CN116058869A - 超声设备的合成孔径方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种超声设备的合成孔径方法及装置,方法包括如下步骤:步骤S1:控制多个阵元作为子孔径发射超声波,其中,多个阵元被配置包括至少一个非邻接阵元;步骤S2:向后移动若干个阵元,控制新的多个阵元作为子孔径,重复执行步骤S1;步骤S3:重复执行步骤S2,直到最后一个子孔径发射完成。通过该超声设备的合成孔径方法,只需在软件层对阵元的开关编码做改动,不需要修改硬件电路,在不降低帧频不增加功耗的前提下提升掌上超声成像系统的图像分辨率,实现方便,不增加成本,在不同扫查深度均能获得更好的图像,给用户带来更好的使用体验。

Description

超声设备的合成孔径方法及装置
技术领域
本发明涉及超声医疗诊断技术领域,尤其涉及一种超声设备的合成孔径方法及装置。
背景技术
随着医疗技术的快速发展,超声检测设备有着重要作用和影响,其能够帮助医生有效认知和了解病人的健康状况,技术的进步使超声检测设备越来越小型化,出现了掌上超声检测系统,掌上超声检测系统虽然更加便携,但是体积减小也带来了发射接收通道数非常少,继而使扫查时的孔径比较小,成像分辨率变差的问题,通常采用合成孔径的方法弥补该不足。
在实现本发明过程中,发明人发现现有技术中存在一些问题:
现有的合成孔径的方法都是通过多次发射来合成孔径,这种方法会大大降低帧频,提高功耗,而掌上超声检测系统的供电能力本来就较弱,掌上超声检测系统不适宜使用过高的功耗,这形成了矛盾,现有技术无法很好的解决。
发明内容
为解决上述的现有技术问题中的至少其一,本发明的目的在于提供一种在不降低帧频不增加功耗的前提下提升掌上超声成像系统的图像分辨率的超声设备的合成孔径方法及装置
为实现上述发明目的,本发明一实施方式提供一种超声设备的合成孔径方法,包括如下步骤:
步骤S1:控制多个阵元作为子孔径发射超声波,其中,多个阵元被配置包括至少一个非邻接阵元;
步骤S2:向后移动若干个阵元,控制新的多个阵元作为子孔径,重复执行步骤S1;
步骤S3:重复执行步骤S2,直到最后一个子孔径发射完成。
作为本发明的进一步改进,所述步骤控制多个阵元作为子孔径发射超声波中,多个阵元被配置为包括多个邻接阵元以及至少一个非邻接阵元。
作为本发明的进一步改进,所述步骤控制多个阵元作为子孔径发射超声波中,多个阵元被配置为位于所述子孔径中间位置的多个阵元邻接,位于所述子孔径两边的阵元至少一个非邻接。
作为本发明的进一步改进,所述步骤控制多个阵元作为子孔径发射超声波中,多个阵元被配置为左右对称,位于所述子孔径中间位置的多个阵元邻接,位于所述子孔径两边的阵元均至少一个非邻接。
作为本发明的进一步改进,还包括步骤:
获取扫查深度;
根据所述扫查深度,计算子孔径;
根据所述子孔径的大小,确定与所述子孔径对应的多个阵元。
作为本发明的进一步改进,在所述步骤S3中,在没有到达最后一个子孔径发射之前,每次向后移动的若干个阵元数相等。
作为本发明的进一步改进,还包括步骤:
接收回波,其中,接收回波开启的阵元与发射超声波开启的阵元相同。
作为本发明的进一步改进,阵元的间隔小于发射波长。
为实现上述发明目的之一,本发明一实施例提供了一种超声设备的合成孔径装置,包括:
发射模块,用于控制多个阵元作为子孔径发射超声波,其中,多个阵元被配置包括至少一个非邻接阵元;
移动模块,用于向后移动若干个阵元,控制新的多个阵元作为子孔径,重复执行步骤S1;
循环模块,用于重复执行步骤S2,直到最后一个子孔径发射完成。
为实现上述发明目的之一,本发明一实施例提供了一种电子设备,包括:
存储模块,存储计算机程序;
处理模块,执行所述计算机程序时可实现上述的超声设备的合成孔径方法中的步骤。
为实现上述发明目的之一,本发明一实施例提供了一种可读存储介质,其存储有计算机程序,该计算机程序被处理模块执行时可实现上述的超声设备的合成孔径方法中的步骤。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:通过该超声设备的合成孔径方法,只需在软件层对阵元的开关编码做改动,不需要修改硬件电路,在不降低帧频不增加功耗的前提下提升掌上超声成像系统的图像分辨率,实现方便,不增加成本,在不同扫查深度均能获得更好的图像,给用户带来更好的使用体验。
附图说明
图1是本发明其一实施例的超声设备的合成孔径方法的流程图;
图2是本发明另一实施例超声设备的合成孔径方法的的流程图;
图3是本发明一实施例的超声设备的扫查时部分阵元被激活时的其一示意图;
图4是本发明一实施例的超声设备的扫查时部分阵元被激活时的另一示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明,本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明一实施例提供一种在不降低帧频不增加功耗的前提下提升掌上超声成像系统的图像分辨率的超声设备的合成孔径方法及装置。
本实施例的超声设备,可以是一种掌上超声检测系统,包括探头,探头上设置阵列的超声换能器阵元,被激活的超声换能器阵元可以发射或者接收超声波能量,超声换能器阵元可以接收电信号后高频振动,发出超声波,也可以接收从解剖结构反射的超声回波并生成表示成像数据的电信号。
下面结合图1~图4,说明本发明一实施例提供的一种超声设备的合成孔径方法,该方法可以用于线阵和弧阵的扫查方式,通过移动孔径的方式进行空间扫查。虽然本申请提供了如下述实施方式或流程图所示的方法操作步骤,但是基于常规或者无需创造性的劳动,所述方法在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中,这些步骤的执行顺序不限于本申请实施方式中所提供的执行顺序。
以图1为例,超声设备的合成孔径方法包括如下步骤:
步骤S10:获取扫查深度;
步骤S20:根据所述扫查深度,计算子孔径;
根据公式FN=Deep/S,其中,Deep是聚焦深度,也就是扫查深度,S是孔径,超声换能器在发射和接收过程中,保持FN不变,随着扫查深度的增加,孔径的大小也相应递增,保持主瓣宽度的均匀性。
步骤S30:根据所述子孔径的大小,确定与所述子孔径对应的多个阵元,多个阵元被配置包括至少一个非邻接阵元。
本实施例所述的非邻接,是指两个激活的阵元中间,隔着至少一个非激活状态的阵元,若相邻的两个阵元都是激活状态,则是邻接的状态。
通过设置非邻接的阵元,可以增加发射的孔径,以图3所示为例,其中白色方框是未被激活的阵元,黑色方块是被激活的阵元,图中任一行的黑色方块虽然总共有10个发射接收通道,但是能够合成14个阵元的孔径,也就是说,通过设置至少一个非邻接阵元的多个阵元组成的子孔径,可以增加子孔径的大小,数据量减小,占用更小的带宽。
进一步地,多个阵元被配置为包括多个邻接阵元以及至少一个非邻接阵元,在多个邻接阵元的位置相当于增加了这个位置的权重,尤其是,多个阵元被配置为位于所述子孔径中间位置的多个阵元邻接,位于所述子孔径两边的阵元至少一个非邻接。
这种中间位置的阵元紧密,侧面的阵元稀疏的发射方式,相当于做了变迹,对孔径中间位置加权更高,两侧的加权少,从而有效地够降低旁瓣,提升对比分辨率。
以图3为例,在中间位置有6个邻接的阵元,在中间位置的两侧分别依次间隔1个阵元设置两个,使用10个阵元稀疏成14个阵元的孔径。
当需要进一步增大孔径时,可以增大阵元的间隔,例如图4所示,中间位置有6个邻接的阵元,在中间位置的两侧分别间隔1个阵元设置两个、间隔2个阵元设置两个,使用10个阵元稀疏成16个阵元的孔径。另外也可以根据需求,在两边位置间隔3个甚至更多的阵元,获得更大的孔径。
在图3和图4的实施例中,多个阵元被配置为左右对称,提高成像的清晰度。
另外,阵元的间隔小于发射波长,这样可以避免做波束形成时在正负90度出现栅瓣,避免出现成像模糊的问题。
步骤S40:控制多个阵元作为子孔径发射超声波,其中,所述的多个阵元即为步骤S30中所述的多个阵元。
步骤S50:检测最后一个子孔径是否发射完成。
若没有,实施步骤S60:向后移动若干个阵元,控制新的多个阵元作为子孔径,重复执行步骤S40;
在没有到达最后一个子孔径发射之前,每次向后移动的若干个阵元数相等,也就是说每次向后的步长相等。
如图3或4所示,图3和图4中,每次向后移动的步长是4,掌上超声检测系统的探头有的是1百多个,每个深度的扫查以步长为4扫查时,大致会依次向后扫查30多次。
在每次扫查时,基于步骤S20确定的子孔径大小,每次的多个阵元的排列相同,也就是说,在第一次扫查以图3所示的14个阵元的孔径大小扫查时,后续的扫查也维持给14个阵元的孔径的排布方式。
另外,若始终以指定步长向后扫查,在最后一次扫查时,可能会出现后续的阵元数无法满足维持固定的多个阵元的形式,所以如图2所示,在步骤S60向后移动若干个阵元后,还可以执行如下步骤:
步骤S70:判断最后一个阵元是否超出了最大范围。
若超出了最大范围,则执行步骤S71:计算超出范围的数量,向前移动对应数量的阵元。
举例而言,若每次向后的步长为4,但是当前将使用的多个阵元形成的子孔径,最后一个阵元超出了末端2个阵元位置的量,则向前移动2个阵元位置,也就是说,该次检查的步长调整为2,完成多个阵元的扫查。
若步骤S70判断为没有超过范围,则回到步骤S40。
另外,该超声设备的合成孔径方法还包括步骤:
接收回波。接收回波是超声换能器接收从解剖结构反射的超声回波并生成表示成像数据的电信号,接收回波可以使用全阵元接收的模式,也可以采用部分阵元开启的方式。
本实施例中,接收回波开启的阵元与发射超声波开启的阵元相同。以图3为例,发射超声波采用14个阵元长度的子孔径,接收阵元也采用14个阵元长度的子孔径,以发射声波对应的阵元继续接收反射声波。
与现有技术相比,本实施例具有以下有益效果:
通过该超声设备的合成孔径方法,只需在软件层对阵元的开关编码做改动,不需要修改硬件电路,在不降低帧频不增加功耗的前提下提升掌上超声成像系统的图像分辨率,实现方便,不增加成本,在不同扫查深度均能获得更好的图像,给用户带来更好的使用体验。
在一个实施例中,提供了一种超声设备的合成孔径装置,该超声设备的合成孔径装置包括的模块、以及各模块具体功能如下:
发射模块,用于控制多个阵元作为子孔径发射超声波,其中,多个阵元被配置包括至少一个非邻接阵元;
移动模块,用于向后移动若干个阵元,控制新的多个阵元作为子孔径,重复执行步骤S1;
循环模块,用于重复执行步骤S2,直到最后一个子孔径发射完成。
需要说明的是,本发明实施例的超声设备的合成孔径装置中未披露的细节,请参照本发明实施例的超声设备的合成孔径方法中所披露的细节。
超声设备的合成孔径装置还可以包括计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备,以及包括但不限于处理模块、存储模块、以及存储在存储模块中并可在处理模块上运行的计算机程序,例如上述的超声设备的合成孔径方法程序。所述处理模块执行所述计算机程序时实现上述各个超声设备的合成孔径方法实施例中的步骤,例如图1和2所示的步骤。
掌上超声检测系统可以包括显示终端,探头连接显示终端,显示终端可以只是一个显示器,需要外接带有处理器的控制装置,也可以是显示终端自带处理器,例如手机或电脑,显示终端与探头可以有线连接或无线连接。
超声设备还可以包括波束形成器、控制器、信号处理器、图像处理器、信号选择器和/或多路复用器,信号选择器和/或多路复用器被通信地耦合到超声换能器上,并将多路复用信号发射到波束形成器。
另外,本发明还提出了一种电子设备,其包括存储模块和处理模块,处理模块执行所述计算机程序时可实现上述的超声设备的合成孔径方法中的步骤,也就是说,实现上述超声设备的合成孔径方法中的任意一个技术方案中的步骤。
该电子设备可以是集成于超声设备的合成孔径装置内的一部分、或者是本地的终端设备、还可以是云端服务器的一部分。
处理模块可以是中央处理单元(Central Processing Unit,CPU),还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器,也可以是任何常规的处理器。处理模块是超声设备的合成孔径装置的控制中心,利用各种接口和线路连接整个超声设备的合成孔径装置的各个部分。
存储模块可用于存储所述计算机程序和/或模块,处理模块通过运行或执行存储在存储模块内的计算机程序和/或模块,以及调用存储在存储模块内的数据,实现超声设备的合成孔径装置的各种功能。存储模块可主要包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等。此外,存储模块可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非易失性存储器,例如硬盘、内存、插接式硬盘,智能存储卡(SmartMedia Card,SMC),安全数字(Secure Digital,SD)卡,闪存卡(Flash Card)、至少—个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
示例性的,所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元,所述一个或者多个模块/单元被存储在存储模块中,并由处理模块执行,以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段,该指令段用于描述所述计算机程序在超声设备的合成孔径装置中的执行过程。
进一步地,本发明一实施例提供了一种可读存储介质,其存储有计算机程序,该计算机程序被处理模块执行时可实现上述的超声设备的合成孔径方法中的步骤,也就是说,实现上述超声设备的合成孔径方法中的任意一个技术方案中的步骤。
所述超声设备的合成孔径方法集成的模块如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时,可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解,本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程,也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计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理模块执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。
其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、∪盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM,Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM,Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施方式中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明,它们并非用以限制本发明的保护范围,凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种超声设备的合成孔径方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1:控制多个阵元作为子孔径发射超声波,其中,多个阵元被配置包括至少一个非邻接阵元;
步骤S2:向后移动若干个阵元,控制新的多个阵元作为子孔径,重复执行步骤S1;
步骤S3:重复执行步骤S2,直到最后一个子孔径发射完成。
2.根据权利要求1所述的超声设备的合成孔径方法,其特征在于,所述步骤控制多个阵元作为子孔径发射超声波中,多个阵元被配置为包括多个邻接阵元以及至少一个非邻接阵元。
3.根据权利要求2所述的超声设备的合成孔径方法,其特征在于,所述步骤控制多个阵元作为子孔径发射超声波中,多个阵元被配置为位于所述子孔径中间位置的多个阵元邻接,位于所述子孔径两边的阵元至少一个非邻接。
4.根据权利要求3所述的超声设备的合成孔径方法,其特征在于,所述步骤控制多个阵元作为子孔径发射超声波中,多个阵元被配置为左右对称,位于所述子孔径中间位置的多个阵元邻接,位于所述子孔径两边的阵元均至少一个非邻接。
5.根据权利要求1所述的超声设备的合成孔径方法,其特征在于,还包括步骤:
获取扫查深度;
根据所述扫查深度,计算子孔径;
根据所述子孔径的大小,确定与所述子孔径对应的多个阵元。
6.根据权利要求1所述的超声设备的合成孔径方法,其特征在于,在所述步骤S3中,在没有到达最后一个子孔径发射之前,每次向后移动的若干个阵元数相等。
7.根据权利要求1所述的超声设备的合成孔径方法,其特征在于,还包括步骤:
接收回波,其中,接收回波开启的阵元与发射超声波开启的阵元相同。
8.根据权利要求1所述的超声设备的合成孔径方法,其特征在于,阵元的间隔小于发射波长。
9.一种超声设备的合成孔径装置,其特征在于,包括:
发射模块,用于控制多个阵元作为子孔径发射超声波,其中,多个阵元被配置包括至少一个非邻接阵元;
移动模块,用于向后移动若干个阵元,控制新的多个阵元作为子孔径,重复执行步骤S1;
循环模块,用于重复执行步骤S2,直到最后一个子孔径发射完成。
10.一种电子设备,其特征在于,包括:
存储模块,存储计算机程序;
处理模块,执行所述计算机程序时可实现权利要求1至8中任意一项所述的超声设备的合成孔径方法中的步骤。
11.一种可读存储介质,其存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理模块执行时可实现权利要求1至8中任意一项所述的超声设备的合成孔径方法中的步骤。
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