相干复合，而不直接对未进行相干复合的波束合成数据进行非相干复合。例如，同一个接收角度对应四个不同的发射角度，第一发射角度与第四发射角度的发射频率相同，第二发射角度与第三发射角度的发射频率相同，此时可以对四个发射角度对应的波束合成数据两两进行相干复合，再对所得到的两组相干复合数据进行非相干复合。超声成像方法1100的复合策略也可以与超声成像方法500的复合策略结合使用，即一部分接收角度采用超声成像方法500的复合策略，一部分接收角度采用超声成像方法1100的复合策略。
本发明实施例另一方面提供一种超声成像方法，参见图12，所述超声成像方法1200包括如下步骤：
在步骤S1210，以至少两个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同；
在步骤S1220，接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
在步骤S1230，对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
在步骤S1240，根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同发射角度和相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同发射角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少两组所述相干复合数据进行非相干复合；
在步骤S1250，根据所述复合数据生成超声图像。
本发明实施例的超声成像方法1200在至少两个发射角度下进行超声波的发射，针对每个发射角度对应的超声回波信号进行至少两个接收角度下的波束合成，至少两个发射角度的超声波的发射频率不同。在进行复合时，针对相同发射角度、不同发射角度的波束合成数据进行相干复合。由于相同发射角度下的任意接收角度的波束合成数据对应的发射频率相同，对相同发射角度、不同接收角度对应的波束合成数据进行相干复合更容易进行数据处理。
在一些实施例中，所述对相同发射角度和相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合时，可以分别对每个发射角度下全部接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到每个发射角度对应的相干复合数据。后续在进行非相干复合时，可以对全部发射角度对应的相干复合数据进行非相干复合，以得到复合数据。例如，在图6的示例中，可以对第一发射角度和第一发射频率下的三个不同接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第一发射角度对应的相干复合数据，对第二发射角度和第二发射频率下的三个不同接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第二发射角度对应的相干复合数据，以及对第三发射角度和第一发射频率下的三个不同接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第三发射角度对应的相干复合数据，最后对三组相干复合数据进行非相干复合，以得到复合数据，使得复合数据中包含第一发射频率和第二发射频率的频率信息以及多个不同角度的空间信息。
在一些实施例中，发射角度包括与发射超声波的阵元所在的平面垂直的垂直发射角度，以及基于垂直发射角度相互对称的至少两个偏转发射角度；接收角度包括与垂直发射角度平行的垂直接收角度，以及分别与至少两个偏转发射角度平行的至少两个偏转接收角度。示例性地，每个发射角度所在的直线与对应的接收角度所在的直线之间的夹角不超过发射超声波的阵元的法线方向与发射角度之间的最大夹角，以确保信号强度。所有接收角度中不同接收角度的数量与所有发射角度中不同发射角度的数量相同，以降低数据处理的难度。
由于超声成像方法1200对同一个发射角度下的数据进行相干复合，可以确保进行相干复合的数据的发射频率相同，因此，不同发射角度可以采用不同的发射频率。在其他实施例中，也可以使不同发射角度中至少两个发射角度对应的发射频率相同，以降低数据处理难度，例如可以试基于垂直发射角度相互对称的两个偏转发射角度对应的发射频率相同，以进一步提高数据的相干性。
本发明实施例的超声成像方法1200对相同发射角度、相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，对至少两组相干复合数据进行非相干复合，不需要在每个发射角度都真正以所有的发射频率进行发射，即可使复合图像中包含多个频率的信息，在不降低帧率的情况下同时保证了复合图像的空间分辨力、穿透力和时间分辨力；复合过程中既进行了相干复合，也进行了非相干复合，综合了数据的相位信息和幅值信息；相干复合是在相同发射角度以及相同发射频率的数据间进行的，降低了复合算法的难度。超声成像方法1200的更多具体细节可以参照超声成像方法500中的相关描述，在此不做赘述。
本发明实施例另一方面提供一种超声成像方法，参见图13，所述超声成像方法1300包括如下步骤：
在步骤S1310，以至少两个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同；
在步骤S1320，接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
在步骤S1330，对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
在步骤S1340，根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同发射角度和相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同发射角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少一组所述相干复合数据与未进行所述相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合；
在步骤S1350，根据所述复合数据生成超声图像。
与本发明实施例的超声成像方法1200类似，超声成像方法1300同样在至少两个发射角度下进行超声波的发射，至少两个发射角度的超声波对应的发射频率不同，针对每个发射角度对应的超声回波信号进行至少两个接收角度下的波束合成。在进行复合时，针对相同发射角度、不同发射角度的波束合成数据进行相干复合。与超声成像方法1200的区别之处在于，在本发明实施例的超声成像方法1300中，在获得相干复合数据后，基于相干复合数据和未进行相干复合的波束合成数据进行非相干复合，从而得到复合数据，并根据复合数据生成超声图像。
在一些实施例中，发射角度包括与发射超声波的阵元所在的平面垂直的垂直发射角度，以及基于垂直发射角度相互对称的至少两个偏转发射角度。接收角度包括与垂直发射角度平行的垂直接收角度，以及分别与至少两个偏转发射角度平行的至少两个偏转接收角度。相干复合包括在垂直发射角度对应的波束合成数据中，提取基于垂直发射角度相互对称的至少两个偏转发射角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到相干复合数据。基于垂直发射角度相互对称的偏转发射角度对应的波束合成数据相干性更好，相干复合效果更好。非相干复合包括对垂直发射角度对应的至少一组相干复合数据，以及垂直发射角度和垂直接收角度对应的未进行相干复合的波束合成数据进行非相干复合。
例如，发射角度包括第一发射角度、第二发射角度、第三发射角度、第四发射角度和第五发射角度，第三发射角度为垂直发射角度，第一发射角度和第五发射角度为基于第三发射角度相互对称的偏转发射角度，第二发射角度和第四发射角度为基于第三发射角度相互对称的偏转发射角度。示例性地，第一发射角度和第五发射角度对应的发射频率为第一发射频率，第二发射角度和第四发射角度对应的发射频率为第二发射频率，第三发射角度对应的发射频率为第三发射频率。
第一发射角度对应的接收角度包括第一接收角度、第二接收角度和第三接收角度；第二发射角度对应的接收角度包括第一接收角度、第二接收角度、第三接收角度和第四接收角度；第三发射角度对应的接收角度包括第一接收角度、第二接收角度、第三接收角度、第四接收角度和第五接收角度；第四发射角度对应的接收角度包括第二接收角度、第三接收角度、第四接收角度和第五接收角度；第五发射角度对应的接收角度包括第三接收角度、第四接收角度和第五接收角度。第三接收角度为垂直接收角度，第一接收角度和第五接收角度为基于第三接收角度相互对称的偏转接收角度，第二接收角度和第四接收角度为基于第三接收角度相互对称的偏转接收角度。
基于以上发射和接收策略进行发射和接收时，可以对第三发射角度且第一接收角度对应的波束合成数据和第三发射角度且第五接收角度对应的波束合成数据进行相干复合；对第三发射角度且第二接收角度对应的波束合成数据和第三发射角度且第四接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，从而获得第三发射角度对应的两组相干复合数据。
除了垂直发射角度以外，还可以对至少一个偏转发射角度对应的至少两个不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到至少一个偏转发射角度对应的相干复合数据，用于进行非相干复合的数据还包括至少一个偏转接收角度对应的所述相干复合数据。例如，可以对第二发射角度且第二接收角度对应的波束合成数据和第二发射角度且第四接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，对第四发射角度且第二接收角度对应的波束合成数据和第四发射角度且第四接收角度对应的波束合成数据进行相干复合。获得的相干复合数据可以与其余未进行相干复合的波束合成数据进行非相干复合。
本发明实施例的超声成像方法1300对相同发射角度、相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，对相干复合数据与未进行相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合，不需要在每个发射角度都真正以所有的发射频率进行发射，即可使复合图像中包含多个频率的信息，在不降低帧率的情况下同时保证了复合图像的空间分辨力、穿透力和时间分辨力；复合过程中既进行了相干复合，也进行了非相干复合，综合了数据的相位信息和幅值信息；相干复合是在相同发射角度以及相同发射频率的数据间进行的，降低了复合算法的难度。超声成像方法1300的更多具体细节可以参照超声成像方法500中的相关描述，在此不做赘述。
本发明实施例还提供一种超声成像系统，用于实现上述的超声成像方法500、超声成像方法1100、超声成像方法1200或超声成像方法1300。现在重新参照图1，该超声成像系统可以实现为如图1所示的超声成像系统100，超声成像系统100可以包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116以及显示器118，可选地，超声成像系统100还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与超声探头110连接，各个部件的相关描述可以参照上文的相关描述，在此不做赘述。
其中，发射电路112用于激励超声探头110向目标组织发射超声波；接收电路114用于控制超声探头110接收超声波的回波，以获得超声回波信号；处理器116用于执行如上的超声成像方法500、超声成像方法1100、超声成像方法1200或超声成像方法1300的步骤。处理器116还用于控制显示器118显示超声图像。
以上仅描述了超声成像系统各部件的主要功能，更多细节参见对超声成像方法进行的相关描述。本发明实施例的超声成像系统。
尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种超声成像方法，其特征在于，所述方法包括：
以至少三个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同，并且，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率相同；
接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同接收角度和相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同接收角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少一组所述相干复合数据与未进行所述相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合；
根据所述复合数据生成超声图像。
2.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所述对至少一组所述相干复合数据与未进行所述相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合，包括：
对每个接收角度对应的所述相干复合数据与同一接收角度下未进行所述相干复合的波束合成数据进行非相干复合，以得到每个接收角度对应的非相干复合数据；
对不同接收角度对应的所述非相干复合数据进行非相干复合，以得到所述复合数据。
3.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所述对至少一组所述相干复合数据与未进行所述相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合，包括：
对多个接收角度对应的所述相干复合数据与多个接收角度对应的未进行所述相干复合的波束合成数据共同进行非相干复合，以得到所述复合数据。
4.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所述相干复合在部分或全部接收角度下进行。
5.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所述发射角度包括与发射所述超声波的阵元所在的平面垂直的垂直发射角度，以及基于所述垂直发射角度相互对称的至少两个偏转发射角度，基于同一个垂直发射角度相互对称的偏转发射角度的所述发射频率相同；
所述接收角度包括与所述垂直发射角度平行的垂直接收角度，以及分别与所述至少两个偏转发射角度平行的至少两个偏转接收角度；
所述相干复合包括对发射角度相同、发射频率相同且接收角度基于所述垂直接收角度对称的波束合成数据进行相干复合；
所述未进行所述相干复合的所述波束合成数据为所述垂直发射角度和所述垂直接收角度对应的波束合成数据。
6.根据权利要求5所述的超声成像方法，其特征在于，所述发射角度包括第一发射角度、第二发射角度和第三发射角度，所述第二发射角度为所述垂直发射角度，所述第一发射角度和所述第三发射角度为基于所述第一发射角度相互对称的所述偏转发射角度；
所述第一发射角度和所述第三发射角度对应的发射频率为第一发射频率，所述第二发射角度对应的发射频率为第二发射频率；
所述第一发射角度、所述第二发射角度和所述第三发射角度对应的接收角度分别包括第一接收角度、第二接收角度和第三接收角度，所述第二接收角度为所述垂直接收角度，所述第一接收角度和所述第三接收角度分别与所述第一发射角度和所述第三发射角度平行；
所述对相同接收角度和相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同接收角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据，包括：
对所述第一发射角度、所述第一发射频率且所述第一接收角度对应的波束合成数据与所述第三发射角度、所述第一发射频率且所述第一接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第一相干复合数据；
对所述第一发射角度、所述第一发射频率且所述第二接收角度对应的波束合成数据与所述第三发射角度、所述第一发射频率且所述第二接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第二相干复合数据；
对所述第一发射角度、所述第一发射频率且所述第三接收角度对应的波束合成数据与所述第三发射角度、所述第一发射频率且所述第三接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第三相干复合数据；
所述非相干复合包括对所述第一相干复合数据、所述第二相干复合数据、所述第三相干复合数据、所述第二发射角度和所述第二发射频率和所述第一接收角度对应的波束合成数据、所述第二发射角度和所述第二发射频率和所述第二接收角度对应的波束合成数据、所述第二发射角度和所述第二发射频率和所述第三接收角度对应的波束合成数据进行所述非相干复合。
7.根据权利要求5所述的超声成像方法，其特征在于，所述发射角度包括第一发射角度、第二发射角度、第三发射角度、第四发射角度和第五发射角度，所述第三发射角度为所述垂直发射角度，所述第一发射角度和所述第五发射角度为基于所述第三发射角度相互对称的所述偏转发射角度，所述第二发射角度和所述第四发射角度为基于所述第三发射角度相互对称的所述偏转发射角度；
所述第一发射角度和所述第五发射角度对应的发射频率为第一发射频率，所述第二发射角度和所述第四发射角度对应的发射频率为第二发射频率，所述第三发射角度对应的发射频率为第三发射频率；
所述第一发射角度对应的接收角度包括第一接收角度、第二接收角度和第三接收角度；所述第二发射角度对应的接收角度包括所述第一接收角度、所述第二接收角度、所述第三接收角度和第四接收角度；所述第三发射角度对应的接收角度包括所述第一接收角度、所述第二接收角度、所述第三接收角度、所述第四接收角度和所述第五接收角度；所述第四发射角度对应的接收角度包括所述第二接收角度、所述第三接收角度、所述第四接收角度和所述第五接收角度；所述第五发射角度对应的接收角度包括所述第二接收角度、所述第三接收角度、所述第四接收角度和所述第五接收角度；所述第三接收角度为所述垂直接收角度，所述第一接收角度和所述第五接收角度分别与所述第一发射角度和所述第五发射角度平行，所述第二接收角度和所述第四接收角度分别与所述第二发射角度和所述第四发射角度平行；
所述对相同接收角度和相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同接收角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据，包括：
对所述第二发射角度、所述第二发射频率且所述第二接收角度对应的波束合成数据与所述第四发射角度、所述第二发射频率且所述第二接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第四相干复合数据；
对所述第一发射角度、所述第一发射频率且所述第三接收角度对应的波束合成数据与所述第五发射角度、所述第一发射频率且所述第三接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第五相干复合数据；
对所述第二发射角度、所述第二发射频率且所述第三接收角度对应的波束合成数据与所述第四发射角度、所述第二发射频率且所述第三接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第六相干复合数据；
对所述第二发射角度、所述第二发射频率且所述第四接收角度对应的波束合成数据与所述第四发射角度、所述第二发射频率且所述第四接收角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到第七相干复合数据；
所述非相干复合包括对所述第四相干复合数据、所述第五相干复合数据、所述第六相干复合数据、所述第七相干复合数据以及未进行所述相干复合的波束合成数据进行所述非相干复合。
8.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，每个所述发射角度所在的直线与对应的接收角度所在的直线之间的夹角不超过发射所述超声波的阵元的法线方向与所述发射角度之间的最大夹角。
9.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所有接收角度中不同接收角度的数量与所有发射角度中不同发射角度的数量相同。
10.一种超声成像方法，其特征在于，所述方法包括：
以至少三个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同，并且，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率相同；
接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同接收角度和相同发射频率且不同发射角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同接收角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少两组所述相干复合数据进行非相干复合；
根据所述复合数据生成超声图像。
11.一种超声成像方法，其特征在于，所述方法包括：
以至少两个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同；
接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同发射角度和相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同发射角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少两组所述相干复合数据进行非相干复合；
根据所述复合数据生成超声图像。
12.根据权利要求11所述的超声成像方法，其特征在于，所述对相同发射角度和相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同发射角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据，包括：
分别对每个发射角度下全部接收角度的所述波束合成数据进行相干复合，以得到每个发射角度对应的相干复合数据；
所述对至少两组所述相干复合数据进行非相干复合包括：对全部发射角度对应的所述相干复合数据进行非相干复合，以得到所述复合数据。
13.根据权利要求11所述的超声成像方法，其特征在于，所述发射角度包括与发射所述超声波的阵元所在的平面垂直的垂直发射角度，以及基于所述垂直发射角度相互对称的至少两个偏转发射角度；所述接收角度包括与所述垂直发射角度平行的垂直接收角度，以及分别与所述至少两个偏转发射角度平行的至少两个偏转接收角度。
14.根据权利要求11所述的超声成像方法，其特征在于，基于所述垂直发射角度相互对称的两个偏转发射角度对应的所述发射频率相同。
15.根据权利要求11所述的超声成像方法，其特征在于，每个所述发射角度所在的直线与对应的接收角度所在的直线之间的夹角不超过发射所述超声波的阵元的法线方向与所述发射角度之间的最大夹角。
16.根据权利要求11所述的超声成像方法，其特征在于，所有接收角度中不同接收角度的数量与所有发射角度中不同发射角度的数量相同。
17.一种超声成像方法，其特征在于，所述方法包括：
以至少两个不同的发射角度向被测对象的目标组织发射超声波，其中，至少两个发射角度的所述超声波的发射频率不同；
接收每个发射角度的超声波的回波，以得到每个发射角度对应的超声回波信号；
对于每个发射角度对应的超声回波信号，以至少两个不同的接收角度进行波束合成，以得到不同接收角度对应的波束合成数据；
根据所述波束合成数据对应的发射角度、接收角度和发射频率，对所述波束合成数据进行至少一次相干复合和至少一次非相干复合，以得到复合数据，其中，每一次所述相干复合包括对相同发射角度和相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同发射角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据；所述非相干复合包括对至少一组所述相干复合数据与未进行所述相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合；
根据所述复合数据生成超声图像。
18.根据权利要求17所述的超声成像方法，其特征在于，所述发射角度包括与发射所述超声波的阵元所在的平面垂直的垂直发射角度，以及基于所述垂直发射角度相互对称的至少两个偏转发射角度；所述接收角度包括与所述垂直发射角度平行的垂直接收角度，以及分别与所述至少两个偏转发射角度平行的至少两个偏转接收角度；
所述对相同发射角度、相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到与所述相同发射角度和相同发射频率对应的一组相干复合数据，包括：
在所述垂直发射角度对应的波束合成数据中，提取基于所述垂直发射角度相互对称的至少两个偏转发射角度对应的波束合成数据进行相干复合，以得到所述相干复合数据；
所述非相干复合包括对所述垂直发射角度对应的至少一组所述相干复合数据，以及所述垂直发射角度和所述垂直接收角度对应的未进行相干复合的所述波束合成数据进行非相干复合。
19.根据权利要求18所述的超声成像方法，其特征在于，所述对相同发射角度和相同发射频率且不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到相干复合数据，还包括：
对至少一个所述偏转发射角度对应的至少两个不同接收角度的波束合成数据进行相干复合，以得到至少一个所述偏转发射角度对应的相干复合数据；
用于进行所述非相干复合的数据还包括所述至少一个所述偏转接收角度对应的所述相干复合数据。
20.一种超声成像系统，其特征在于，包括：
超声探头；
发射电路，用于激励所述超声探头向目标组织发射超声波；
接收电路，用于控制所述超声探头接收所述超声波的超声回波信号；
处理器，用于执行权利要求1-19中任一项所述的超声成像方法，以生成超声图像；
显示器，用于显示所述超声图像。
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