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CN110622033B - 用于控制复合超声图像的生成的方法和系统 - Google Patents

用于控制复合超声图像的生成的方法和系统 Download PDF

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CN110622033B CN201880031096.4A CN201880031096A CN110622033B CN 110622033 B CN110622033 B CN 110622033B CN 201880031096 A CN201880031096 A CN 201880031096A CN 110622033 B CN110622033 B CN 110622033B
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Abstract

本发明提供了一种用于控制复合超声图像的生成的方法。所述方法包括:获得第一超声图像;对所述第一超声图像应用自适应波束形成,从而生成第二超声图像;基于所述第一超声图像和所述第二超声图像来确定加权,其中,所述加权包括至少一个加权分量;并且基于所述第一超声图像和所述第二超声图像以及所述加权分量来生成所述复合超声图像。

Description

用于控制复合超声图像的生成的方法和系统
相关申请
本申请要求2017年5月11日提交的美国临时申请US 62/504692的权益和优先权,通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本发明涉及超声成像领域,并且更具体地涉及生成复合超声图像的领域。
背景技术
超声成像正越来越多地用于各种不同的应用中。重要的是,超声系统产生的图像应尽可能清晰和准确,以便使用户真实地解读正在扫描的对象。当所讨论的对象是接受医学超声扫描的患者时尤其如此。在这种情况下,医生做出准确诊断的能力取决于超声系统产生的图像的质量。
已经开发出诸如最小方差(MV)波束形成之类的自适应波束形成技术并且已经将其应用于超声成像以提高图像质量。然而,由于图像的每个像素都需要对空间协方差矩阵进行求逆,因此MV波束形成的计算量很大。另外,虽然MV波束形成主要是为了提高空间分辨率而开发的,并且对于减少离轴杂波并不理想,但是常常需要通过减小子阵列的大小来牺牲其在提高空间分辨率方面的性能。否则,由于信号对消,散斑中可能会出现图像伪影。
已经提出了自适应加权技术(例如:相干因子(CF);广义相干因子(GCF);相位相干因子(PCF);以及短滞后空间相干性(SLSC)),但是这些技术都要求访问每通道数据以计算要应用于图像的加权掩码。另外,这些方法仅适用于利用聚焦发射波束进行的常规成像,而不适用于仅涉及少量发射的平面波成像(PWI)或发散波成像(DWI)。
发明内容
许多自适应波束形成技术(包括基于相干性的加权、最小方差波束形成)以散斑方差增大为代价而消除了图像杂波。散斑的暗区通常在整个孔径上是不相干的,从而使得它们被自适应波束形成技术进一步抑制。虽然杂波抑制能力是有益的,但是散斑方差增大会是一个明显的缺点。散斑方差的可接受水平对于临床医生来说因人而异,取决于个人图像感知能力以及临床应用。
因此,需要一种用于控制复合超声图像的生成的方法,该方法可以在杂波抑制与散斑噪声方差之间提供更好的平衡。
本发明由权利要求来限定。
根据本发明的一个方面的示例,提供了一种用于控制复合超声图像的生成的方法,所述方法包括:
获得第一超声图像;
对所述第一超声图像应用自适应波束形成,从而生成第二超声图像;
基于所述第一超声图像和所述第二超声图像来确定加权,其中,所述加权包括至少一个加权分量;并且
基于所述第一超声图像和所述第二超声图像以及所述至少一个加权分量来生成所述复合超声图像。
该方法执行对尚未经历自适应波束形成的第一超声图像与已经经历自适应波束形成的第二超声图像的加权组合。
通过调整加权以利于第二超声图像,将减少复合超声中的杂波;然而,散斑方差将会增大。通过调整加权以利于第一超声图像,可以减少复合图像中的散斑方差;然而,杂波将会增大。以这种方式,可以确定要被组合的两幅图像之间的最佳加权。换句话说,加权可以用作用于组合第一超声图像与第二超声图像的比率。可以基于先前的结果来自动确定加权,或者也可以手动调整加权。
在一个实施例中,所述复合超声图像的所述生成包括:
对所述第一超声图像应用第一加权分量;
对所述第二超声图像应用第二加权分量;并且
对经加权的第一超声图像和经加权的第二超声图像进行求和,从而生成所述复合超声图像。
通过对第一图像和第二图像应用第一加权分量和第二加权分量,可以微调每幅超声图像对复合超声图像的贡献。然后可以将这些加权贡献相加以形成最终的复合图像。
在另一实施例中,所述第一加权分量和所述第二加权分量取决于第一调谐参数。
以这种方式,可以借助于单个调谐参数来控制加权分量。例如,将仅需要用户更改单个因子以改变加权分量,从而使得对加权分量的控制更加容易。
在一个实施例中,所述方法还包括:
对所述第一超声图像和所述第二超声图像应用低通滤波器或散斑平滑滤波器,从而生成第一图像近似结果和第二图像近似结果;
基于所述第一图像近似结果和所述第一超声图像来生成第一细节图像;并且
基于所述第二图像近似结果和所述第二超声图像来生成第二细节图像。
以这种方式,可以在不同的空间尺度上控制复合超声图像的生成,或者可以将其对散斑和结构的影响分开。例如,通过对第一超声图像和第二超声图像应用低通滤波器,可以将图像的低空间频率与高空间频率相隔离,从而形成第一图像近似结果和第二图像近似结果。低空间频率通常包含图像杂波。在另外的示例中,可以使用散斑平滑滤波器(例如,Lee滤波器)来减小第一超声图像和第二超声图像中的散斑。
在另外的实施例中,所述第一细节图像和所述第二细节图像的所述生成包括:
从所述第一超声图像中减去所述第一图像近似结果,从而生成所述第一细节图像;并且
从所述第二超声图像中减去所述第二图像近似结果,从而生成所述第二细节图像。
通过从超声图像中减去包含低空间频率的图像近似结果,可以隔离出超声图像的高空间频率。高空间频率通常包含图像的散斑噪声和高分辨率目标。如果改为使用保留分辨率的散斑过滤器,则可以将超声图像中的结构与散斑相隔离。
在一种布置中,所述复合超声图像的所述生成包括:
对所述第一图像近似结果应用第三加权分量;
对所述第二图像近似结果应用第四加权分量;
对所述第一细节图像应用第五加权分量;
对所述第二细节图像应用第六加权分量;并且
对经加权的第一细节图像和经加权的第二细节图像以及经加权的第一图像近似结果和经加权的第二图像近似结果进行求和,从而生成所述复合超声图像。
通过分离超声图像的低空间频率和高空间频率并对每个图像贡献应用单独的加权分量;可以进一步控制复合超声图像的生成。
在另一种布置中,所述第三加权分量和所述第四加权分量取决于第二调谐参数,并且其中,所述第五加权分量和所述第六加权分量取决于第三调谐参数。
以这种方式,可以借助于单个调谐参数来控制对超声图像的低空间频率分量或结构分量所应用的加权分量,并且可以借助于单独的单个调谐参数来控制对超声图像的高空间频率分量或散斑分量的加权分量。通过提供两个独立的调谐参数,可以简单地控制图像近似结果和细节图像对复合超声图像的贡献。例如,仅需要用户更改两个因子以改变四个加权分量,从而使得对加权分量的控制更加容易。
在一个实施例中,所述加权分量和所述复合超声图像的所述生成是深度相关的。
以这种方式,可以独立控制对处于不同深度处的第一超声图像和第二超声图像所应用的加权分量。例如,可以优先对处于较深深度处的第一超声图像进行加权,并且可以优先对处于较浅深度处的第二超声图像进行加权。
根据基于本发明的一个方面的示例,提供了一种包括计算机程序代码单元的计算机程序,当所述计算机程序在计算机上运行时,所述计算机程序代码单元适于实施上述方法。
根据基于本发明的一个方面的示例,提供了一种用于控制复合超声图像的生成的控制器,其中,所述控制器适于:
获得第一超声图像;
对所述第一超声图像应用自适应波束形成,从而生成第二超声图像;
基于所述第一超声图像和所述第二超声图像来确定加权,其中,所述加权包括至少一个加权分量;并且
基于所述第一超声图像和所述第二超声图像以及所述至少一个加权分量来生成所述复合超声图像。
根据基于本发明的一个方面的示例,提供了一种超声系统,所述超声系统包括:
超声换能器阵列,其中,所述超声换能器阵列能够发出和接收超声信号;
信号处理器,其用于将所接收的超声信号编译成超声图像;
如上所述的控制器;
用户接口,其与所述控制器通信;以及
图像输出设备,其用于输出经滤波的超声图像。
在一个实施例中,所述控制器适于基于所述用户接口处的用户输入来更改所述加权。
以这种方式,用户可以借助于用户接口来直接更改加权。用户接口可以包括数字显示器,该数字显示器可以指示当前图像加权并允许用户更改所述加权。
在一种布置中,所述控制器还适于基于所述用户接口处的用户输入来控制不同深度处的不同加权分量。
以这种方式,为用户提供了对最终超声图像的组成的更大控制。
在一些设计中,所述用户接口包括表盘或滑块。
表盘和/或滑块可以是系统的物理部件,或者也可以作为数字显示器的部分而并入其中。通过提供表盘和/或滑块,用户可以容易地调整复合超声图像贡献的加权。表盘和/或滑块可以逐步更改加权。替代地,表盘和/或滑块可以包括连续刻度,从而允许用户更精细地控制加权。
在一个实施例中,所述控制器适于从多个预定加权获得预定加权。
以这种方式,可以通过选择先前测试的加权以形成复合超声图像来快速且容易地初始化系统。该系统可以适于存储先前使用的一组加权。在这种情况下,用户接口可以包括适于选择预定加权的选择单元。
选择单元可以例如包括按钮,或者在用户接口包括数字显示器的情况下包括复选框。替代地,表盘和/或滑块可以(例如借助于按钮)包括额外的操作模式,该额外的操作模式使得用户能够选择预定设置。
附图说明
现在将参考附图来详细描述本发明的示例,在附图中:
图1示出了超声诊断成像系统以解释一般操作;
图2示出了本发明的方法;并且
图3示出了图2所示的方法的实施例。
具体实施方式
本发明提供了用于控制复合超声图像的生成的方法。该方法包括获得第一超声图像并对第一超声图像应用自适应波束形成,从而生成第二超声图像。基于第一超声图像和第二超声图像来确定加权,其中,加权包括加权分量。然后基于第一超声图像和第二超声图像以及加权来生成复合超声图像。
首先将参考图1来描述示例性超声诊断成像系统的一般操作,并且重点在于系统的信号处理功能,因为本发明涉及对由换能器阵列测量的信号的处理。
该系统包括阵列换能器探头10,阵列换能器探头10具有用于发射超声波并接收回波信息的CMUT换能器阵列100。换能器阵列100替代地包括由诸如PZT或PVDF的材料形成的压电换能器。换能器阵列100是换能器110的二维阵列,其能够在2D平面中扫描或者在三维中扫描以进行3D成像。在另一示例中,换能器阵列可以是1D阵列。
换能器阵列100被耦合到探头中的微波束形成器12,微波束形成器12控制CMUT阵列单元或压电元件对信号的接收。如美国专利US 5997479(Savord等人)、US 6013032(Savord)和US 6623432(Powers等人)中所述,微波束形成器能够对换能器的子阵列(或“组”或“拼片”)接收的信号进行至少部分波束形成。
注意,微波束形成器完全是任选的。下面的示例假定没有模拟波束形成。
微波束形成器12通过探头线缆被耦合到发射/接收(T/R)开关16,当不使用微波束形成器并且换能器阵列直接由系统主波束形成器操作时,该开关在发射与接收之间切换并保护主波束形成器20免受高能量发射信号的影响。换能器控制器18指导从换能器阵列10进行的超声波束的发射,换能器控制器18经由T/R开关16被耦合到微波束形成器并且被耦合到主发射波束形成器(未示出),换能器控制器18接收来自用户接口或控制面板38的用户操作中的输入。
由换能器控制器18控制的功能之一是波束转向和聚焦的方向。波束可以从(垂直于)换能器阵列向前笔直转向,或者以不同角度转向以获得更宽的视场。换能器控制器18能够被耦合以控制用于CMUT阵列的DC偏置控件45。DC偏置控件45设置对CMUT单元所应用的(一个或多个)DC偏置电压。
在接收通道中,由微波束形成器12生成部分波束形成的信号,并且该信号被耦合到主接收波束形成器20,在主接收波束形成器20中,来自换能器的个体拼片的部分波束形成的信号被组合成完全波束形成的信号。例如,主波束形成器20可以具有128个通道,每个通道从数十个或数百个CMUT换能器单元或压电元件的拼片接收部分波束形成的信号。以这种方式,由换能器阵列的数千个换能器接收的信号能够有效地贡献给单个波束形成的信号。
波束形成的接收信号被耦合到信号处理器22。信号处理器22能够通过各种方式处理接收到的回波信号,这些方式例如为带通滤波、抽取、I和Q分量分离以及谐波信号分离,其作用是分离线性信号与非线性信号,从而使得能够识别从组织和微泡返回的非线性(较高的基频谐波)回波信号。信号处理器还可以执行额外的信号增强,例如,散斑减少、信号复合以及噪声消除。信号处理器中的带通滤波器能够是跟踪滤波器,当从越来越深的深度接收回波信号时,跟踪滤波器的通带会从较高的频带滑动到较低的频带,从而抑制来自较高深度的较高频率(这些频率缺乏解剖信息)的噪声。
用于发射和接收的波束形成器是通过不同的硬件来实施的并且能够具有不同的功能。当然,接收器波束形成器的设计要考虑到发射波束形成器的特性。为了简化,在图1中仅示出了接收器波束形成器12、20。在整个系统中,还将有具有发射微波束形成器的发射链以及主发射波束形成器。
微波束形成器12的功能是提供初始的信号组合,以便减少模拟信号路径的数量。这通常在模拟域中执行。
最终的波束形成在主波束形成器20中完成,并且通常在数字化之后完成。
发射通道和接收通道使用具有固定频带的相同的换能器阵列10'。然而,发射脉冲所占用的带宽能够根据已使用的发射波束形成而变化。接收通道能够捕获整个换能器带宽(这是经典方法),或者通过使用带通处理,它只能提取包含有用信息(例如,主谐波的谐波)的带宽。
经处理的信号被耦合到B模式(即,亮度模式或2D成像模式)处理器26和多普勒处理器28。B模式处理器26采用所接收的超声信号的幅度的检测结果来对身体中的结构(例如,身体中的器官组织和血管)进行成像。如美国专利US 6283919(Roundhill等人)和美国专利US 6458083(Jago等人)所述,身体结构的B模式图像可以以谐波图像模式或基波图像模式或两者的组合来形成。多普勒处理器28处理因组织移动和血液流动的时间上不同的信号,以检测图像场中的诸如血细胞流动之类的物质运动。多普勒处理器28通常包括壁滤波器,其参数可以被设置为通过和/或拒绝从体内的选定类型的材料返回的回波。
由B模式处理器和多普勒处理器产生的结构信号和运动信号被耦合到扫描转换器32和多平面重新格式化器44。扫描转换器32以期望的图像格式以回波信号被接收时的空间关系布置回波信号。例如,扫描转换器可以将回波信号布置成二维(2D)扇形格式或锥形三维(3D)图像。扫描转换器能够在B模式结构图像上叠加与图像场中以其多普勒估计速度运动的点的运动相对应的颜色,以产生彩色多普勒图像,该彩色多普勒图像描绘图像场中组织运动和血液流动。如美国专利US 6443896(Detmer)所述,多平面重新格式化器将从身体的体积区域中的公共平面中的点接收的回波转换成该平面的超声图像。如美国专利US46530885(Entrekin等人)所述,体积绘制器42将3D数据集的回波信号转换成如从给定参考点所看到的那样的投影的3D图像。
2D图像或3D图像从扫描转换器32、多平面重新格式化器44和体积绘制器42被耦合到图像处理器30来进行进一步增强、缓冲和临时存储,以供显示在图像显示器40上。除了用于成像之外,由多普勒处理器28产生的血流值和由B模式处理器26产生的组织结构信息还被耦合到量化处理器34。量化处理器可以对不同的流量状况(例如,体积血流率)进行测量,也可以进行结构测量(例如,器官大小和胎龄)。量化处理器可以从用户控制面板38接收输入,例如,图像的解剖结构中的要进行测量的点。来自量化处理器的输出数据被耦合到图形处理器36,以用于在显示器40上与图像一起重现测量结果的图形和值并用于重现来自显示设备40的音频输出。图形处理器36还能够生成图形叠加物以用于与超声图像一起显示。这些图形叠加物能够包含标准识别信息,例如,患者姓名、图像的日期和时间、成像参数等。为此,图形处理器从用户接口38接收输入,例如,患者姓名。用户接口还被耦合到发射控制器18,以控制来自换能器阵列10'的超声信号的生成并因此控制由换能器阵列和超声系统产生的图像。控制器18的发射控制功能仅仅是所执行的功能之一。控制器18还考虑了(由用户给定的)操作模式以及接收器模数转换器中对应所需的发射器配置和带通配置。控制器18能够是具有固定状态的状态机。
用户接口还被耦合到多平面重新格式化器44,以用于选择和控制多个多平面重新格式化(MPR)图像的平面,其可以用于在MPR图像的图像场中执行量化测量。
控制器18还可以适于执行下面参考图2和图3描述的方法的任何部分。替代地,这些方法可以由单独的控制器或多个控制器来执行。用户接口38或单独的用户接口可以适于接收用户输入,以更改在复合超声图像的生成中使用的加权。用户接口可以包括表盘、滑块或任何其他合适的调整参数的措施。用户接口可以借助于触摸屏功能与图像显示器40组合。该系统还可以包括用于存储预定加权设置的存储单元,该预定加权设置可以由用户借助于用户接口来选择。
图2示出了用于生成复合超声图像的方法200。
在步骤210中,例如借助于超声探头10来获得第一超声图像IO
在步骤220中,对第一超声图像应用自适应波束形成,从而生成第二超声图像IA
例如,可以对第一超声图像应用最小方差波束形成或相干因子加权,以便生成第二超声图像。
在部分230中,基于第一超声图像和第二超声图像来确定加权,其中,该加权包括加权分量。可以针对第一超声图像确定第一加权分量234,并且可以针对第二超声图像确定第二加权分量236。第一加权分量和第二加权分量可以取决于单个调谐参数α。
例如,第一加权分量可以等于第一调谐参数α,其中,0≤α≤1。在这种情况下,第二加权分量可以等于(1-α)。以这种方式,可以通过单个参数来控制第一加权分量和第二加权分量。该参数可以由图1的超声系统的用户例如借助于用户接口38来控制。用户接口可以包括适于更改α的值的表盘。通过在第一方向上转动表盘,可以增加α的值,并且通过在与第一方向相反的第二方向上转动表盘,可以减小α的值。这使得能够直接控制对第一超声图像和第二超声图像所应用的加权。替代地,用户接口可以包括滑块或数字接口以执行该功能。
另外,权重能够是深度相关的。例如,可以选择使用更多的处于较深深度处的原始(第一)超声图像和更多的处于较浅深度处的自适应波束形成的(第二)超声图像。在这种情况下,可以相应地提供深度相关的用户控件。
在部分240中,基于第一超声图像和第二超声图像以及加权来生成复合超声图像。
在步骤244中,对尚未经历自适应波束形成的第一超声图像应用第一加权分量α。在步骤246中,对已经经历自适应波束形成的第二超声图像应用第二加权分量(1-α)。完成这些步骤后,在步骤248中,将经加权的第一超声图像和经加权的第二超声图像相加以形成复合超声图像,如以下公式所示:
If=αIO+(1-α)IA,
其中:If是复合超声图像;α是第一加权成分;IO是第一(原始)超声图像;(1-α)是第二加权分量;并且IA是第二(自适应波束形成的)超声图像。
图3示出了图2的方法的实施例300。
该方法使得能够单独地在不同的空间频率下控制复合超声图像的生成,或者针对结构和散斑不同地控制复合超声图像的生成。通常,低空间频率包含处于图像的低回波区中的杂波、光栅波瓣和噪声伪影,而高空间频率包含散斑噪声和高分辨率目标。替代地,也能够利用保持分辨率的散斑平滑滤波器(例如,Lee滤波器)来完成结构与散斑之间的分离。
获得第一超声图像210和借助于自适应波束形成来生成第二超声图像220的初始步骤等效于图2所示的步骤。
在步骤310和320中,分别对第一超声图像和第二超声图像应用低通滤波器或散斑平滑滤波器。以这种方式,从原始的和自适应波束形成的图像生成包含低空间频率或结构信息的第一图像近似结果AO和第二图像近似结果AA
在步骤330中,基于第一图像近似结果和第一超声图像,通过从第一超声图像中减去第一图像近似结果来生成第一细节或散斑图像DO。换句话说,从第一超声图像中去除第一图像近似结果的低空间频率信息/结构,从而得到仅包含高空间频率信息/仅包含散斑的图像。
以类似的方式,在步骤340中,基于第二图像近似结果和第二超声图像,通过从第二超声图像中减去第二图像近似结果来生成第二细节图像。
在步骤342至348中,对第一图像近似结果和第二图像近似结果以及第一细节图像和第二细节图像应用加权分量。
在步骤342和344中,对第一图像近似结果应用第三加权分量,并且对第二图像近似结果应用第四加权分量。如参考图2所描述的,这些加权分量可以由单个调谐参数γ来控制。
在步骤346和348中,对第一细节图像应用第五加权分量,并且对第二细节图像应用第六加权分量。再一次,这些加权分量可以由单个独立的调谐参数β来控制。
换句话说,可以借助于调谐参数彼此独立地控制低空间频率和高空间频率的图像贡献。这可以提供对最终图像复合的高度控制,而无需用户的大量复杂的输入。
在步骤350中,将将加权的第一细节图像和经加权的第二细节图像以及经加权的第一图像近似结果和经加权的第二图像近似结果相加,从而生成复合超声图像,如以下公式所示:
If=γAO+(1-γ)AA+βDO+(1-β)DA
其中:γ是第三加权分量;AO是第一图像近似结果;(1-γ)是第四加权分量;AA是第二图像近似结果;β是第五加权分量;DO是第一细节图像;(1-β)是第六加权分量;并且DA是第二详细图像。
例如,当需要缩小时,可以优先考虑利用了自适应波束形成图像AA的低空间频率与原始图像DO的高空间频率的组合图像。
另外,可以为散斑抑制控制提供另一加权分量δ:
If=γAO+(1-γ)AA+δ(βDO+(1-β)DA)
其中,δ<1将有助于散斑衰减。
在实践中,经常需要优先考虑利用高对比度自适应波束形成图像的低频特征/结构和原始图像的高频特征,以免增加散斑噪声。考虑到这一点,可以利用γ≈0和β≈1来设置默认加权值。
替代地,在默认情况下,可以从原始图像获得高频/散斑并为用户提供选择以组合完整的原始的和自适应波束形成的图像,或者仅组合它们的低空间频率/结构分量。也就是说,可以在用户接口38上提供复选框或按钮,以使得用户能够在例如下面所示的两个操作之间进行选择。在这种情况下,可以通过用户接口上的表盘或滑块来控制调谐参数α/γ。
If=αIO+(1-α)IA(完整组合)
If=γAO+(1-γ)AA+DO(仅低频段的组合)
在初始化时,超声系统可以访问预定加权的数据库。然后,用户可以借助于用户接口来选择预定加权。该数据库可以被存储在内部(例如被存储在存储器中)或者被存储在外部(例如被存储在能经由互联网访问的服务器上)。
预定加权可以包括来自经验丰富的用户手动确定的加权,其在给定的成像场景中产生最佳的图像质量。另外,超声系统可以基于图像内容来检测当前成像场景,并且基于在相似成像场景中使用的优化加权来动态地调整当前加权。这可以通过在手动优化的情况下确定输入信号与输出加权之间的关系并使用该关系来确定针对当前输入信号的加权来执行。换句话说,超声系统可以基于图像的内容来调整加权,从而进一步提高该系统对于没有经验的用户的使用便利性。用户可以经由用户接口(例如经由按钮或复选框)激活或禁用该功能。
如上所述,实施例利用控制器来执行数据处理步骤。
可以利用软件和/或硬件以多种方式实施控制器以执行所需的各种功能。处理器是采用一个或多个微处理器的控制器的一个示例,该微处理器可以使用软件(例如,微代码)进行编程以执行所需的功能。然而,控制器也可以在采用或不采用处理器的情况下实施,并且还可以作为执行一些功能的专用硬件与执行其他功能的处理器(例如,一个或多个编程的微处理器和相关联的电路)的组合来实施。
可以在本公开内容的各种实施例中采用的控制器部件的示例包括但不限于常规的微处理器、专用集成电路(ASIC)和现场可编程门阵列(FPGA)。
在各种实施方式中,处理器或控制器可以与一个或多个存储介质(例如,易失性和非易失性计算机存储器,例如,RAM、PROM、EPROM和EEPROM)相关联。可以利用一个或多个程序对存储介质进行编码,这一个或多个程序当在一个或多个处理器和/或控制器上被运行时将以所需的功能执行。各种存储介质可以被固定在处理器或控制器内,或者可以是可移动的,从而存储在其上的一个或多个程序能够被加载到处理器或控制器中。
本领域技术人员通过研究附图、公开内容以及权利要求,在实践请求保护的发明时能够理解并实现对所公开的实施例的其他变型。在权利要求中,“包括”一词不排除其他元件或步骤,并且词语“一”或“一个”不排除多个。虽然某些措施被记载在互不相同的从属权利要求中,但是这并不指示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记都不应被解释为对范围的限制。

Claims (14)

1.一种用于控制复合超声图像的生成的方法(200),所述方法包括:
(210)获得第一超声图像;
(220)对所述第一超声图像应用自适应波束形成,从而生成第二超声图像;
(230)基于所述第一超声图像和所述第二超声图像来确定加权,其中,所述加权包括至少一个加权分量;并且
(240)基于所述第一超声图像和所述第二超声图像以及所述至少一个加权分量来生成所述复合超声图像,其中,所述至少一个加权分量和所述复合超声图像的所述生成是深度相关的。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述复合超声图像的所述生成包括:
对所述第一超声图像应用(244)第一加权分量(234);
对所述第二超声图像应用(246)第二加权分量(236);并且
对经加权的第一超声图像和经加权的第二超声图像进行求和(248),从而生成所述复合超声图像。
3.如权利要求2所述的方法,其中,所述第一加权分量和所述第二加权分量取决于第一调谐参数。
4.如权利要求1所述的方法,其中,所述方法还包括:
对所述第一超声图像和所述第二超声图像应用低通滤波器或散斑平滑滤波器,从而生成第一图像近似结果(310)和第二图像近似结果(320);
基于所述第一图像近似结果和所述第一超声图像来生成第一细节图像(330);并且
基于所述第二图像近似结果和所述第二超声图像来生成第二细节图像(340)。
5.如权利要求4所述的方法,其中,所述第一细节图像和所述第二细节图像的所述生成包括:
从所述第一超声图像中减去所述第一图像近似结果,从而生成所述第一细节图像;并且
从所述第二超声图像中减去所述第二图像近似结果,从而生成所述第二细节图像。
6.如权利要求4至5中的任一项所述的方法,其中,所述复合超声图像的所述生成包括:
对所述第一图像近似结果应用第三加权分量(342);
对所述第二图像近似结果应用第四加权分量(344);
对所述第一细节图像应用第五加权分量(346);
对所述第二细节图像应用第六加权分量(348);并且
对经加权的第一细节图像和经加权的第二细节图像以及经加权的第一图像近似结果和经加权的第二图像近似结果进行求和(350),从而生成所述复合超声图像。
7.如权利要求6所述的方法,其中,所述第三加权分量和所述第四加权分量取决于第二调谐参数,并且其中,所述第五加权分量和所述第六加权分量取决于第三调谐参数。
8.一种存储有计算机程序的计算机可读介质,所述计算机程序包括计算机程序代码单元,当所述计算机程序在计算机上运行时,所述计算机程序代码单元适于实施如权利要求1-7中的任一项所述的方法。
9.一种用于控制复合超声图像的生成的控制器,其中,所述控制器适于:
获得第一超声图像;
对所述第一超声图像应用自适应波束形成,从而生成第二超声图像;
基于所述第一超声图像和所述第二超声图像来确定加权,其中,所述加权包括至少一个加权分量,其中,所述至少一个加权分量是深度相关的;并且
基于所述第一超声图像和所述第二超声图像以及所述至少一个加权分量来生成所述复合超声图像。
10.一种超声系统(5),包括:
超声换能器阵列(100),其中,所述超声换能器阵列能够发出和接收超声信号;
信号处理器(22),其用于将所接收的超声信号编译成超声图像;
如权利要求9所述的控制器;
用户接口,其与所述控制器通信;以及
图像输出设备(40),其用于输出所述复合超声图像。
11.如权利要求10所述的系统,其中,所述控制器适于基于所述用户接口处的用户输入来更改所述加权。
12.如权利要求10或11所述的系统,其中,所述控制器还适于基于所述用户接口处的用户输入来控制不同深度处的不同加权分量。
13.如权利要求10或11所述的系统,其中,所述用户接口包括表盘或滑块。
14.如权利要求10或11所述的系统,其中,所述控制器适于从多个预定加权获得预定加权。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11408987B2 (en) * 2017-09-25 2022-08-09 Philips Image Guided Therapy Corporation Ultrasonic imaging with multi-scale processing for grating lobe suppression
US20230086332A1 (en) * 2020-02-12 2023-03-23 Mayo Foundation For Medical Education And Research High-Sensitivity and Real-Time Ultrasound Blood Flow Imaging Based on Adaptive and Localized Spatiotemporal Clutter Filtering
CN115251987B (zh) * 2022-08-22 2024-12-06 飞依诺科技股份有限公司 波束复合成像方法及超声成像设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1882849A (zh) * 2003-11-21 2006-12-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有图像帧速和/或平均回波样本数量的自适应选择的超声成像系统和方法
CN103536316A (zh) * 2013-09-22 2014-01-29 华中科技大学 一种空时平滑相干因子类自适应超声成像方法
CN104160423A (zh) * 2012-02-02 2014-11-19 华盛顿大学商业中心 用于抑制超声图像中的非稳定混响的滤波系统和方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6283919B1 (en) 1996-11-26 2001-09-04 Atl Ultrasound Ultrasonic diagnostic imaging with blended tissue harmonic signals
US6458083B1 (en) 1996-11-26 2002-10-01 Koninklijke Philips Electronics N.V. Ultrasonic harmonic imaging with adaptive image formation
US6013032A (en) 1998-03-13 2000-01-11 Hewlett-Packard Company Beamforming methods and apparatus for three-dimensional ultrasound imaging using two-dimensional transducer array
US5997479A (en) 1998-05-28 1999-12-07 Hewlett-Packard Company Phased array acoustic systems with intra-group processors
US6530885B1 (en) 2000-03-17 2003-03-11 Atl Ultrasound, Inc. Spatially compounded three dimensional ultrasonic images
US6443896B1 (en) 2000-08-17 2002-09-03 Koninklijke Philips Electronics N.V. Method for creating multiplanar ultrasonic images of a three dimensional object
US6468216B1 (en) 2000-08-24 2002-10-22 Kininklijke Philips Electronics N.V. Ultrasonic diagnostic imaging of the coronary arteries
US7744532B2 (en) * 2004-03-31 2010-06-29 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Coherence factor adaptive ultrasound imaging methods and systems
EP1842079A4 (en) 2004-12-30 2010-07-07 Crystalview Medical Imaging Lt WIRRWARR SUPPRESSION IN ULTRASONIC IMAGING SYSTEMS
WO2012049124A2 (en) * 2010-10-11 2012-04-19 B-K Medical Aps Methods and systems for producing compounded ultrasound images
JP6154375B2 (ja) * 2011-07-28 2017-06-28 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. 画像生成装置
WO2013038847A1 (ja) * 2011-09-15 2013-03-21 株式会社日立メディコ 超音波撮像装置
US20150025385A1 (en) * 2012-02-15 2015-01-22 Hitachi, Ltd Ultrasonic imaging device
WO2013128301A2 (en) 2012-02-29 2013-09-06 Crystalview Medical Imaging Limited Clutter suppression in ultrasonic imaging systems
JP6103857B2 (ja) * 2012-08-28 2017-03-29 キヤノン株式会社 被検体情報取得装置、表示方法、及びプログラム
JP6021520B2 (ja) 2012-08-28 2016-11-09 キヤノン株式会社 被検体情報取得装置、表示方法、及びプログラム
JP2015077216A (ja) 2013-10-16 2015-04-23 日立アロカメディカル株式会社 超音波診断装置
EP2868279A1 (en) * 2013-10-31 2015-05-06 Canon Kabushiki Kaisha Subject information acquisition apparatus
JP6171091B2 (ja) * 2014-04-28 2017-07-26 株式会社日立製作所 超音波撮像装置
JP6398614B2 (ja) * 2014-10-30 2018-10-03 セイコーエプソン株式会社 超音波測定装置、超音波診断装置及び超音波測定方法
EP3257446B1 (en) * 2015-02-12 2020-01-01 Hitachi, Ltd. Ultrasonic imaging device, method for adjusting inter-transmission weight
US11125866B2 (en) * 2015-06-04 2021-09-21 Chikayoshi Sumi Measurement and imaging instruments and beamforming method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1882849A (zh) * 2003-11-21 2006-12-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有图像帧速和/或平均回波样本数量的自适应选择的超声成像系统和方法
CN104160423A (zh) * 2012-02-02 2014-11-19 华盛顿大学商业中心 用于抑制超声图像中的非稳定混响的滤波系统和方法
CN103536316A (zh) * 2013-09-22 2014-01-29 华中科技大学 一种空时平滑相干因子类自适应超声成像方法

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