CN117159025A - 一种超声成像空间复合方法和系统 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例提供一种超声成像空间复合方法和系统，该方法包括：获取目标对象的成像区域的至少两张超声子图，至少两张超声子图通过在超声扫描中向成像区域发射不同角度和/或不同位置的超声波获得；获取至少两张第一权重图；对至少两张第一权重图中的每张第一权重图，基于第一权重图和至少两张超声子图，生成多张加权超声子图；基于多张加权超声子图，进行空间复合生成目标对象的目标超声图像。

Description

一种超声成像空间复合方法和系统

技术领域

本说明书涉及超声成像领域，特别涉及一种超声成像空间复合方法和系统。

背景技术

由于超声波的物理特性，超声医学成像过程中不可避免的存在散斑噪声。为了降低散斑噪声，通常采用的方法为频域复合和空间复合。频域复合通常是将回波信号分解到不同的频道，或者发射不同频率的超声波，从而得到不同频带形成的数据，通过将这些数据叠加可以达到去除散斑的目的。

空间复合通常是发射不同角度的超声波束，利用其回波信号的叠加，消除斑点噪声。频域复合的有效性会受到信号和系统带宽的限制，因此空间复合成为一种更广泛采用且更有效的消除斑点噪声的方法。然而，传统的空间复合方法需要发射不同角度的声波，对于运动较快的组织，会显著降低图像的分辨率，甚至会造成图像拖尾。

因此提供一种超声成像空间复合方法和系统，通过设计不同的权重对超声图像进行加权处理，得到一次发射的多张超声图像，能够有效地消除目标超声图像的斑点噪声，提升目标超声图像信噪比和分辨率，同时避免了组织运动造成的伪影和空间分辨率下降。

发明内容

本说明书实施例之一提供一种超声成像空间复合方法，包括：获取目标对象的成像区域的至少两张超声子图，所述至少两张超声子图通过在超声扫描中向所述成像区域发射不同角度和/或不同位置的超声波获得；获取至少两张第一权重图；对所述至少两张第一权重图中的每张第一权重图，基于所述第一权重图和所述至少两张超声子图，生成多张加权超声子图；基于所述多张加权超声子图，进行空间复合生成所述目标对象的目标超声图像。

本说明书实施例之一提供一种超声成像空间复合系统，包括：第一获取模块，用于获取目标对象的成像区域的至少两张超声子图，所述至少两张超声子图通过在超声扫描中向所述成像区域发射不同角度和/或不同位置的超声波获得；第二获取模块，用于获取至少两张第一权重图；第一生成模块，用于对所述至少两张第一权重图中的每张第一权重图，基于所述第一权重图和所述至少两张超声子图，生成多张加权超声子图；第二生成模块，用于基于所述多张加权超声子图，进行空间复合生成所述目标对象的目标超声图像。

本说明书实施例之一提供一种超声成像空间复合装置，包括处理器，所述处理器用于执行上述的超声成像空间复合方法。

本说明书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，计算机执行本说明书任一实施例所述的超声成像空间复合方法。

本说明书一些实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)利用多张第一权重图可以模拟生成多个不同的发射角度对应的加权超声子图，从而减少实际进行的多次不同发射角度的超声发射，从而可以避免降低组织运动的影响；(2)能够减少发射角度，避免因组织运动造成的空间分辨率下降和图像拖尾现象，从而降低目标超声图像的散斑噪声，提高目标超声图像的质量；(3)通过设计不同具有宽度、不同倾斜角度的高权重区域的第一权重图，能够获得适配于不同超声波束的多张第一权重图，从而模拟对应不同发射角度的超声图像。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本说明书一些实施例所示的超声成像空间复合系统的应用场景示意图；

图2是根据本说明书一些实施例所示的超声成像空间复合系统的示例性模块图；

图3a是根据本说明书一些实施例所示的超声成像空间复合方法的示例性流程图；

图3b是根据本说明书一些实施例所示的生成多张加权超声子图的示例性示意图；

图4a是根据本说明书一些实施例所示的生成目标超声图像的方法的示例性示意图；

图4b是根据本说明书一些实施例所示的生成第一复合超声子图的示例性示意图；

图5a是根据本说明书一些实施例所示的宽波束超声波的第一权重图的示例性示意图；

图5b是根据本说明书一些实施例所示的另一宽波束超声波的第一权重图的示例性示意图；

图6是根据本说明书一些实施例所示的聚焦超声波束的第一权重图的示例性示意图。

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。

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是根据本说明书一些实施例所示的超声成像空间复合系统的应用场景示意图。

如图1所示，超声成像空间复合系统的应用场景100可以包括超声成像设备110、网络120、终端130、处理设备140、存储设备150。应用场景100中的组件可以通过各种方式连接。仅作为示例，如图1中所示，超声成像设备110可以通过网络120连接到处理设备140。超声成像设备110可以直接连接到处理设备140(如连接超声成像设备110和处理设备140的虚线中的双向箭头所示)。存储设备150可以直接或通过网络120连接到处理设备140。

超声成像设备110可以用于采集目标对象的超声数据。例如，其可以用于采集目标对象(如患者)的成像区域(如头部、胸部、腹部、心脏、血管等器官和/或组织)的超声数据。其中，超声数据可以以波形、曲线或图像等各种形式呈现。在一些实施例中，超声成像设备110可以对目标对象的成像区域或其一部分发射不同类型的超声波束(如宽波束、聚焦超声波束)，并接收和处理成像区域反射的超声回波数据。在一些实施例中，超声成像设备110可以根据超声回波数据进行成像，以生成用于显示的超声图像。在一些实施例中，超声成像设备110可以通过网络120将超声数据和/或超声图像发送至处理设备140，以实现对超声数据的处理(如超声图像的空间复合)。

网络120可以包括促进应用场景100的信息和/或数据交换的任何合适的网络。在一些实施例中，应用场景100的一个或以上组件(例如，超声成像设备110、终端130、处理设备140或存储设备150)可以经由网络120与应用场景100的一个或以上其他组件传送信息和/或数据。例如，处理设备140可以经由网络120从超声成像设备110获取扫描对象的超声数据。在一些实施例中，网络120可以是有线网络或无线网络中的任意一种或多种。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。

终端130可以包括移动设备130-1、平板电脑130-2、笔记本电脑130-3等，或其任何组合。在一些实施例中，终端130可以通过网络120与应用场景100中的其他组件交互。例如，终端130可以接收由超声成像设备110发送过来的超声数据。在一些实施例中，终端130可以接收由用户(例如，超声成像设备110的使用者，比如医生)输入的信息和/或指令，并且经由网络120将所接收的信息和/或指令发送到超声成像设备110或处理设备140。例如，医生可以通过终端130观察超声数据(如超声图像)的质量情况(如散斑噪声去除情况)。

处理设备140可以处理从超声成像设备110、终端130和/或存储设备150处获得的数据和/或信息。例如，处理设备140可以获取被扫描者的超声数据。在一些实施例中，处理设备140可以对超声数据进行处理。例如，对感兴趣区域的多张超声子图进行空间复合处理。

在一些实施例中，处理设备140可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式的或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地的或远程的。处理设备140可以直接连接到超声成像设备110、终端130和存储设备150以访问存储的或获取的信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。仅作为示例，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。

存储设备150可以存储数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以存储从超声成像设备110、终端130和/或处理设备140获取的数据。例如，存储设备150可以存储由用户扫描设备获得的超声数据等。在一些实施例中，存储设备150可以存储处理设备140用于执行本说明书中描述的示例性方法的数据和/或指令。例如，存储设备150可以存储处理设备140以执行各流程图所示的方法的指令。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储设备、可移动存储设备、易失性读写内存、只读内存(ROM)等，或其任意组合。在一些实施例中，存储设备150可以在云平台上实现。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。

上述描述仅出于说明性目的，实际的应用场景可以有各种变化。

应当注意应用场景100仅仅是为了说明的目的而提供的，并不意图限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本说明书的描述，做出多种修改或变化。然而，这些变化和修改不会背离本申请的范围。

图2是根据本说明书一些实施例所示的超声成像空间复合系统的示例性模块图。

如图2所示，超声成像空间复合系统(以下简称为成像系统)200可以包括第一获取模块210、第二获取模块220、第一生成模块230和第二生成模块240。

第一获取模块210可以用于获取目标对象的成像区域的至少两张超声子图，至少两张超声子图通过在超声扫描中向成像区域发射不同角度和/或不同位置的超声波获得。

第二获取模块220可以用于获取至少两张第一权重图。

第一生成模块230可以用于对至少两张第一权重图中的每张第一权重图，基于第一权重图和至少两张超声子图，生成多张加权超声子图。

在一些实施例中，每张第一权重图中包含有权重区域和无权重区域，且不同第一权重图中包含的有权重区域不同。

在一些实施例中，超声波为宽波束，第一权重图中的有权重区域经过设计以使每张第一权重图对应的第一复合超声子图为完整的图像，或者多张第一权重图对应的第一复合超声子图的加和为完整的图像。

在一些实施例中，每张第一权重图的有权重区域中包含高权重区域，且不同第一权重图中的高权重区域在图像横向方向上的位置或宽度不同。

在一些实施例中，至少两张第一权重图中的高权重区域通过分别在每张第一权重图中的相同位置施加不同的窗函数获得。

在一些实施例中，第一权重图中的有权重区域经过设计以使每张第一权重图对应的第一复合超声子图包含沙漏型图像区域，或者多张第一权重图对应的第一复合超声子图的加和包含沙漏型图像区域。

在一些实施例中，超声波为聚焦超声波束，每张第一权重图中有权重区域在聚焦超声波束的焦点位置的宽度小于其他位置的宽度。

在一些实施例中，每张第一权重图的有权重区域中包含高权重区域，且不同第一权重图中的高权重区域的倾斜角度不同。

第二生成模块240可以用于基于多张加权超声子图，进行空间复合生成目标对象的目标超声图像。

在一些实施例中，第二生成模块240还可以用于对每张第一权重图对应的多张加权超声子图进行相干复合，得到第一复合超声子图；基于各第一权重图对应的第一复合超声子图，进行空间复合生成目标超声图像。

在一些实施例中，第二生成模块240还可以用于对每张第一复合超声子图进行包络检波处理，以生成第二复合超声子图；对每张第一超声复合子图，基于对第一超声复合子图或其对应的第二复合超声子图的质量分析，确定第二权重图；基于每张第一复合超声子图对应的第二复合超声子图和第二权重图，生成目标超声图像。

需要说明的是，上述关于超声成像空间复合系统200及其模块可以由处理设备(如处理设备140)在执行计算机指令(程序代码)后，实现各模块描述的一个或多个实施例的功能。在一些实施例中，处理设备可包含一个或多个子处理设备(如：单芯处理设备或多核多芯处理设备)。仅仅作为范例，处理设备可包含中央处理器(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，处理设备可以包含相应的储存介质(如存储器)或者与外部存储介质信号连接。

需要注意的是，以上对于超声成像空间复合系统及其模块的描述，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。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3a是根据本说明书一些实施例所示的超声成像空间复合方法的示例性流程图。

在一些实施例中，流程300可以由成像系统执行。如图3a所示，流程300包括下述步骤。

步骤310，获取目标对象的成像区域的至少两张超声子图，至少两张超声子图通过在超声扫描中向成像区域发射不同角度和/或不同位置的超声波获得。

目标对象可以是进行超声扫描或超声检测的对象，其可以是人或动物等生物或其一部分。例如，目标对象可以是病灶检测的患者，也可以是胎儿形态检测的孕妇。

成像区域是指需要进行超声扫描和超声成像分析的区域。例如，其可以是头部、胸部、腹部、心脏、血管等器官和/或组织。成像区域包括多种不同的区域特征。例如，组织的类型、位置、形状、面积等，还包括不同器官和/或组织对应的声阻抗和衰减特性。

超声子图是指成像区域或其一部分在超声扫描后生成的超声图像。成像系统可以通过超声成像设备(如超声成像设备110)的探头向成像区域或其一部分发射超声波(入射超声波信号)，并接收成像区域的反射超声波(超声回波信号)。超声成像设备可以对该超声回波信号进行处理(如声电信号变换等)，以得到超声子图。

在一些实施例中，成像系统可以通过超声成像设备基于一次或多次超声发射得到一张或多张超声子图。一次超声发射可以得到一张超声子图。

超声成像设备的超声探头包括多个(如128个、256个等)超声阵元构成的阵元阵列。每个超声阵元可以用于发射和/或接收超声波信号。在一些实施例中，每个超声阵元设置有独立的阵元编号，成像系统可以控制预设阵元数量的超声阵元进行一次或多次的超声波发射。

在一些实施例中，一次超声发射可以通过超声发射参数来定义，示例性的，超声发射参数包括超声波的发射时间、发射位置、发射角度、阵元数量、覆盖范围等信息。其中，成像系统可以根据成像区域的相关信息(如位置、面积等特征)、超声成像设备的相关信息确定超声发射参数(如发射角度、阵元数量等)。例如，对于线阵探头，可以通过向不同位置发射超声波来获得多张超声子图，再通过每张超声子图和第一权重图来模拟得到不同角度的超声图像(如加权超声子图)；又例如，对于凸阵探头，可以发射不同角度的超声波来获得多张超声子图，再通过每张超声子图和第一权重图来模拟得到不同角度的超声图像；凸阵探头也可以发射不同角度和不同位置组合的超声波，以实现模拟其它角度发射的数据，减少发射次数。

在一些实施例中，多次超声发射的发射位置和/或发射角度不同。也就是说，多张超声图像通过发射不同角度和/或不同位置的超声波获得。发射位置指的是超声探头所处的位置。发射角度指的是超声探头发射的超声波与感兴趣区域之间的角度。

示例性的，成像系统可以在时刻t₁控制其中的r个(如30个)相邻的第一超声阵元以发射角度(或方向)g₁同时发射超声波，以完成一次的超声发射；在时刻t₂，控制r个(如30个)相邻的第二超声阵元以发射角度g₂同时发射超声波，以完成另一次超声发射。依此类推的，成像系统在预设时间段内完成多次超声发射，以实现对成像区域全覆盖范围(面积)的扫描检测。此时，多次超声发射的发射角度不同。又例如，成像系统可以在时刻t₁控制所述30个第一超声振元在发射位置p₁同时发射超声波，以完成一次的超声发射；在时刻t₂，控制所述30个第一超声阵元在发射位置p₂同时发射超声波，以完成另一次超声发射。此时，多次超声发射的发射位置不同。需要说明的是，多次超声发射的发射角度和发射位置可以都不相同；相邻的超声发射中的超声阵元可以完全不同、部分相同或相同。

可以理解的是，成像系统可以根据一次超声发射所接收的超声回波信号，生成一张成像区域对应的超声子图，相应的，多次超声发射能够生成多张超声子图。例如，m(如10)次超声发射可以生成m个超声子图P₁、超声子图P₂…超声子图P_m。

步骤320，获取至少两张第一权重图。

权重图可以用于对超声图像(如超声子图)进行加权处理。其中，加权处理可以是基于各类图像处理算法(如像素值的相乘等)实现。

在一些实施例中，权重图可以以权重图像(如灰度图像)的形式表示，如图5a、图5b和图6中所示的权重图像。权重图像中点的亮度值与其对应的权重系数成正相关，亮度越高表示权重系数越大。在一些实施例中，权重图可以以与权重图像对应的权重矩阵的形式表示，矩阵中的每个元素的值表示权重系数。

第一权重图是指用于对超声子图进行加权处理的权重图。第一权重图可以根据实际情况确定。在一些实施例中，成像系统可以根据成像区域的特征信息和超声发射信息(如超声发射参数)确定第一权重图。例如，可以根据多次超声发射中多个不同的预设发射角度设置多个第一权重图。其中，多个不同的预设发射角度可以根据成像区域的面积大小以及每次超声发射对成像区域的覆盖范围确定。当覆盖范围越大时，预设发射角度(如10°、20°、45°等)可以越多，对应的第一权重图的数量则越多。需要说明的是，第一权重图可以是预先配置，也可以是根据多次超声发射的实际情况(如超声子图中的各区域的亮度分布情况等)确定。

步骤330，对至少两张第一权重图中的每张第一权重图，基于第一权重图和至少两张超声子图，生成多张加权超声子图。

加权超声子图是指通过第一权重图对超声子图进行加权处理后的超声图像。在一些实施例中，对于一张超声子图，成像系统可以利用多张第一权重图分别对该超声子图进行加权处理，生成多张加权超声子图。例如，可以将多张第一权重图分别与超声子图进行相乘，得到多张加权超声子图。利用第一权重图对超声子图进行加权的过程可以看成是对超声子图中的像素赋予重要性的过程，像素对应的权重系数越大，该像素被赋予的重要性也越大，其对后续生成的目标超声图像的影响也越大。

在一些实施例中，每一张超声子图利用多个阵元发出的多路超声信号生成的，多路超声信号有不同的发射角度。第一权重图也可以用于对不同路数的超声信号产生的回波赋予不同的重要性。例如，某一张权重图可给10度方向的超声信号产生的回波赋予更大的重要性，因而加权超声子图中10度超声信号对应的图像数据具有更大的亮度。通过设置不同的第一权重图，可以对不同角度的超声信号对应的图像数据赋予不同的重要性。利用多张第一权重图可以模拟生成多个不同的发射角度对应的超声子图，从而减少实际进行的多次不同发射角度的超声发射，进而降低组织运动的影响。

结合图3b，图3b是根据本说明书一些实施例所示的生成多张加权超声子图的示例性示意图。

如图3b所示，对于一次超声发射E₁所生成的一张超声子图P₁，成像系统可以分别利用第一权重图W₁、第一权重图W₂…第一权重图W_n对该超声子图P₁进行加权处理，生成加权超声子图P₁₁、加权超声子图P₁₂…加权超声子图P_1n。同理的，对于另一次超声发射E_m(图中未示出，如m为10)所生成的一张超声子图P_m(图中未示出)，成像系统可以分别利用第一权重图W₁、第一权重图W₂…第一权重图W_n对该超声子图P_m进行加权处理，生成加权超声子图P_m1、加权超声子图P_m2…加权超声子图P_mn。依此类推的，对于多次超声发射后，成像系统可以生成每一张第一权重图对应的多张加权超声子图。例如，对于第一权重图W₁，可以生成第一次超声发射对应的加权超声子图P₁₁、第二次超声发射对应的加权超声子图P₂₁…，以及第n次超声发射对应的加权超声子图P_m1。

在一些实施例中，每张第一权重图中包含有权重区域和无权重区域，且不同第一权重图中包含的有权重区域不同。

有权重区域是指第一权重图中权重系数非0的区域。例如，有权重区域内的像素点的像素值可以设置为(0，255]区间内的数值，其表征为第一权重图中具有一定的亮度的区域。需要说明的是，在一些实施例中，成像系统可以根据第一权重图中的像素值经过映射到特定数值范围(如[0，1])得到各像素对应的权重系数，以进行加权处理。

无权重区域是指第一权重图中权重系数为0的区域。例如，无权重区域内的像素点的像素值设置为0，其表征为第一权重图中黑色的区域。

在一些实施例中，成像系统可以构建多张具有不同有权重区域的第一权重图。例如，可以构建具有不同面积大小、轮廓、形状的有权重区域和/或无权重区域。不同的第一权重图，其有权重区域的面积及其空间分布也可以不同。

更多关于第一权重图的相关内容参见图5a、图5b和图6及其描述。

步骤340，基于多张加权超声子图，进行空间复合生成目标对象的目标超声图像。

目标超声图像是指最终生成的完整成像区域对应的超声图像，其可以用于呈现于显示设备，以为用户(如医生、操作员)对目标对象的成像区域进行观察和分析。

目标超声图像可以是二维图像的形式，例如，其可以是目标对象的某个时刻下的心脏器官的切片图像。目标超声图像还是可以其他的形式，如基于多个不同视角下的二维图像进行重构生成器官或组织的三维图像。

在一些实施例中，成像系统可以对多次超声发射的多张加权超声子图进行空间复合处理，生成目标超声图像。其中，空间复合处理可以是基于超声空间复合成像(CompoundImaging)等技术实现。

在一些实施例中，成像系统可以对每张第一权重图对应的多张加权超声子图进行相干复合，得到第一复合超声子图，并基于多张第一权重图对应的第一复合超声子图，进行空间复合以生成目标超声图像。

关于生成目标超声图像的相关内容参见图4a及其描述。

本说明书一些实施例，通过设置多张不同的第一权重图对超声子图进行加权处理，能够获取同一次超声发射的多张加权超声子图，并对多次超声发射对应的多张加权超声子图进行空间复合。而传统方案中需要每次发射都需要设置多个发射角度和/或多个接受角度。与传统方案相比，本说明书中的实施例能够减少发射角度和/或接受角度，避免因组织运动造成的空间分辨率下降和图像拖尾现象，从而降低目标超声图像的散斑噪声，提高目标超声图像的质量。

在一些实施例中，成像系统可以多次执行流程300以得到目标对象的目标超声图像序列，例如，反映目标对象的心脏血管的血流动力学变化的图像序列。

图4a是根据本说明书一些实施例所示的生成目标超声图像的方法的示例性示意图。

在一些实施例中，流程400可以由成像系统执行。如图4a所示，流程400包括下述步骤。

步骤410，对每张第一权重图对应的多张加权超声子图进行相干复合，得到第一复合超声子图。

第一复合超声子图是指对多张加权超声子图进行相干复合后生成的超声图像。在一些实施例中，对于每一张第一权重图对应的多张加权超声子图，成像系统还可以对其进行排列或拼接等其他方式的处理，以生成第一复合超声子图。关于加权超声子图的相关内容参见图3a及其描述。

在一些实施例中，对于每张第一权重图，成像系统可以获取多次超声发射对应于该第一权重图的多张加权超声子图，并通过对该多张加权超声子图进行相干复合，生成一张第一复合超声子图。在一些实施例中，多次超声发射基于不同的发射角度的超声波对成像区域进行全范围的覆盖，因此，每一张第一复合超声子图可以对应为某一权重图下的成像区域的完整超声图像。

结合图4b，图4b是根据本说明书一些实施例所示的生成第一复合超声子图的示例性示意图。

如图4b所示，成像系统可以获取一次超声发射E₁生成的多张加权超声子图{P₁₁，P₁₂，P₁₃…P_1n}。其中，该多张加权超声子图{P₁₁、P₁₂、P₁₃…P_1n}分别由第一权重图W₁、第一权重图W₂、第一权重图W₃…第一权重图W_n对该一次超声发射E₁生成的一张超声子图进行加权处理得到。

同理，成像系统可以分别获取一次超声发射E₂…一次超声发射E_m生成的多张加权超声子图{P₂₁，P₂₂，P₂₃…P_2n}…{P_m1，P_m2，P_m3…P_mn}。

成像系统可以对每个第一权重图对应的加权超声子图(即图4b中相同的列对应的多张加权超声子图)进行复合处理，得到每一张第一权重图对应的第一复合超声子图。例如，如图4b所示，成像系统可以对加权超声子图{P₁₁，P₂₁…P_m1}进行相干复合，得到第一权重图W₁对应的第一复合超声子图C₁。由此，成像系统可以获得对第一权重图W₁、第一权重图W₂、第一权重图W₃…第一权重图W_n对应的第一复合超声子图C₁、C₂、C₃…C_n。

步骤420，对每张第一复合超声子图进行包络检波处理，以生成第二复合超声子图。

在一些实施例中，成像系统可以通过各类信号处理技术对第一复合超声子图进行信号处理。

在一些实施例中，成像系统可以通过包括但不限于幅度调制检波、移动平均检波等包络检波技术对第一复合超声子图进行包络检波处理。

包络检波处理可以用于将第一复合超声子图中的高频振荡信号变成低频信号，以减少第一复合超声子图中的斑点噪声。在一些实施例中，包络检波处理可以采用希尔伯特变换算法实现。

第二复合超声子图可以指第一复合超声子图经过包络检波处理后的超声图像。例如，成像系统可以分别对每一张第一复合超声子图C₁、C₂…C_n进行包络检波处理，生成对应的第二复合超声子图C₁'、C₂'…C_n'。

步骤430，对每张第一超声复合子图，基于对第一超声复合子图或其对应的第二复合超声子图的质量分析，确定第二权重图。

质量分析可以用于评估超声图像的成像效果。在一些实施例中，成像系统可以通过各类图像分析算法对第一超声复合子图和/或第二复合超声子图进行质量分析。例如，质量分析可以是对第一超声复合子图和/或第二复合超声子图的亮度均匀性、清晰度等进行评估。

在一些实施例中，质量分析的结果可以基于评估值确定，评估值越大，则表示成像效果越好。其中，评估值可以有关于包括不限于对超声复合子图(如第一超声复合子图、第二复合超声子图)的信噪比、对比度(如感兴趣区域与周边组织的区分度)、分辨率、亮度均匀性等一种或多种因素的组合。示例性的，可以评估超声图像的斑点噪声情况以确定超声复合子图的信噪比，当信噪比越大时，评估值越大；也可以评估超声复合子图的亮度的均匀程度，越均匀则评估值越大。在一些实施例中，可以对超声复合子图进行分区域的质量评估，得到不同子区域的评估值。

第二权重图可以用于对第二复合超声子图进行加权处理。其可以基于第一超声复合子图和/或第二复合超声子图的质量分析结果确定。

在一些实施例中，第二权重图可以是图像的形式，其中，第二权重图中的不同区域的权重系数可以根据第一超声复合子图和/或第二复合超声子图中不同区域的评估值确定。例如，第一超声复合子图和/或第二复合超声子图中某个区域的评估值若低于阈值时，该区域对应的第二权重图的区域各像素的权重系数可以较低，否则，权重系数可以较大。通过这种方式，评估值较高的区域的图像信息可以被更多地保留在最终生成的目标超声图像中，而评估值较小的区域对最终生成的目标超声图像的影响可以被减弱，从而提高目标超声图像的质量(如提高亮度均匀性和信噪比)。

在一些实施例中，第二权重图中每个点具有相同的权重系数，该权重系数可以基于整张超声图像的评估值确定。此时，第二权重图可以视为一个数值或者一个矩阵。

步骤440，基于每张第一复合超声子图对应的第二复合超声子图和第二权重图，生成目标超声图像。

在一些实施例中，对每张第一复合超声子图，成像系统可以基于对应的第二权重图对第二复合超声子图进行加权处理(如相乘)，得到对应的加权第二复合超声子图。由此，可以生成多张第一复合超声子图对应的多张加权第二复合超声子图。成像系统可以对多张加权第二复合超声子图进行求和或求平均，以得到目标超声图像。

本说明书一些实施例，通过对第一复合超声子图进行包络检波处理，能够在复合得到目标超声图像前，降低每张第一复合超声子图的斑点噪声，进而为生成目标超声图像提供良好的图像质量基础；另外，通过对第一超声复合子图和/或第二复合超声子图的质量分析，能够更有针对性获得对第二权重图，提升了目标超声图像的质量。

在一些实施例中，步骤430可以省略。成像系统可以直接对多张第二复合超声子图进行加和求平均处理，生成目标超声图像。例如，可以先将第二复合超声子图进行加和，得到加和图像。对加和图像中的每个像素点，可以确定其像素值是多少张第二复合超声图像子图对应像素值的加和。假设某个像素点的像素值是N张第二复合超声子图的像素值之和，则可以将该像素点的像素值除以N，作为目标超声图像中对应点的像素值。

图5a是根据本说明书一些实施例所示的宽波束超声波的第一权重图的示例性示意图。

在一些实施例中，每次超声发射对应的超声波为宽波束，第一权重图中的有权重区域经过设计以使每张第一权重图对应的第一复合超声子图为完整的图像，或者多张第一权重图对应的第一复合超声子图的加和为完整的图像。

关于第一权重图及其有权重区域的相关内容参见3a及其描述；关于第一复合超声子图的相关内容参见图4a及其描述。

如图5a所示，仅作为示例，针对宽波束超声波的第一权重图包括第一权重图511、第一权重图512和第一权重图513。

在一些实施例中，每张第一权重图的有权重区域中包含高权重区域，且不同第一权重图中的高权重区域在图像横向方向上的位置或宽度不同。

如图5a所示，第一权重图511、第一权重图512和第一权重图513均分别包括无权重的黑色区域和有权重的非黑色区域。有权重区域中，高权重区域为亮度(像素值/灰度值)较大的区域。第一权重图511、第一权重图512和第一权重图513中的高权重区域在图像横向方向上的位置和宽度不同。对于第一权重图511，其高权重区域为横向方向上位于中间位置的竖条状区域(如第一权重图511中5111所示的区域)。对于第一权重图512，其高权重区域为在横向方向上位于偏左位置的竖条状区域(如第一权重图512中5121所示的区域)，且其宽度小于第一权重图511的高权重区域。对于第一权重图513，其高权重区域为横向方向上位于偏右位置的竖条状区域(如第一权重图513中5131所示的区域)，且其宽度小于第一权重图511的高权重区域，与第一权重图512的高权重区域的宽度相同。

在一些实施例中，成像系统可以对第一权重图511、第一权重图512和/或第一权重图513的高权重区域的横向位置和/或宽度进行调整，以适应不同的需求。

通过设置横向方向上不同位置的高权重区域/有权重区域，可以对不同入射角度的波束赋予不同的重要性，从而实现不同入射角度的超声图像的模拟。例如，假设超声换能器以垂直(视为0度发射)于成像区域的角度进行一次发射，得到一张超声子图。在对超声子图进行加权生成加权超声子图时，第一权重图511可以对0度的波束被赋予了更大的重要性；第一权重图512可以对0度波束左侧的波束赋予了更大的重要性；第一权重图513可以对0度波束右侧的波束赋予了更大的重要性。利用第一权重图511、第一权重图512和第一权重图513可以基于一次发射的超声子图模拟不同发射角度的超声图像。

在一些实施例中，至少两张第一权重图中的高权重区域可以通过分别在每张第一权重图中的相同位置施加不同的窗函数获得。不同的窗函数得到不同的形状、宽度、高度、面积等参数的高权重区域。

在一些实施例中，窗函数可以包括但不限于汉明窗(Hamming Window)函数、布拉克曼窗(Blackman Window)函数、矩形窗(Rectangle Window)函数等。

结合图5b，图5b是根据本说明书一些实施例所示的另一宽波束超声波的第一权重图的示例性示意图。

如图5b所示，第一权重图包括第一权重图521、第一权重图522和第一权重图523。其中，第一权重图521、第一权重图522和第一权重图523中的高权重区域基于在相同的位置(如中间的位置)施加不同的窗函数获得。如图5b所示，第一权重图521、第一权重图522和第一权重图523的高权重区域位于中间的位置，其宽度不同；高权重区域左右两边为无权重区域(图中两边黑色的区域)。

图6是根据本说明书一些实施例所示的聚焦超声波束的第一权重图的示例性示意图。

在一些实施例中，每次超声发射对应的超声波为聚焦超声波束，第一权重图中的有权重区域经过设计以使每张第一权重图对应的第一复合超声子图包含沙漏型图像区域，或者多张第一权重图对应的第一复合超声子图的加和包含沙漏型图像区域。沙漏型区域指的是上部和下部宽，中间窄的区域。例如，沙漏型区域可以类似于图6中所示的有权重区域，其由两个相同的梯度组成，这两个梯形的短边重叠，构成了沙漏型区域中间较窄的部分。

在一些实施例中，针对焦点在超声图像内的聚焦超声波，由于超声波在焦点处汇聚，因此声场成像区域整体呈现为漏斗状。该情形下，每张第一权重图中有权重区域在聚焦超声波束的焦点位置的宽度小于其他位置的宽度。

如图6所示，仅作为示例性的，第一权重图包括第一权重图611、第一权重图612和第一权重图613。以第一权重图611为例，其图像中心点处对应于聚焦超声波的焦点位置，有权重区域为沙漏型区域，上部设计为倒立梯形(或类梯形)，下部设计为正立梯形(或类梯形)。沙漏型区域的最窄部分位于第一权重图611的图像中心点(即焦点位置)处。

在一些实施例中，通过第一权重图611对超声子图进行加权处理(相乘)生成加权超声子图时，该加权超声子图与第一权重图611中无权重区域相对应的区域内则无图像信息(像素点的像素值为0)，有权重区域相对应的区域内则包含图像信息，因此，加权超声子图的有效区域也呈现为如第一权重图611的包含有沙漏型图像的区域。

进一步的，成像系统在基于多张加权超声子图生成第一复合超声子图时，使得第一权重图611对应的第一复合超声子图包含沙漏型图像区域，或者第一权重图611对应的第一复合超声子图的加和包含沙漏型图像区域。

本说明书一些实施例，通过设计每张第一权重图中有权重区域在聚焦超声波束的焦点位置的宽度窄于其他位置的宽度，可以得到适配于超声波为聚焦超声波束的加权超声子图。

在一些实施例中，超声波为聚焦超声波的每张第一权重图的有权重区域中包含高权重区域，且不同第一权重图中的高权重区域的倾斜角度不同。

如图6所示，第一权重图612和第一权重图613可以基于与第一权重图611的原理进行设计，或者，第一权重图612和第一权重图613可以基于第一权重图611进行变换获得。其中，高权重区域可以是沙漏型区域中亮度较高的区域。第一权重图611中，高权重区域为垂直于图像横向方向(如第一权重图611中6111所示的区域)；第一权重图612中，高权重区域向图像左侧倾斜(如第一权重图612中6121所示的区域)；第一权重图613中，高权重区域向图像右侧倾斜(如第一权重图613中6131所示的区域)。

在一些实施例中，成像系统可以通过对第一权重图611中的高权重区域围绕图像中心点(即焦点位置)进行旋转，得到第一权重图612和第一权重图613。或者，成像系统可以在第一权重图611的有权重区域中施加三角窗函数，得到第一权重图612和第一权重图613。

本说明书一些实施例，通过设计不同具有不同倾斜角度的高权重区域的第一权重图，能够获得适配于聚焦超声波束应用场景的多张第一权重图，从而模拟对应不同发射角度的超声图像。

应当注意的是，上述有关流程的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本说明书的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本说明书的指导下可以对流程进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本说明书的范围之内。

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。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，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。

针对本说明书引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本说明书作为参考。与本说明书内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本说明书权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本说明书中的)也除外。需要说明的是，如果本说明书附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本说明书所述内容有不一致或冲突的地方，以本说明书的描述、定义和/或术语的使用为准。

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)

1.一种超声成像空间复合方法，其特征在于，包括：

获取目标对象的成像区域的至少两张超声子图，所述至少两张超声子图通过在超声扫描中向所述成像区域发射不同角度和/或不同位置的超声波获得；

获取至少两张第一权重图；

对所述至少两张第一权重图中的每张第一权重图，基于所述第一权重图和所述至少两张超声子图，生成多张加权超声子图；

基于所述多张加权超声子图，进行空间复合生成所述目标对象的目标超声图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述多张加权超声子图，进行空间复合生成所述目标对象的目标超声图像包括：

对每张所述第一权重图对应的所述多张加权超声子图进行相干复合，得到第一复合超声子图；

基于各所述第一权重图对应的第一复合超声子图，进行空间复合生成所述目标超声图像。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于各所述第一权重图对应的第一复合超声子图，进行空间复合生成所述目标超声图像包括：

对每张所述第一复合超声子图进行包络检波处理，以生成第二复合超声子图；

对每张所述第一超声复合子图，基于对所述第一超声复合子图或其对应的所述第二复合超声子图的质量分析，确定第二权重图；

基于每张所述第一复合超声子图对应的所述第二复合超声子图和所述第二权重图，生成所述目标超声图像。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每张所述第一权重图中包含有权重区域和无权重区域，且不同第一权重图中包含的有权重区域不同。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述超声波为宽波束，所述第一权重图中的有权重区域经过设计以使每张所述第一权重图对应的第一复合超声子图为完整的图像，或者多张所述第一权重图对应的第一复合超声子图的加和为完整的图像。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每张所述第一权重图的有权重区域中包含高权重区域，且不同第一权重图中的高权重区域在图像横向方向上的位置或宽度不同。

7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述超声波为聚焦超声波束，所述每张第一权重图中有权重区域在所述聚焦超声波束的焦点位置的宽度窄于其他位置的宽度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一权重图中的有权重区域经过设计以使每张所述第一权重图对应的第一复合超声子图包含沙漏型图像区域，或者多张所述第一权重图对应的第一复合超声子图的加和包含沙漏型图像区域。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述每张第一权重图的有权重区域中包含高权重区域，且不同第一权重图中的高权重区域的倾斜角度不同。

10.一种超声成像空间复合系统，其特征在于，包括：

第一获取模块，用于获取目标对象的成像区域的至少两张超声子图，所述至少两张超声子图通过在超声扫描中向所述成像区域发射不同角度和/或不同位置的超声波获得；

第二获取模块，用于获取至少两张第一权重图；

第一生成模块，用于对所述至少两张第一权重图中的每张第一权重图，基于所述第一权重图和所述至少两张超声子图，生成多张加权超声子图；

第二生成模块，用于基于所述多张加权超声子图，进行空间复合生成所述目标对象的目标超声图像。