CN115902907A - 波束合成方法、装置、超声成像设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种波束合成方法、装置、超声成像设备和存储介质。所述方法应用于超声换能器，超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列；子阵列包括至少两个阵元；所述方法包括：获取换能器阵列的目标点；根据目标点，得到目标点相对于阵元的等相位点；等相位点处于阵元对应的子阵列的接收线上；获取各等相位点处的回波信号；回波信号为基于超声换能器的发射波束形成的反射信号；选取各子阵列的至少一个回波信号进行叠加处理，得到目标点处的合成信号。采用本方法能够提高目标点处的超声成像分辨率。

Description

波束合成方法、装置、超声成像设备和存储介质

技术领域

本申请涉及超声成像技术领域，特别是涉及一种波束合成方法、装置、超声成像设备和存储介质。

背景技术

子阵列波束合成或微波束合成(microbeamforming)是一种多阶段波束合成方法，其将超声换能器阵列分组成多个子阵列，对每个子阵列信号进行部分波束合成。随着波束合成技术的发展，出现了系统处理器对子阵列信号动态聚焦、以及平行多线接收的方法，相比于探头的各阵元均连接至系统处理器的传统方法，可降低子阵列处理器复杂度，保持一定成像帧率。

然而，目前的波束合成方式，存在成像分辨率低的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高成像分辨率的波束合成方法、装置、超声成像设备和存储介质。

第一方面，本申请提供了一种波束合成方法，方法应用于超声换能器，超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列；子阵列包括至少两个阵元；方法包括：

获取换能器阵列的目标点；

根据目标点，得到目标点相对于阵元的等相位点；等相位点处于阵元对应的子阵列的接收线上；

获取各等相位点处的回波信号；回波信号为基于超声换能器的发射波束形成的反射信号；

选取各子阵列的至少一个回波信号进行叠加处理，得到目标点处的合成信号。

在其中一个实施例中，根据目标点，得到目标点相对于阵元的等相位点的步骤，包括：

根据目标点的位置，得到回波信号的传播时间；传播时间包括回波信号从目标点传播至阵元的时间；

基于传播时间和阵元的叠加延时，得到等相位点；叠加延时包括阵元在对应的子阵列的波束合成阶段的延迟时间。

在其中一个实施例中，选取各子阵列的至少一个回波信号进行叠加处理，得到目标点处的合成信号的步骤，包括：

比较子阵列的各等相位点的对应时刻，确定子阵列至少一个待叠加的等相位点；

将各待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到目标点处的合成信号。

在其中一个实施例中，比较子阵列的各等相位点的对应时刻，确定子阵列至少一个待叠加的等相位点的步骤，包括：

获取子阵列的任意两个等相位点的对应时刻的差值；

若差值小于预设阈值，则将差值对应的两个等相位点等同为一个待叠加的等相位点；

若等相位点对应的各差值均大于或等于预设阈值，则将等相位点确定为待叠加的等相位点。

在其中一个实施例中，将各待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到目标点处的合成信号的步骤，包括：

将子阵列的各待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到子阵列的子信号；子信号为子阵列针对目标点处合成的信号；

将各子信号进行加权叠加处理，得到目标点处的合成信号。

在其中一个实施例中，加权叠加处理包括与各待叠加的等相位点一一对应的多个权重；权重为基于待叠加的等相位点对应的阵元与目标点之间的位置关系确定。

在其中一个实施例中，方法还包括：

获取换能器阵列的目标区域内多个目标点处的合成信号；

基于各目标点处的合成信号，得到针对目标区域的图像。

第二方面，本申请提供了一种波束合成装置，装置应用于超声换能器，超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列；子阵列包括至少两个阵元；装置包括：

阵列目标获取模块，用于获取换能器阵列的目标点；

等相位点获取模块，用于根据目标点，得到目标点相对于阵元的等相位点；等相位点处于阵元对应的子阵列的接收线上；

回波信号接收模块，用于获取各等相位点处的回波信号；回波信号为基于超声换能器的发射波束形成的反射信号；

信号叠加处理模块，用于选取各子阵列的至少一个回波信号进行叠加处理，得到目标点处的合成信号。

第三方面，本申请提供了一种超声成像设备，超声成像设备包括超声换能器和处理单元；超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列，各子阵列均连接处理单元；子阵列包括至少两个阵元；

处理单元存储有计算机程序，处理单元执行计算机程序时实现上述的方法的步骤。

第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

上述波束合成方法、装置、超声成像设备和存储介质，通过获取换能器阵列的目标点，根据目标点，可以确定出目标点相对于阵元的等相位点，进而获取各等相位点处的回波信号；选取各子阵列的至少一个回波信号进行叠加处理，可以得到目标点处的合成信号。上述方法通过得到目标点相对于阵元的等相位点处的信号进行选取后叠加处理，可以增加各阵元信号的叠加相干性，进而提高目标点处的超声成像分辨率。

附图说明

图1为一个示例中波束合成方法的原理示意图；

图2为一个示例中波束合成误差的原理示意图；

图3为另一个示例中波束合成误差的原理示意图；

图4为一个实施例中波束合成方法的流程示意图；

图5为一个实施例中波束合成方法的原理示意图；

图6为一个实施例中波束合成步骤的流程示意图；

图7为另一个实施例中波束合成步骤的流程示意图；

图8为又一个实施例中波束合成步骤的流程示意图；

图9为再一个实施例中波束合成步骤的流程示意图；

图10为一个示例中波束合成方法的原理示意图；

图11为另一个实施例中波束合成方法的流程示意图；

图12为一个实施例中波束合成装置的结构框图；

图13为一个实施例中处理单元的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

随着超声应用从二维到三维转变，传统的机械扫描线阵探头难以在机械旋转方向上进行聚焦，从而所得三维图像在该方向的分辨率较差。二维探头可以同时在方位角和仰角方向上聚焦，但二维探头往往具有上千个阵元，均需要通过线缆连接到系统处理模块，导致成本高昂并且能耗过高。目前，微波束合成可以通过将换能器阵列划分成多个子阵列，接收阶段每个子阵列处理器处理来自子阵列换能器的回波信号，对其进行延时和波束合成处理，并将求和后的信号传输给系统模块的方式实现，大大减少了所需的线缆数量；还可以通过将子阵列接收波束合成器仅转向(steering)，并且在一次发射-接收周期内保持不变，系统处理器对子阵列信号动态聚焦和/或平行多线接收的方式实现，可降低子阵列处理器复杂度，保持一定成像帧率。然而，由于无法还原原始阵元接收信号，系统处理器如何对已部分波束合成后的信号再次进行波束合成是一个难题。

如图1所示，传统技术在系统处理器端采用动态聚焦方式，将每个子阵列当作一个大阵元，将微波束合成后的信号作为大阵元接收到的信号进行动态聚焦，形成扫描线。图1中，子阵列1包含阵元11和阵元12，子阵列2包含阵元21和阵元22，图中的子阵列数和子阵列中的阵元数仅作为示例。L1和L2分别为子阵列1和子阵列2微波束合成后的接收线，C点为系统波束合成器要根据子阵列信号合成得到信号的目标点，假设所有的子阵列没有都在C点聚焦，可以通过在接收线L1和接收线L2上仅各选取一个时间点的信号进行叠加，例如，选取接收线L1上到子阵列1的中心的距离、与子阵列1的中心到C点距离相等的P1点，以及接收线L2上到子阵列2的中心的距离、与子阵列2的中心到C点距离相等的P2点，将P1点的信号和P2点的信号进行叠加，得到目标点C处的信号。实际上，上述方法会带来误差，因为子阵列没有在C点聚焦，两阶段波束合成的焦点并不一致。如图2所示，假设32为整个阵列对C点理想的延时线，传统微波束合成方案下，31为系统端波束合成的延时线，311和312分别为子阵列1和子阵列2的延时线，延时线31、延时线311和延时线312三者叠加在一起即为传统方案的延时线。如图3所示，310为系统端可以操作的延时值，320为子阵列可以操作的延时值。微波束合成中，经过两阶段延时值叠加后，320才是实际上阵元信号的延时值。由于子阵列已经进行了部分波束合成，子阵列有各自的焦点，子阵列的焦点和系统波束合成焦点不一致，传统方案的延时线相比理想延时线有误差，导致来自目标点的信号没有完全相干叠加。本申请提出一种能够增强相干性、提高超声成像分辨率的波束合成方法、装置、超声成像设备和存储介质。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种波束合成方法，方法应用于超声换能器，超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列；子阵列包括至少两个阵元；方法包括：

步骤410，获取换能器阵列的目标点；

具体而言，换能器阵列的目标点可以是要得到波束合成后的信号的目标点，可以通过获取至少一个目标点，分别对各目标点进行波束合成处理，得到目标点处的信号，目标点的信号可以用于超声成像。

在一些示例中，如图5所示，子阵列1和子阵列2为超声换能器的换能器阵列中的两个子阵列，其中，子阵列1包括阵元11和阵元12，子阵列2包括阵元21和阵元22；C点为要得到波束合成后的信号的一个目标点，C点可以为成像区域内任意选取的目标点。

步骤420，根据目标点，得到目标点相对于阵元的等相位点；等相位点处于阵元对应的子阵列的接收线上；

具体而言，根据目标点，可以在子阵列的接收线上分别确定出目标点相对子阵列的各阵元的等相位点。子阵列的接收线可以为子阵列对子阵列的各阵元所接收到的回波信号进行波束合成形成的接收线，即可以将每个子阵列当作一个大阵元，将微波束合成后的信号作为大阵元接收到的信号进行动态聚焦，形成接收线。例如，子阵列可以包括第一阵元和第二阵元，在子阵列的接收线上，可以分别得到第一阵元的等相位点、以及第二阵元的等相位点。通过分别选取不同阵元的等相位点用于回波信号的叠加处理，可以增强相干性，提高超声成像的分辨率。

在一些示例中，换能器阵列可以采用面阵、一维阵列或二维阵列等任意形式的阵列予以实现。如图5所示，接收线L1为子阵列1微波束合成后的信号，接收线L2为子阵列2微波束合成后的信号，即第一阶段波束合成得到的信号；可以根据目标点C，在子阵列1的接收线L1上确定出目标点C相对于阵元11的等相位点P11，以及目标点C相对于阵元12的等相位点P12；在子阵列2的接收线L2上确定出目标点C相对于阵元21的等相位点P21，以及目标点C相对于阵元22的等相位点P22。

步骤430，获取各等相位点处的回波信号；回波信号为基于超声换能器的发射波束形成的反射信号；

具体而言，超声换能器可以向成像区域发射波束形成的反射信号；各子阵列可以获取接收线上的各等相位点处的回波信号，以对回波信号进行进一步的波束合成处理，进而得到目标点处的信号。

在一些示例中，如图5所示，可以分别获取等相位点P11、等相位点P12、等相位点P21以及等相位点P22的处的回波信号。

步骤440，选取各子阵列的至少一个回波信号进行叠加处理，得到目标点处的合成信号；

具体而言，可以选取子阵列的至少一个回波信号，将各子阵列选取出的回波信号进行叠加处理，例如，加权叠加处理，进而得到目标点处的合成信号。通过对子阵列的回波信号进行选取，可以减少叠加处理的计算量。

在一些示例中，如图5所示，可以选取子阵列1的至少一个回波信号，即等相位点P11和/或等相位点P12处的回波信号，并且选取子阵列2的至少一个回波信号，即等相位点P21和/或等相位点P22处的回波信号；将子阵列1选取出的回波信号和子阵列2选取出的回波信号进行叠加处理，得到目标点C处的合成信号。例如，可以将等相位点P11、等相位点P12、等相位点P21和等相位点P22这四个点的信号幅值进行叠加处理，得到目标点C的信号幅值，即完成了对目标点C的第二阶段波束合成。通过上述方法，即使部分波束合成之后，所有阵元的接收信号也进行了相干叠加，进而可以提高目标点处超声成像的质量。

本申请实时例获取换能器阵列的目标点，根据目标点可以确定出目标点相对于阵元的等相位点，进而获取各等相位点处的回波信号；选取各子阵列的至少一个回波信号进行叠加处理，可以得到目标点处的合成信号。上述方法通过得到目标点相对于阵元的等相位点处的信号进行选取后叠加处理，可以增加各阵元信号的叠加相干性，进而提高目标点处的超声成像分辨率。

在其中一个实施例中，如图6所示，根据目标点，得到目标点相对于阵元的等相位点的步骤，包括：

步骤610，根据目标点的位置，得到回波信号的传播时间；传播时间包括回波信号从目标点传播至阵元的时间；

步骤620，基于传播时间和阵元的叠加延时，得到等相位点；叠加延时包括阵元在对应的子阵列的波束合成阶段的延迟时间。

具体而言，可以根据目标点的位置，得到目标点处的回波信号传播至阵元的传播时间；阵元的叠加延时可以为子阵列波束合成阶段的延时，根据传播时间和阵元的叠加延时，可以得到等相位点，例如，可以根据传播时间和阵元的叠加延时得到等相位点在子阵列接收线上的对应时刻，确定出等相位点。通过基于传播时间和阵元的叠加延时确定出等相位点，使得用于回波信号叠加处理的等相位点与阵元和目标点之间的位置关系、以及阵元微波束合成延时有关，进而增强了相干性，提高了超声成像的质量。

在一些示例中，可以采用如下公式确定等相位点：

t_C-L＝t_C+t_delay

式中，t_C-L为目标点相对于阵元的等相位点在子阵列接收线上的对应时刻；t_C为回波信号从目标点到子阵列的传播时间；t_delay为阵元在子阵列波束合成阶段的延时，即子阵列聚焦后各阵元的延时值。将传播时间和叠加延时相加，可以得到等相位点在接收线上的时刻。

在其中一个实施例中，如图7所示，选取各子阵列的至少一个回波信号进行叠加处理，得到目标点处的合成信号的步骤，包括：

步骤710，比较子阵列的各等相位点的对应时刻，确定子阵列至少一个待叠加的等相位点；

步骤720，将各待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到目标点处的合成信号。

具体而言，可以比较子阵列的各等相位点的对应时刻，例如，可以将对应时刻接近的等相位点进行合并处理，确定出每个子阵列至少一个待叠加的等相位点；可以将各待叠加的等相位点进行加权后叠加，进而得到目标点处的合成信号。通过比较子阵列的各等相位点的对应时刻，可以通过减少待叠加的等相位点的方式，减少加权叠加处理的计算量，提高成像的效率。

在一些示例中，由于目标点相对于不同阵元的位置不同，对同一条子阵列的接收线上不同的等相位点进行叠加，可以加权后叠加。例如，可以将同一条接收线上的各待叠加的等相位点先进行加权叠加处理，得到子阵列的加权叠加结果(例如，子阵列的子信号)；再将换能器阵列的各子阵列的加权叠加结果进一步进行加权叠加处理，得到换能器阵列针对目标点处的合成信号。

在其中一个实施例中，加权叠加处理包括与各待叠加的等相位点一一对应的多个权重；权重为基于待叠加的等相位点对应的阵元与目标点之间的位置关系确定。

具体而言，可以将各权重与各待叠加的等相位点的信号幅值一一对应相乘，然后将加权处理后的各待叠加的等相位点的信号幅值相加，进而得到目标点处的合成信号的幅值。权重可以基于待叠加的等相位点所对应的阵元与目标点之间的距离确定，例如，对于与目标点之间的距离较大的阵元，可以将对应的等相位点的权重确定为较低的值；对于与目标点之间的距离较小的阵元，可以将对应的等相位点的权重确定为较低的值。若目标点与子阵列的距离大于预设值，即目标点处于更远处时，可以无需获取目标点到每个阵元的距离，而只获取目标点到子阵列的其中一个阵元的距离，或到子阵列中心的距离即可，进而确定出相应的权重。对于与目标点之间的偏角(例如，阵元与目标点之间的连线、与子阵列接收线之间的夹角)较大的阵元，可以将对应的等相位点的权重确定为较低的值；对于与目标点之间的偏角较小的阵元，可以将对应的等相位点的权重确定为较高的值。通过基于待叠加的等相位点对应的阵元与目标点之间的位置关系确定加权叠加处理的权重，确定的权值与阵元和目标点之间的位置关系有关，达到变迹效果。

在一些示例中，还可以结合阵元与目标点之间的距离、以及阵元与目标点之间的偏角，综合确定阵元对应的等相位点的权重。可以使用汉明(hamming)窗、汉宁(hanning)窗等函数得到权重，也可以根据阵元指向性函数或者其他方式得到权重。

在其中一个实施例中，如图8所示，比较子阵列的各等相位点的对应时刻，确定子阵列至少一个待叠加的等相位点的步骤，包括：

步骤810，获取子阵列的任意两个等相位点的对应时刻的差值；

步骤820，若差值小于预设阈值，则将差值对应的两个等相位点等同为一个待叠加的等相位点；

步骤830，若等相位点对应的各差值均大于或等于预设阈值，则将等相位点确定为待叠加的等相位点。

具体而言，可以获取子阵列的任意两个等相位点的对应时刻的差值，差值可以为时间差；若差值小于预设阈值，则可以将该差值对应的两个等相位点等同为一个待叠加的等相位点，例如，等同得到的待叠加的等相位点可以为该差值对应的两个等相位点的其中任意一个等相位点，也可以为基于该差值对应的两个等相位点的平均值(例如，对应时刻的平均值所对应的等相位点)等同出的待叠加的等相位点。差值小于预设阈值通常发生在目标点相对于子阵列为远场目标点的情况下，预设阈值可以为超声换能器的系统频率对应的周期等，对于子阵列的远场目标点，可以将子阵列所有要叠加的等相位点视为一点，仅使用等同得到的等相位点的信号幅值作为待叠加的值，等同得到的等相位点的信号幅值可以进行多次叠加，使得信号幅值不被削弱。通过将差值小于预设阈值的等相位点进行等同处理，能够减小加权叠加处理的计算量，进而提高超声成像的效率。若要得到合成信号的目标点与子阵列之间的距离逐渐增大，如果要选取的等相位点的对应时刻的差值小于预设阈值，则可以仅选取一个等相位点处的信号幅值进行多次叠加，减小远场点的计算量。若等相位点对应的各差值均大于或等于预设阈值，例如，某一等相位点与其余各等相位点之间的对应时刻的差值均大于或等于预设阈值，则可以将该等相位点确定为待叠加的等相位点。

在一些示例中，例如，若子阵列有三个等相位点，其中两个等相位点之间的对应时刻的差值小于预设阈值，则可以在两个等相位点中选择其中一个等相位点作为待叠加的等相位点，两个等相位点等同得到的待叠加的等相位点可以进行至少两次叠加，使得信号幅值不被削弱；第三个等相位点分别与上述两个等相位点之间的对应时刻的差值均大于或等于预设阈值，则将第三个等相位点也作为待叠加的等相位点。

在其中一个实施例中，如图9所示，将各待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到目标点处的合成信号的步骤，包括：

步骤910，将子阵列的各待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到子阵列的子信号；子信号为子阵列针对目标点处合成的信号；

步骤920，将各子信号进行加权叠加处理，得到目标点处的合成信号。

具体而言，可以先针对子阵列，将子阵列的各待叠加的等相位点先进行加权叠加处理，得到子阵列的子信号；子信号为子阵列针对目标点处，对接收线上的各待叠加的等相位点进行加权叠加所合成的信号；可以将换能器阵列得到的各子信号进行加权叠加处理，进而得到换能器阵列针对目标点处的合成信号。通过加权叠加处理，可以增加相干性，进而提高超声成像的分辨率，提高超声成像质量。

在一些示例中，如图10所示，子阵列的子孔径微波束合成可以形成子阵列接收线；可以选择换能器阵列的一个子阵列，以及子阵列对应的接收线；通过获取目标点到子阵列的各阵元的距离，确定子阵列接收线上、目标点相对于子阵列的各阵元的等相位点；若在子阵列接收线上，等相位点之间的距离之差大于或等于阈值，则对子阵列的各等相位点进行叠加求和，得到子阵列的子信号；若在子阵列接收线上，等相位点之间的距离之差小于阈值，则在距离之差小于或等于阈值的等相位点中选择出一个等相位点进行多次叠加后，与距离之差小于或等于阈值的等相位点之外的其余等相位点进行叠加求和，得到子阵列的子信号；若未完成所有子阵列各自的等相位点的叠加求和的遍历，则重新选择换能器阵列的一个子阵列，以及子阵列对应的接收线，得到对应的子信号；若所有子阵列遍历完成了各自的等相位点的叠加求和，则对换能器阵列中每个子阵列接收线上的针对同一目标点的子信号进行叠加求和，得到目标点的信号幅值。上述实施例中，通过基于目标点、子阵列各阵元以及子阵列接收线，确定出子阵列接收线上的等相位点，增强了各阵元信号在后续叠加过程中的相干性；根据等相位点之间的距离之差，确定需要进行叠加求和的等相位点的值，进而降低了叠加求和的计算量，得到了目标点处的信号幅值，最终提高了目标点处的成像分辨率。

在其中一个实施例中，如图11所示，方法还包括：

步骤1110，获取换能器阵列的目标区域内多个目标点处的合成信号；

步骤1120，基于各目标点处的合成信号，得到针对目标区域的图像。

具体而言，换能器阵列的目标区域可以是用于超声成像的目标区域；目标点可以是目标区域中要得到波束合成后的信号的目标点，可以获取目标区域的各个目标点，可以分别对各目标点进行波束合成处理，得到目标点处的信号，目标区域内各个目标点的信号可以用于得到针对目标区域的超声成像。基于各目标点处的合成信号，例如，根据各目标点处的合成信号的信号幅值，可以得到针对目标区域的超声波图像，通过基于上述增强了各阵元信号的叠加相干性的各合成信号得到针对目标区域的图像，可以提高针对目标区域的超声成像分辨率。

应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

基于同样的发明构思，本申请实施例还提供了一种用于实现上述所涉及的波束合成方法的波束合成装置。该装置所提供的解决问题的实现方案与上述方法中所记载的实现方案相似，故下面所提供的一个或多个波束合成装置实施例中的具体限定可以参见上文中对于波束合成方法的限定，在此不再赘述。

在一个实施例中，如图12所示，提供了一种波束合成装置，装置应用于超声换能器，超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列；子阵列包括至少两个阵元；装置包括：

阵列目标获取模块1210，用于获取换能器阵列的目标点；

等相位点获取模块1220，用于根据目标点，得到目标点相对于阵元的等相位点；等相位点处于阵元对应的子阵列的接收线上；

回波信号接收模块1230，用于获取各等相位点处的回波信号；回波信号为基于超声换能器的发射波束形成的反射信号；

信号叠加处理模块1240，用于选取各子阵列的至少一个回波信号进行叠加处理，得到目标点处的合成信号。

在其中一个实施例中，等相位点获取模块1220包括：

传播时间获取单元，用于根据目标点的位置，得到回波信号的传播时间；传播时间包括回波信号从目标点传播至阵元的时间；

等相位点获取单元，用于基于传播时间和阵元的叠加延时，得到等相位点；叠加延时包括阵元在对应的子阵列的波束合成阶段的延迟时间。

在其中一个实施例中，信号叠加处理模块1240包括：

待叠加点确定单元，用于比较子阵列的各等相位点的对应时刻，确定子阵列至少一个待叠加的等相位点；

加权叠加单元，用于将各待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到目标点处的合成信号。

在其中一个实施例中，待叠加点确定单元还用于获取子阵列的任意两个等相位点的对应时刻的差值；若差值小于预设阈值，则将差值对应的两个等相位点等同为一个待叠加的等相位点；若等相位点对应的各差值均大于或等于预设阈值，则将等相位点确定为待叠加的等相位点。

在其中一个实施例中，加权叠加单元还用于将子阵列的各待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到子阵列的子信号；子信号为子阵列针对目标点处合成的信号；将各子信号进行加权叠加处理，得到目标点处的合成信号。

在其中一个实施例中，阵列目标获取模块1210还用于获取换能器阵列的目标区域内多个目标点处的合成信号；装置还包括：

目标图像输出模块，用于基于各目标点处的合成信号，得到针对目标区域的图像。

上述波束合成装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种超声成像设备，超声成像设备包括超声换能器和处理单元；超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列，各子阵列均连接处理单元；子阵列包括至少两个阵元；

处理单元存储有计算机程序，处理单元执行计算机程序时实现上述的方法的步骤。

在一个实施例中，提供了一种处理单元，该处理单元可以是终端，其内部结构图可以如图13所示。该处理单元包括处理器、存储器、输入/输出接口、通信接口、显示单元和输入装置。其中，处理器、存储器和输入/输出接口通过系统总线连接，通信接口、显示单元和输入装置，通过输入/输出接口连接到系统总线。其中，该处理单元的处理器用于提供计算和控制能力。该处理单元的存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该处理单元的输入/输出接口用于处理器与外部设备之间交换信息。该处理单元的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、移动蜂窝网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种波束合成方法。该处理单元的显示单元用于形成视觉可见的画面，可以是显示屏、投影装置或虚拟现实成像装置。显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该处理单元的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是处理单元外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory，ROM)、磁带、软盘、闪存、光存储器、高密度嵌入式非易失性存储器、阻变存储器(ReRAM)、磁变存储器(Magnetoresistive Random Access Memory，MRAM)、铁电存储器(Ferroelectric Random Access Memory，FRAM)、相变存储器(Phase Change Memory，PCM)、石墨烯存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器等。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic RandomAccess Memory，DRAM)等。本申请所提供的各实施例中所涉及的数据库可包括关系型数据库和非关系型数据库中至少一种。非关系型数据库可包括基于区块链的分布式数据库等，不限于此。本申请所提供的各实施例中所涉及的处理器可为通用处理器、中央处理器、图形处理器、数字信号处理器、可编程逻辑器、基于量子计算的数据处理逻辑器等，不限于此。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种波束合成方法，其特征在于，所述方法应用于超声换能器，所述超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列；所述子阵列包括至少两个阵元；所述方法包括：

获取所述换能器阵列的目标点；

根据所述目标点，得到所述目标点相对于所述阵元的等相位点；所述等相位点处于所述阵元对应的所述子阵列的接收线上；

获取各所述等相位点处的回波信号；所述回波信号为基于所述超声换能器的发射波束形成的反射信号；

选取各所述子阵列的至少一个所述回波信号进行叠加处理，得到所述目标点处的合成信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标点，得到所述目标点相对于所述阵元的等相位点的步骤，包括：

根据所述目标点的位置，得到所述回波信号的传播时间；所述传播时间包括所述回波信号从所述目标点传播至所述阵元的时间；

基于所述传播时间和所述阵元的叠加延时，得到所述等相位点；所述叠加延时包括所述阵元在对应的所述子阵列的波束合成阶段的延迟时间。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选取各所述子阵列的至少一个所述回波信号进行叠加处理，得到所述目标点处的合成信号的步骤，包括：

比较所述子阵列的各所述等相位点的对应时刻，确定所述子阵列至少一个待叠加的等相位点；

将各所述待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到所述目标点处的合成信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述比较所述子阵列的各所述等相位点的对应时刻，确定所述子阵列至少一个待叠加的等相位点的步骤，包括：

获取所述子阵列的任意两个所述等相位点的对应时刻的差值；

若所述差值小于预设阈值，则将所述差值对应的两个所述等相位点等同为一个所述待叠加的等相位点；

若所述等相位点对应的各所述差值均大于或等于所述预设阈值，则将所述等相位点确定为所述待叠加的等相位点。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将各所述待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到所述目标点处的合成信号的步骤，包括：

将所述子阵列的各所述待叠加的等相位点进行加权叠加处理，得到所述子阵列的子信号；所述子信号为所述子阵列针对所述目标点处合成的信号；

将各所述子信号进行加权叠加处理，得到所述目标点处的合成信号。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述加权叠加处理包括与各所述待叠加的等相位点一一对应的多个权重；所述权重为基于所述待叠加的等相位点对应的所述阵元与所述目标点之间的位置关系确定。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述换能器阵列的目标区域内多个所述目标点处的所述合成信号；

基于各所述目标点处的所述合成信号，得到针对所述目标区域的图像。

8.一种波束合成装置，其特征在于，所述装置应用于超声换能器，所述超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列；所述子阵列包括至少两个阵元；所述装置包括：

阵列目标获取模块，用于获取所述换能器阵列的目标点；

等相位点获取模块，用于根据所述目标点，得到所述目标点相对于所述阵元的等相位点；所述等相位点处于所述阵元对应的所述子阵列的接收线上；

回波信号接收模块，用于获取各所述等相位点处的回波信号；所述回波信号为基于所述超声换能器的发射波束形成的反射信号；

信号叠加处理模块，用于选取各所述子阵列的至少一个所述回波信号进行叠加处理，得到所述目标点处的合成信号。

9.一种超声成像设备，其特征在于，所述超声成像设备包括超声换能器和处理单元；所述超声换能器的换能器阵列包括至少两个子阵列，各所述子阵列均连接所述处理单元；所述子阵列包括至少两个阵元；

所述处理单元存储有计算机程序，所述处理单元执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

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