專利名稱：偏轉(zhuǎn)凸陣數(shù)字掃描變換和凸陣空間復(fù)合的方法及成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲成像的數(shù)字掃描變換及空間復(fù)合技術(shù)，具體涉及一種偏轉(zhuǎn)凸陣數(shù)字掃描變換和凸陣空間復(fù)合的方法及超聲成像系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
醫(yī)用超聲成像診斷設(shè)備利用超聲波在人體中的傳播，得到人體組織和器官結(jié)構(gòu)的超聲波特征信息。當(dāng)前的超聲診斷系統(tǒng)通常采用多陣元探頭。在這種系統(tǒng)中，高壓脈沖波加載在探頭各陣元上，激勵陣元產(chǎn)生高頻超聲波進(jìn)而形成發(fā)射波束進(jìn)入人體。探頭各陣元接收人體組織結(jié)構(gòu)散射或反射的回波，形成接收波束。超聲診斷系統(tǒng)提取超聲回波中的信息，形成各種成像模式顯示。
在超聲成像中由于散射干涉、聲影、鏡面反射的存在影響了圖像的質(zhì)量，為了降低乃至消除這些因素的干擾，可以采用空間復(fù)合成像技術(shù)?？臻g復(fù)合成像是一種沿不同角度對掃描對象進(jìn)行掃描，然后將這些不同角度的圖像對應(yīng)的象素點進(jìn)行疊加形成一幅圖像的成像方法，實時空間復(fù)合方法通過控制探頭換能器陣列從多個轉(zhuǎn)向角分別各自實時直接進(jìn)行采集獨立角度的圖像，采用求和、平均、峰值檢測或其他的復(fù)合方法把圖像序列復(fù)合成一幅圖像。相對于傳統(tǒng)單角度成像，空間復(fù)合成像角度的變化改變了成像點與探頭的相對位置，也改變了取樣體積內(nèi)散射信號的幅度、相位以及疊加效果(模式)，由于散射模式具有隨機(jī)性，因此不同的模式的平均有助于削弱斑點噪聲，提高圖像信噪比，提高正常軟組織及損傷組織的對比分辨率，改善側(cè)壁回聲失落，同時不影響空間分辨率等其他的成像性能。復(fù)合成像還可減少在強反射分界面的陰影成分，如器官邊緣、血管壁、肌腱和韌帶，因為它們在掠射角的反射很微弱。
另外，凸陣空間復(fù)合中偏轉(zhuǎn)角度圖像的掃描變換，需要進(jìn)行極坐標(biāo)和笛卡爾坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，區(qū)別于傳統(tǒng)的超聲成像模式，偏轉(zhuǎn)的凸陣掃描情況下掃描線并不交于探頭圓弧的圓心。因此，在極坐標(biāo)系下，各掃描線在角度上并不是等間距的，也就無法利用傳統(tǒng)凸陣圖像坐標(biāo)變換的算法。
現(xiàn)有技術(shù)中有一種凸陣空間復(fù)合系統(tǒng)，如圖1所示，其給出了凸陣空間復(fù)合偏轉(zhuǎn)成像示意圖。凸陣正常掃描情況下，每一根掃描線為其對應(yīng)凸陣探頭圓弧的法線方向，而在偏轉(zhuǎn)情況下，通過控制發(fā)射和接收延時，每一根掃描線偏轉(zhuǎn)原凸陣探頭圓弧的法線方向一定的角度。復(fù)合處理時，對多個獲取的獨立角度圖像先通過一次掃描變換進(jìn)行偏轉(zhuǎn)極坐標(biāo)到正常極坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，獲得多幅凸陣正常掃描極坐標(biāo)系圖像，進(jìn)行空間復(fù)合處理，然后再通過第二次掃描變換進(jìn)行極坐標(biāo)到笛卡兒坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換，獲得笛卡兒坐標(biāo)系下能夠輸出顯示的圖像。這種方法所實現(xiàn)的凸陣空間復(fù)合系統(tǒng)，在復(fù)合時采用了兩次坐標(biāo)變換，一方面運算起來比較復(fù)雜，另外，兩次坐標(biāo)變換均需要進(jìn)行插值處理，每次插值處理都不可避免地會引入噪聲，對圖像質(zhì)量有一定的影響。
總之，現(xiàn)有技術(shù)中存在一定的問題，需要進(jìn)一步地改進(jìn)。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了偏轉(zhuǎn)凸陣數(shù)字掃描變換和凸陣空間復(fù)合的方法及成像系統(tǒng)，其在進(jìn)行凸陣空間復(fù)合時，對超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了一次掃描變換到笛卡兒坐標(biāo)系，從而減少了多次插值處理時所引入的噪聲，同時還減少了運算復(fù)雜度。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 本發(fā)明提供了一種偏轉(zhuǎn)凸陣數(shù)字掃描變換的方法，所述方法包括以下步驟 A、查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點； B、獲取所述鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，利用該超聲回波數(shù)據(jù)通過插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，構(gòu)建掃描變換后的超聲圖像。
基于此基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了一種超聲成像系統(tǒng)中的偏轉(zhuǎn)凸陣復(fù)合的方法，所述方法包括以下步驟 S1、對接收到的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字掃描變換前的預(yù)處理； S2、利用凸陣偏轉(zhuǎn)角度，將偏轉(zhuǎn)角度極坐標(biāo)系下的超聲回波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為笛卡兒坐標(biāo)系下的回波數(shù)據(jù)，該轉(zhuǎn)換過程包括以下步驟 查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點；獲取所述鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，利用該超聲回波數(shù)據(jù)通過插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)； S3、將笛卡兒坐標(biāo)系下的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合處理，獲得用以顯示的圖像數(shù)據(jù)。
基于上述方法的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還提供了一種超聲成像系統(tǒng)，其包括用于對偏轉(zhuǎn)凸陣圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換的掃描變換模塊，其特征在于，所述掃描變換模塊包括 查找模塊，用于查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點； 插值運算模塊，用于利用所述鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)。
有益效果本發(fā)明通過對偏轉(zhuǎn)凸陣圖像進(jìn)行一次掃描變換后的復(fù)合處理，減少了空間復(fù)合過程中掃描變換引入的插值噪聲，同時還減少了運算復(fù)雜度。本發(fā)明的方法應(yīng)用于超聲成像系統(tǒng)中，特別是與醫(yī)用超聲成像系統(tǒng)中采用的凸陣空間復(fù)合相關(guān)。



圖1為凸陣空間復(fù)合偏轉(zhuǎn)成像示意圖； 圖2為凸陣空間復(fù)合超聲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)凸陣掃描變換的流程圖； 圖4為圓弧射線起始點計算示意圖； 圖5為插值運算的示意圖； 圖6為本發(fā)明掃描變換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施例方式 為了在偏轉(zhuǎn)凸陣數(shù)字掃描變換時實現(xiàn)一次坐標(biāo)變換，而減少插值引入的噪聲、減少運算復(fù)雜度，本發(fā)明首先查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點；然后，獲取鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，利用該超聲回波數(shù)據(jù)通過插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，從而構(gòu)建掃描變換后的超聲圖像。
上述插值運算過程中，可以以一距離因子和/或一角度因子作為權(quán)重，對鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計算，該角度因子由所述待求像素點相對于所述鄰近像素點在偏轉(zhuǎn)極坐標(biāo)系上的歸一化夾角決定，該距離因子由所述待求像素點相對于所述鄰近像素點在偏轉(zhuǎn)極坐標(biāo)系上的歸一化距離決定。
為了實現(xiàn)上述查找功能，并減少插值運算所帶入的誤差和運算復(fù)雜度，本發(fā)明的查找過程中，通過計算待求象素點在探頭圓弧上所對應(yīng)的射線起始點，并以該起始點在極坐標(biāo)系下的角度、以及該起始點與待求像素點的距離為參考值查找與待求象素點最接近的鄰近象素點。其具體過程如下 首先，對笛卡兒坐標(biāo)系中的任一待求象素點，計算該待求象素點在探頭圓弧上所對應(yīng)的射線起始點，在極坐標(biāo)系下的角度。在這一步驟中，為計算所述角度，可以采用如下方式 A11、根據(jù)探頭圓弧圓心、所述待求像素點及所述射線起始點在極坐標(biāo)系下的位置關(guān)系，構(gòu)建關(guān)于所述角度的三角函數(shù)關(guān)系式； A12、結(jié)合笛卡兒坐標(biāo)系中探頭圓弧圓心和待求象素點的坐標(biāo)，計算所述三角函數(shù)關(guān)系式中的中間量，其中的中間量可以參照公式(1)。
A13、將所述中間量的計算結(jié)果代入到三角函數(shù)關(guān)系式中，獲得所述角度的值。
關(guān)于所述角度的三角函數(shù)計算關(guān)系式，參見以下公式(1)為 上式中，(x，y)為笛卡爾坐標(biāo)系中待求象素點的坐標(biāo)；(x0，y0)為探頭圓弧圓心的坐標(biāo)，ROB為凸陣圓弧半徑，θ為凸陣偏轉(zhuǎn)角度，θB為所述射線起始點在極坐標(biāo)下的角度。
然后，計算笛卡兒坐標(biāo)系中待求象素點到所述射線起始點的距離。這一步過程中，利用三角函數(shù)關(guān)系獲得的待求象素點到所述射線起始點的距離如下式(2) 上式中，(x，y)為笛卡爾坐標(biāo)系中待求象素點的坐標(biāo)；(x0，y0)為探頭圓弧圓心的坐標(biāo)，θ為凸陣偏轉(zhuǎn)角度，θB為所述射線起始點在極坐標(biāo)下的角度，如公式(1)。
再次，根據(jù)所述角度和距離的計算結(jié)果，在笛卡兒坐標(biāo)系中查找至少兩個與待求象素點距離最接近的鄰近象素點，并且根據(jù)鄰近象素點的個數(shù)多少需要滿足上述條件。以下詳細(xì)說明本發(fā)明的如何利用所述角度和距離的計算結(jié)果查找鄰近象素點的，首先，根據(jù)掃描線密度，將所述角度和所述距離分別分解成整數(shù)部分和小數(shù)部分，所述角度的整數(shù)部分對應(yīng)于掃描線線號，所述距離的整數(shù)部分對應(yīng)于沿著掃描線的掃描深度上的采樣點；然后，根據(jù)所述角度和所述距離的整數(shù)部分，查找與待求象素點最相近的鄰近象素點。而對于所述角度和所述距離的小數(shù)部分可作為權(quán)重，參加插值運算。
下面結(jié)合附圖，以一個具體實施例為例詳細(xì)說明本發(fā)明上述計算過程的原理。
如圖3所示，本實施例的具體過程如下 1、假設(shè)笛卡兒坐標(biāo)系的一個像素點A(x，y)，定義該點為上述待求象素點； 2、計算極坐標(biāo)系下像素點A(x，y)對應(yīng)圓弧上射線起始點B的角度θB。如圖4所示，給出了極坐標(biāo)系下圓弧射線起始點計算示意圖。射線OA、OC為極坐標(biāo)系下凸陣正常掃描情況下的探頭圓弧圓心O點所對應(yīng)的射線，即其對應(yīng)凸陣探頭圓弧的法線方向。線段AB表示偏轉(zhuǎn)凸陣的實際掃描線，所以，極坐標(biāo)系下像素點A(x，y)對應(yīng)圓弧上射線起始點B也就是偏轉(zhuǎn)凸陣實際掃描線的起始點。射線OB為凸陣正常掃描情況下的一根掃描線，即其對應(yīng)凸陣探頭圓弧的法線方向。其中，圖4給出的線段AB與射線OB之間的夾角θ即偏轉(zhuǎn)凸陣實際掃描線偏轉(zhuǎn)正常掃描線的角度，也就是通過控制發(fā)射脈沖的延時使發(fā)射掃描線偏轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)角度，屬于已知的凸陣偏轉(zhuǎn)掃描角度。
3、計算像素點A距起始點B的距離RAB。
4、根據(jù)掃描線密度將RAB和θB分解成整數(shù)部分(RIAB，θIB)和小數(shù)部分(RFAB，θFB)。
5、根據(jù)整數(shù)部分(RIAB，θIB)可以查找到和點A最相近的點，本發(fā)明以四點插值為例，根據(jù)小數(shù)部分(RFAB，θFB)對這四個點進(jìn)行插值計算。
6、最后經(jīng)過插值計算后的超聲波信息值用于凸陣空間復(fù)合處理。下面給出算法的具體流程 計算極坐標(biāo)下對應(yīng)圓弧上射線起始點B的角度θB可通過簡單的三角函數(shù)正弦定理獲得。如圖4，給出了起始點B的角度θB及像素點A距離起始點B的距離RAB的計算示意圖。如圖4所示，A點為所要進(jìn)行掃描變換像素點，O(x0，y0)點為凸陣探頭圓弧的圓心，B點為所求的起始點位置。利用三角函數(shù)正弦定理，有公式(3) 其中ROB為凸陣圓弧半徑，ROA為像素點A(x，y)距離凸陣探頭圓弧圓心的直線距離，即計算輔助線，可在笛卡兒坐標(biāo)系中利用A點坐標(biāo)(x，y)和O點的坐標(biāo)(xo，yo)計算出來，如公式(4) ∠OBA是凸陣偏轉(zhuǎn)角度θ的補角，即∠OBA+θ＝π，因此有公式(5) sin(∠OBA)＝sin(θ)(5) 這樣，可通過下式(6)計算出∠OAB 隨之，可通過下式(7)計算∠AOB ∠AOB＝θ-∠OAB(7) ∠AOC又可通過點A和O的坐標(biāo)而確定，如下式(8) 這樣，通過∠AOC和∠AOB可以確定圓弧上射線起始點B的角度θB θB＝∠BOC＝∠AOC-∠AOB(9) 依次將上述中間量代入上述公式(9)計算θB可得上述公式(1)，即， 像素點A距離起始點B的距離RAB也可以通過相應(yīng)的正弦定理來確定，如下式(10) 即 將上述各個公式的結(jié)果帶入公式(11)可得上述公式(2)，即， 如上，通過計算得到了起始點B的角度θB及像素點A距起始點B的距離RAB，將RAB和θB根據(jù)掃描線密度分解成整數(shù)部分(RIAB，θIB)和小數(shù)部分(RFAB，θFB)。整數(shù)部分θIB對應(yīng)于掃描線線號，整數(shù)部分RIAB對應(yīng)于沿著掃描線的掃描深度上的采樣點。掃描變換器中包含一個存儲器，其本質(zhì)是一塊內(nèi)存器，用于存儲超聲回波數(shù)據(jù)。其內(nèi)存的存儲格式一般采用二維存儲的方法，對應(yīng)于實際超聲成像時系統(tǒng)的采樣。其中，一個方向是沿著掃描線線號變換的方向，另外一個方向是沿著掃描線上深度的變化。根據(jù)(RIAB，θIB)可以查到存儲器中相鄰的四個位置點所對應(yīng)的超聲回波數(shù)據(jù)。根據(jù)這四個相鄰位置點的超聲回波數(shù)據(jù)，經(jīng)過插值計算處理，得到(RAB和θB)位置也就是點A對應(yīng)的超聲回波數(shù)據(jù)。插值處理時的系數(shù)和小數(shù)部分(RFAB，θFB)相關(guān)。小數(shù)部分(RFAB，θFB)通過一定的變換進(jìn)行是歸一化。兩個相鄰點的深度距離歸一化為1，兩條相鄰掃描線之間的交角歸一化為1。
如圖5所示，不妨假設(shè)取得的四個鄰近象素點分別是P1，P2，Q1，Q2。其中P1，P2的掃描深度相同，不妨假設(shè)其掃描深度是m。Q1，Q2的掃描深度相同，其掃描深度是m+1。P1和Q1，P2和Q2的掃描線號相同，不妨假設(shè)其對應(yīng)的掃描線號分別是n，n+1，這樣選鄰近像素點的好處在于用得是最近的點差值，誤差最小。這四個鄰近象素點對應(yīng)的超聲回波信息(主要包含的是像素點的幅值信息)分別為XP1，XP2，XQ1，XQ2。目的是為了計算位置A的超聲回波數(shù)據(jù)，其中位置點A對應(yīng)的小數(shù)部分是(RFAB，θFB)。首先，根據(jù)小數(shù)部分RFAB進(jìn)行兩點線性插值，然后根據(jù)小數(shù)部分θFB進(jìn)行兩點線性插值。不妨假設(shè)位置點K1，K2的掃描深度相同，特別的與點A的掃描深度相同。位置點P1和K1，P2和K2的掃描線號相同。位置點K1距P1在R軸方向的歸一化距離是RF，以P1和Q1的軸向距離為1，RF由RFAB決定，即RF＝RFAB，那么K1距離Q1點在軸方向距離是1-RF。假設(shè)A點對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)極坐標(biāo)和掃描線n之間的歸一化夾角是θF，以掃描線n和掃描線n+1之間的夾角為1，θF由θFB決定，即θF＝θFB，那么A點對應(yīng)的極坐標(biāo)和掃描線n+1之間的歸一化夾角是1-θF。鄰近點內(nèi)插值算法以歸一化的夾角和歸一化距離作為權(quán)重，進(jìn)行插值運算。
首先，根據(jù)P1和Q1兩點的超聲波信息插出K1點的信息XK1，如下式(12) XK1＝XP1×(1-RF)+XQ1×RF(12) 然后，根據(jù)P2和Q2兩點的超聲波信息插出K2點的信息XK2，如下式(13) XK2＝XP2×(1-RF)+XQ2×RF(13) 那么，位置點A對應(yīng)的超聲回波數(shù)據(jù)XA如下式(14) XA＝XK1×(1-θF)+XK2×θF(14) 經(jīng)過插值處理后的超聲回波數(shù)據(jù)輸出到空間復(fù)合等處理模塊后，空間復(fù)合模塊把經(jīng)過偏轉(zhuǎn)圖象掃描變換的多角度圖像進(jìn)行復(fù)合處理，空間復(fù)合控制模塊提供選定加權(quán)復(fù)合的圖象加權(quán)系數(shù)及加權(quán)手段。
以上給出了最常用的四點插值運算的例子，而除了四點插值外，還可以采用四點的倍數(shù)個鄰近像素點、兩個鄰近像素點、六個鄰近像素點等偶數(shù)個鄰近象素點方式來進(jìn)行插值運算。
基于上述掃描變換的方法，本發(fā)明還提供了一種超聲成像系統(tǒng)中的凸陣空間復(fù)合方法，其包括以下步驟 S1、對接收到的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字掃描變換前的預(yù)處理，這里的預(yù)處理包括放大、波束合成、濾波、包絡(luò)檢波。
S2、利用凸陣偏轉(zhuǎn)角度，將偏轉(zhuǎn)角度極坐標(biāo)系下的超聲回波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為笛卡兒坐標(biāo)系下的回波數(shù)據(jù)，該轉(zhuǎn)換過程包括以下步驟查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點；獲取所述鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，利用該超聲回波數(shù)據(jù)通過插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)； S3、將笛卡兒坐標(biāo)系下的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合處理，獲得用以顯示的圖像數(shù)據(jù)。這里可以采用平均復(fù)合法對不同偏轉(zhuǎn)角度的圖像進(jìn)行加權(quán)平均，獲得復(fù)合后的圖像數(shù)據(jù)。
圖像的空間復(fù)合有平均、最大值、中值、最小均方根等方法，平均復(fù)合方法為多角度空間復(fù)合的傳統(tǒng)方法，思路就是對不同角度的圖像進(jìn)行加權(quán)平均，在抑制斑點噪聲的同時突出信號特征。圖像的缺陷如斑點、聲影等具有一定的隨機(jī)性，因此通過多角度圖像的像素平均可以有效地抑制這些缺陷同時保留有用的信號。假定復(fù)合成像使用掃描角度數(shù)量為N，經(jīng)過偏轉(zhuǎn)圖像掃描變換后各幀圖像為Ii，復(fù)合結(jié)果為CompIi，顯然有 實時的空間復(fù)合通過把前一次復(fù)合圖像結(jié)果減去第一幅圖像結(jié)果再疊加新的圖像而實現(xiàn)，其處理方法如下 CompIi+1＝CompIi+Ii+1-Ii-N+1 由于不同區(qū)域參與復(fù)合的幀數(shù)不同，并且有邊緣線權(quán)值的影響，會導(dǎo)致復(fù)合圖像的不同區(qū)域(主要是邊緣)的灰度不同，所以參加空間復(fù)合的圖像加權(quán)系數(shù)應(yīng)隨圖像復(fù)合幀數(shù)的變化而進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。復(fù)合后的圖像經(jīng)灰度映射直接送至顯示器。
本發(fā)明的方法主要應(yīng)用于超聲成像系統(tǒng)上，凸陣空間復(fù)合超聲系統(tǒng)基本框架圖如圖2所示。凸陣空間復(fù)合超聲系統(tǒng)包括空間復(fù)合控制模塊、時間增益波長放大器、波束合成模塊、包絡(luò)檢波模塊、掃描變換模塊、空間復(fù)合模塊、顯示模塊、發(fā)射/接收模塊?？臻g復(fù)合模塊控制著整個空間復(fù)合過程中的發(fā)射，接收，掃描變換及空間復(fù)合算法等。
空間復(fù)合成像時，發(fā)射/接收模塊先被切換到發(fā)射狀態(tài)，系統(tǒng)通過發(fā)射脈沖控制模塊控制發(fā)射脈沖的形狀、延時以及參與發(fā)射的陣元，使發(fā)射的超聲波聚焦到預(yù)定掃描線上的預(yù)定焦點位置。特別的，空間復(fù)合控制模塊通過控制發(fā)射脈沖延時使發(fā)射掃描線聚焦于指定的偏轉(zhuǎn)角度。
接著，所述發(fā)射/接收模塊切換到接收狀態(tài)，超聲回波經(jīng)超聲換能器各陣元接收轉(zhuǎn)換成電信號。該電信號經(jīng)時間增益波長放大器放大，以補償不同深度下的超聲波衰減；再送往波束合成模塊，調(diào)整各陣元回波的延時并進(jìn)行變跡，以提高當(dāng)前接收掃描線回波信號的信噪比。特別地，空間復(fù)合控制模塊會相應(yīng)地控制波束合成的延時使接收掃描線偏轉(zhuǎn)到與發(fā)射掃描線相同的角度。這樣就構(gòu)成了偏轉(zhuǎn)角度圖象的發(fā)射與接收全過程，形成了具有一定偏轉(zhuǎn)角度的圖像，為空間復(fù)合做準(zhǔn)備。
經(jīng)波束合成后的回波信號一般還經(jīng)過動態(tài)濾波提高信噪比，之后經(jīng)包絡(luò)檢波模塊獲得回波信號的包絡(luò)。所述的包絡(luò)檢波模塊可以采用對正交解調(diào)后的兩路正交信號取模檢測的方法。檢波后的數(shù)據(jù)送至掃描變換模塊，該掃描變換模塊利用空間復(fù)合控制模塊提供出相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度，把各個偏轉(zhuǎn)角度的掃描線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為代表真實空間位置的圖像數(shù)據(jù)，再送至空間復(fù)合模塊，即實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)凸陣圖像的坐標(biāo)變換和凸陣空間復(fù)合。
從上述陳述的本發(fā)明的方法過程可以看出，為了使超聲成像系統(tǒng)只完成一次坐標(biāo)變換就可以為空間復(fù)合做好準(zhǔn)備，本發(fā)明的掃描變換模塊中包括查找模塊，和插值運算模塊，如圖6所示，查找模塊用于查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點；插值運算模塊用于利用所述鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)。其中，查找模塊包括角度計算單元、距離計算單元和查找單元； 角度計算單元用于計算待求象素點在探頭圓弧上所對應(yīng)的射線起始點在極坐標(biāo)系下的角度； 距離計算單元用于計算所述待求象素點到所述射線起始點的距離；及 查找單元用于根據(jù)所述角度和距離的計算結(jié)果，在笛卡兒坐標(biāo)系中查找至少兩個與待求象素點距離最相近的鄰近象素點。
上述各個模塊均可以通過軟件編程來實現(xiàn)，其原理可以參見上述相關(guān)說明。
綜上所述，本發(fā)明針對超聲凸陣偏轉(zhuǎn)成像時的掃描變換系統(tǒng)，通過計算待求像素點在極坐標(biāo)下對應(yīng)圓弧上射線起始點的角度和待求像素點距起始點的距離，確定與像素點最相近的點，并進(jìn)行插值計算，獲取偏轉(zhuǎn)情況下的笛卡爾坐標(biāo)系的超聲圖像，用于凸陣的空間復(fù)合處理。可見，本發(fā)明直接利用掃描變換下像素點之間所具有的三角函數(shù)關(guān)系，將偏轉(zhuǎn)的極坐標(biāo)圖像一次性轉(zhuǎn)換到笛卡爾坐標(biāo)系，然后再進(jìn)行空間復(fù)合處理，這種方法僅進(jìn)行了一次坐標(biāo)變換，即一次插值處理，能夠有效的減少因坐標(biāo)變換引入的插值噪聲。并且，本發(fā)明采用選取鄰近象素點進(jìn)行插值計算，從而縮小了插值誤差。本發(fā)明的鄰近象素點和插值系數(shù)是通過計算極坐標(biāo)系下對應(yīng)探頭圓弧上射線起始點位置后，把角度和軸向距離分解成整數(shù)部分和小數(shù)部分獲取的，這樣做可以保證精確定位待求象素點地鄰近象素點，減少插值誤差，而且使得計算簡單。凸陣探頭的圖像采用本發(fā)明的凸陣空間復(fù)合方法及掃描變換方法后，能夠在保留圖像信號的同時，有效的提高信噪比，降低回聲失落，增強組織間的分辨能力，清晰地顯示組織間的邊界，提高圖像質(zhì)量。
上述各具體步驟的舉例說明較為具體，并不能因此而認(rèn)為是對本發(fā)明的專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種偏轉(zhuǎn)凸陣的數(shù)字掃描變換方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟
A、查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點；
B、獲取所述鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，利用該超聲回波數(shù)據(jù)通過插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，構(gòu)建掃描變換后的超聲圖像。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟A的查找過程包括以下步驟
A1、計算待求象素點在探頭圓弧上所對應(yīng)的射線起始點在極坐標(biāo)系下的角度；
A2、計算待求象素點到所述射線起始點的距離；
A3、以所述角度和所述距離為參考值，查找與待求象素點最接近的鄰近象素點。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟B中的的插值運算過程中，以一距離因子和/或一角度因子作為權(quán)重，對鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值計算，該角度因子由所述待求像素點相對于所述鄰近像素點在偏轉(zhuǎn)極坐標(biāo)系上的歸一化夾角決定，該距離因子由所述待求像素點相對于所述鄰近像素點在偏轉(zhuǎn)極坐標(biāo)系上的歸一化距離決定。
4、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A1包括以下步驟
A11、根據(jù)探頭圓弧圓心、所述待求像素點及所述射線起始點在極坐標(biāo)系下的位置關(guān)系，構(gòu)建關(guān)于所述角度的三角函數(shù)關(guān)系式；
A12、結(jié)合笛卡兒坐標(biāo)系中探頭圓弧圓心和待求象素點的坐標(biāo)，計算所述三角函數(shù)關(guān)系式中的中間量；
A13、將所述中間量的計算結(jié)果代入到三角函數(shù)關(guān)系式中，獲得所述角度的值。
5、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A1中所述角度的計算式為
上式中，(x，y)為笛卡爾坐標(biāo)系中待求象素點的坐標(biāo)；(x0，y0)為探頭圓弧圓心的坐標(biāo)，ROB為凸陣圓弧半徑，θ為凸陣偏轉(zhuǎn)角度，θB為所述射線起始點在極坐標(biāo)下的角度。
6、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A3包括以下步驟
A31、根據(jù)掃描線密度，將所述角度和所述距離分別分解成整數(shù)部分和小數(shù)部分，所述角度的整數(shù)部分對應(yīng)于掃描線線號，所述距離的整數(shù)部分對應(yīng)于沿著掃描線的掃描深度上的采樣點；
A32、根據(jù)所述角度和所述距離的整數(shù)部分，查找與待求象素點最相近的鄰近象素點。
7、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟A2中，利用三角函數(shù)關(guān)系獲得的待求象素點到所述射線起始點的距離如下式
上式中，(x，y)為笛卡爾坐標(biāo)系中待求象素點的坐標(biāo)；(x0，y0)為探頭圓弧圓心的坐標(biāo)，θ為凸陣偏轉(zhuǎn)角度，θB為所述射線起始點在極坐標(biāo)系下的角度。
8、根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，將所述鄰近象素點對應(yīng)的所述角度和所述距離的小數(shù)部分作為權(quán)重進(jìn)行插值計算。
9、一種凸陣空間復(fù)合方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟
S1、對接收到的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字掃描變換前的預(yù)處理；
S2、利用凸陣偏轉(zhuǎn)角度，將偏轉(zhuǎn)角度極坐標(biāo)系下的超聲回波數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為笛卡兒坐標(biāo)系下的回波數(shù)據(jù)，該轉(zhuǎn)換過程包括以下步驟
查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點；獲取所述鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，利用該超聲回波數(shù)據(jù)通過插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)；
S3、將笛卡兒坐標(biāo)系下的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合處理，獲得用以顯示的圖像數(shù)據(jù)。
10、根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟S1中的預(yù)處理包括放大、波束合成、濾波、包絡(luò)檢波。
11、根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述步驟S3對不同偏轉(zhuǎn)角度的圖像進(jìn)行加權(quán)平均，獲得復(fù)合后的圖像數(shù)據(jù)。
12、一種超聲成像系統(tǒng)，其包括用于對偏轉(zhuǎn)凸陣圖像進(jìn)行坐標(biāo)變換的掃描變換模塊，其特征在于，所述掃描變換模塊包括
查找模塊，用于查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點；
插值運算模塊，用于利用所述鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)。
13、根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述查找模塊包括
角度計算單元，用于計算待求象素點在探頭圓弧上所對應(yīng)的射線起始點在極坐標(biāo)系下的角度；
距離計算單元，用于計算所述待求象素點到所述射線起始點的距離；及
查找單元，用于根據(jù)所述角度和距離的計算結(jié)果，查找至少兩個與待求象素點距離最相近的鄰近象素點。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種偏轉(zhuǎn)凸陣數(shù)字掃描變換和凸陣空間復(fù)合的方法及成像系統(tǒng)，其方法包括以下步驟A.查找至少兩個與待求象素點最接近的鄰近象素點；B.獲取所述鄰近象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，利用該超聲回波數(shù)據(jù)通過插值運算，獲得待求象素點的超聲回波數(shù)據(jù)，構(gòu)建掃描變換后的超聲圖像。本發(fā)明在進(jìn)行凸陣空間復(fù)合時，對超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行了一次掃描變換到笛卡兒坐標(biāo)系，從而減少了多次插值處理時所引入的噪聲。
文檔編號A61B8/00GK101683274SQ20081021654
公開日2010年3月31日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者雷 李, 勇 李, 侯龍龍 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司