一種實時空間複合成像方法和系統、及其超聲成像系統的製作方法

2023-07-28 23:10:46

專利名稱：一種實時空間複合成像方法和系統、及其超聲成像系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及超聲成像系統中的空間複合技術，具體涉及一種實時空間複合成像方
法和系統、及其超聲成像系統。
背景技術：
在B型超聲成像中，圖像的質量受到斑點噪聲、聲影、超聲失落、混響等影響，這些 因素的產生機理各不相同，如斑點噪聲(Speckle Noise)由成像物中散射子的分布以及它 們到探頭的距離等因數綜合決定，使圖像上出現明暗交替的斑紋；超聲失落由於反射角較 大而使回波未能被探頭接收，在圖像上表現為組織界面的不連續；強回聲後面出現暗區即 聲影，使其中的細節不能被看清；垂直入射的超聲波在探頭和聲學界面之間形成多次反射 產生偽像(混響)等。多角度空間複合技術通過掃描線的多角度偏轉，從不同方向對目標 區域進行回波成像，獲得不同偏轉角度的組件圖像(Component Image)，這些組件圖像按照 一定的方法進行空間複合得到包含多角度信息的複合圖像。由於不同角度的入射引起的斑 點噪聲具有較弱的相關性，而目標信號則具有較強的相關性，因此多個組件圖像複合計算 後目標信號被增強，而斑點噪聲則相對減弱，從而提高圖像中目標的對比度。由於不同偏轉 角度產生的聲影和超聲失落區域不重疊，通過多角度組件圖像複合可以有效降低聲影和超 聲失落的影響。而混響通常產生在與聲束垂直的強反射界面的情況下，通過偏轉聲束，使得 聲束與該反射界面不垂直，從而避免了混響的產生，因此通過多角度組件圖像複合就可以 有效的降低混響的影響。由此可見，通過多角度空間複合可以減弱甚至消除這些圖像缺陷， 提高B型超聲圖像的質量。 為了使採樣到的超聲圖像實現更好的顯示，通常採用對所有偏轉角度的組件圖像 進行複合計算的方式。在早期的空間複合成像中，完成一個整周期的多角度成像後，對所有 偏轉角度的組件圖像進行複合計算輸出一個空間複合圖像，從而大大降低了顯示圖像的幀 率。但是，在複合多角度成像的時候需要進行掃描偏轉，為了使得同一成像目標在多個偏轉 角度的組件圖像中具有相同的坐標，該坐標通常定義為顯示器的顯示坐標，掃描線偏轉的 角度受到了顯示器顯示坐標的限制，通常在這些偏轉角度下無法獲得最優的組件圖像；而 且為了使得不同偏轉角度的組件圖像相匹配，不同偏轉角度信號的降採樣率也都不相同， 從而提高了電路實現的複雜度。可見，通常採用的這種空間複合成像方式不損失顯示幀率， 每獲得一個偏轉角度的組件圖像就進行一次複合計算，從而輸出一個空間複合圖像；而且 可以根據探頭的特性、掃描深度等要求選擇最優的掃描線偏轉角度，而不必依賴於顯示器 的顯示坐標，從而獲得最優的多角度圖像；另外不同偏轉角度的組件圖像採用統一的降採 樣率，利用數位訊號處理的方法實現目標在不同組件圖像中的匹配。 其實，為了提高圖像質量，現有技術要提高圖像成像幀率，但是並不是所有情況下 的顯示幀率都與成像幀率相同，比如，實際應用中顯示幀率可能低於成像幀率，也就是說實 際的實時性要求降低，這時如果還採用逐一組件圖像進行複合計算的方式的話，效率低、計 算複雜，而且沒有實際意義。於是就需要對現有的方式進行改進。

發明內容
本發明的目的在於提供了一種實時空間複合成像方法和系統、及其超聲成像系 統，其在實際顯示幀率低於成像幀率的情況下，進行有規律的選擇用以實現空間複合的組 件圖像，從而符合成像系統的顯示需要，減少計算的複雜度、節省資源，提高空間複合的效率。 為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案 本發明提供了一種實時空間複合成像方法，所述方法包括以下步驟
A，依次緩存預設幀數的圖像，形成成像幀序列； B，根據當前顯示幀率從所述成像幀序列中選擇用於進行空間複合的組件圖像；
C，利用被選的組件圖像進行空間複合處理，使複合幀率小於實際成像幀率。
本發明還提供了一種實時空間複合成像系統，所述系統包括用於控制系統進行 周期性多角度掃描的多角度掃描控制單元，用於存儲成像幀序列的緩存空間，用於對所述 成像幀序列中的圖像進行空間複合處理的複合處理單元，所述系統還包括一組件圖像選 擇單元，用於根據當前顯示幀率從所述成像幀序列中選擇用於進行空間複合的組件圖像，
並將被選出的組件圖像送入至所述複合處理單元。 基於上述系統，本發明還提供了一種超聲成像系統，所述系統包括探頭、接收波 束合成單元、複合成像控制器、發射波束合成單元、B信號處理單元、複合圖像處理單元、顯 示器以及顯示控制器，在所述B信號處理單元與複合圖像處理單元之間增加一組件圖像選 擇單元，用於根據當前顯示幀率從超聲成像系統緩存的成像幀序列中選擇用於進行空間復
合的組件圖像，並將被選出的組件圖像送入至所述複合圖像處理單元。 有益效果本發明的方法根據系統實時顯示的要求，從成像幀中選取某些幀進行 空間複合，並將結果進行實時顯示，使得複合幀率小於實際成像幀率，從而一方面滿足了系 統的實時性要求，另一方面節省資源、提高了空間複合的效率。另外，採用本發明技術的系 統可以直接通過修改軟體程序來實現，改進簡單，而且不涉及硬體的修改，降低了改造成 本，並且還能提供原有複合成像系統的自適應性。


圖1為現有的超聲成像系統結構示意圖；圖2為本發明空間複合成像方法的流程圖；圖3為實施例1中的配置方案的設置示意圖；圖4為實施例1的方法流程圖；圖5為實施例2的方法流程圖；圖6為實施例3的方法流程圖；圖7為採用本發明技術的超聲成像系統結構示意8為本發明的空間複合成像系統結構圖；圖9為實施例4的系統結構圖；圖10為實施例5的系統結構圖；圖11為實施例6的系統結構圖。
具體實施例方式
現有技術中每一個成像幀都需要進行複合，但在實際應用中，如果顯示幀率低於 成像幀率，那麼系統對實際成像的實時性要求降低，那麼就沒有必要對每個成像幀都去進 行複合，基於此點，本發明提出一種與顯示幀率相匹配的空間複合方法和裝置，即根據顯示 幀率按照一定的策略從存儲空間中選取組件圖像進行空間複合，從而提高空間複合的效 率，並滿足系統的不同實時顯示要求的需求。 如圖2所示，本發明提供的與顯示幀率相匹配的空間複合方法，其包括以下步驟
首先，依次緩存預設幀數的圖像，形成成像幀序列，這裡的成像幀序列包含至少一 個偏轉成像周期； 然後，根據當前顯示幀率從所述成像幀序列中選擇用於進行空間複合的組件圖像。 最後，利用被選的組件圖像進行空間複合處理，使複合幀率小於實際成像幀率。
以下就三種組件圖像的選擇規則進行詳細說明。 實施例l，根據當前的顯示幀率從緩存的成像幀序列中依次選取非連續的偏轉角 度圖像作為組件圖像，進行空間複合處理。 從緩存的成像幀序列中依次選取非連續的偏轉角度圖像可能存在多種配置方案， 比如每個偏轉成像周期內只用1個角度的圖像進行複合，每個偏轉成像周期內用兩個角度 的圖像進行複合等等，只要每個偏轉成像周期內用於複合的組件圖像小於複合幀數即可。 可見，這裡配置方案包括很多種，通常可以採用如下方式進行 首先，根據當前的顯示幀率、成像幀率以及複合幀數計算一配置索引值，該索引值 的計算公式如下所示 SelectType = [ (disp_frm_rate/imaging_frm_rate) XN] (1)
上式中，N表示當前的複合幀數，disp_frm_rate表示當前的顯示幀率，imaging— frm—rate表示當前的成像幀率，SelectType表示配置索引值，中括號為向上取整。這裡的 複合幀數是指用於一次複合的組件圖像的數目，比如3幀、5幀，但不限於此，其由具體應用 決定。 然後，從所述成像幀序列的每一個偏轉成像周期中，選取數目等於上述配置索引
值SelectType的組件圖像用於空間複合。為了使選擇的組件圖像在後續進行空間複合時
相對均勻，用於空間複合的組件圖像之間的時間間隔相對穩定，且較長時間內用於複合的
不同角度圖像數目基本相等，即在預設時間內，用於複合的屬於不同角度的組件圖像數目
相等，並且最好在一個空間複合周期內，選擇的組件圖像包含所有角度。 由於在實際操作時存在不同的顯示幀率及複合幀數，採用上述選擇規則時可能對
應有不同的用於選擇組件圖像的配置方案。為了滿足系統不同顯示幀率的需求，以及提高
系統的靈活性和自適應性，本發明可以預先設置不同的選擇組件圖像的配置方案，然後在
實際成像時根據當前顯示幀率確定某一配置方案，進行空間複合，提高系統的自適應性。其
過程如圖4所示，包括以下步驟 步驟201，選擇若干個初始配置索引值，且該初始配置索引值的值均小於複合幀 數。這裡的初始配置索引值等於每個偏轉成像周期中用於進行空間複合的組件圖像數目。例如，複合幀數為3時，上述初始配置索引值有兩種可能1或2 ;複合幀數為6時，上述初始
配置索引值可能為1、2、3、4、5五中情況。每一個初始配置索引值按照上述規則"從所述成
像幀序列的每一個偏轉成像周期中，選取數目等於初始配置索引值的組件圖像用於空間復 合"，對應有一種配置方案。 步驟202，在一個空間複合周期內的每一個偏轉成像周期中，選擇數目分別等於若 幹初始配置索引值的組件圖像用於空間複合，形成若干個配置方案，在每一個配置方案中 標記用於空間複合的組件圖像在空間複合周期內的位置； 步驟203，根據當前的顯示幀率、成像幀率以及複合幀數，計算與當前顯示幀率相 關的配置索引值，可參見上述公式(1); 步驟204，從所述若干個配置方案中，選擇初始配置索引值與計算獲得的配置索引 值相一致的配置方案。 步驟205，在成像時，依次緩存一定數目的組件圖像，形成成像幀序列，用於後續處 理；在這一步時，也可以按照空間複合周期的長度對接收到的成像幀進行循環編號，便於進 行後續的選擇。 步驟206，計算所述成像幀序列中圖像在當前空間複合周期內的位置編號，其計算 公式如下 curlndex 1 = curlndex-[curlndex/CycleLen] XCycleLen (2) 上式中，CycleLen為空間複合周期的長度；curlndex為從空間複合開始計算，當
前處理的圖像的位置編號；curlndex 1為當前的組件圖像在當前空間複合周期內的位置
編號；中括號為向下取整。 步驟207，根據計算的位置編號，查找步驟204中選擇出的配置方案，確定當前處 理的圖像是否用於空間複合；若是，則對該圖像執行步驟208 ;否則，對下一個組件圖像返 回步驟206。 步驟208，按照選擇的圖像進行後續空間複合的計算。 步驟209，判斷是否停止本次空間複合處理，若是則結束，否則，返回步驟205，直 到根據需要停止本次空間複合處理。 上述過程以3幀複合為例進行詳細說明。如圖3所示，為了實現相對均勻的複合， 3幀複合的配置方案可以有三種情況 (a)每個偏轉周期中只用1個角度進行複合，此時顯示幀率為成像幀率的1/3，即 初始配置索引值取l。如圖3(a)，其中的數字(1，2，3)為偏轉角度代號，T/F表示是否選擇 該幀進行複合。這種情況下，第一個偏轉周期選擇第1個角度圖像，第二個偏轉周期選擇第 2個角度圖像，第三個偏轉周期選擇第3個角度圖像來進行空間複合，相應的配置方案就為 TFF FTFFFT。這裡的"T"表示選擇用於複合，"F"表示不選擇。 (b)每個偏轉周期中用2個角度進行複合，此時顯示幀率為成像幀率的2/3，即初 始配置索引值取2。如圖3(b)，這種情況下，第一個偏轉周期選擇第1、2角度，第二個偏轉 周期選擇第1、3角度，第三個偏轉周期選擇第2、3角度圖像來進行空間複合，相應的配置方 案就為TTF TFT FFT。 (c)每個偏轉周期中3個角度都複合，此時顯示幀率等於成像幀率，即初始配置索 引值取3。如圖3(c)所示，這種情況下一個偏轉周期中的每一個角度都被選中進行複合，相應得配置方案就為TTT TTT TTT ;這種情況下與現有技術相同。在開始複合前，獲得系統顯示幀率disp_frm_rate和成像幀率imaging_frm_
rate，假設當前複合幀數為N(如N二 3，表示3幀複合)按上述公式(1)計算配置索引值
SelectType。如果SelectType為1，則選者第一個配置方案"TFF FTF FFT"，為2則選擇第
二個配置方案"TTF TFT FFT"，為3則選擇第三個配置方案"TTT TTT TTT"。 在配置方案確定了，那麼實際操作時就需要對接收的每一成像幀進行編號，以確
定待處理的圖像是否用於空間複合計算。 對於每一個成像幀通過下述公式(3)，按複合周期長度進行周期性循環編號
curlndex = prelndex+l (3) 公式(3)中的prelndex為從空間複合開始計算，上一幀的編號。在成像開始時， prelndex二0，對於當前成像幀通過公式(2)計算相應編號，根據編號和配置方案來判斷當 前幀是否可以輸入複合圖像處理模塊進行空間複合。例如，上述3幀複合的情況下，其複合 周期長度CycleLen為9幀(因為複合周期由多個偏轉成像周期組成，其長度為偏轉周期長 度的平方)，則從開始複合功能時算起，對每一個成像序列按照O 1 2 3 4 5 6 7 8，0 1 2 34 5 6 7 8，....；進行循環編號。上述公式(2)的第一個式子是當前圖像在成像幀中的排 列號，利用公式(3)進行循環編號，其實是一個求餘數的公式，如當前成像幀為開始複合後 的第13幀，則其編號為
13_[13/9] X9 = 13-1X9 = 4 假設採取的是配置方案"TFF FTF FFT"，則當前幀是不能被用於空間複合的；假設 採取的是配置方案"TTF TFT FFTT"，則當前幀是可被用於空間複合的。
實施例2，在一個空間複合周期內，以當前幀率為參考位置選擇一個偏轉成像周期 內的多幀偏轉角度圖像作為組件圖像，進行空間複合處理。如圖5所示，本實施例的具體過 程如下 步驟301，空間複合開啟； 步驟302，在成像時，依次緩存一定數目的圖像，形成成像幀序列，用於後續處理； 為了便於後續的選擇，存儲的成像幀序列至少包含數目等於兩倍的複合幀數的圖像，如進 行3幀複合，則至少存儲6幀，其中3幀用於當前的複合周期，3幀用於當前的成像偏轉周 期。 步驟303，標記當前成像幀； 步驟304，從成像幀序列中以標記的幀為參考位置，選取一個偏轉成像周期的多幀 圖像作為空間複合的組件圖像。其中，當空間複合周期長度等於偏轉成像周期長度時，選取 所述當前成像幀及其前面一個偏轉成像周期內的圖像作為組件圖像。 步驟305，按照顯示幀率，對選擇的組件圖像進行後續空間複合的計算。在進行空 間複合時， 一次複合只選一幀組件圖像，並和上次複合結果去複合。 步驟306，判斷是否完成一個複合周期的空間複合，若是，則在沒有停止本次空間 複合之前均可返回步驟303，在成像幀序列中標記當前成像幀，以標記幀為參考連續選取用 於下一個複合周期的圖像進行空間複合；若否，則返回步驟305，繼續進行空間複合。
從上述過程可以看出，每次連續選取一個周期的圖像用於空間複合，其中既可以 包含標記幀也可以不包含標記幀，此時標記幀與被選取組件圖像的相對位置可靈活設置。當前複合周期只包括一個偏轉成像周期時，在時間上可以早於當前偏轉成像周期，也可以 就是當前偏轉成像周期，如果顯示幀率等於成像幀率，則當前複合周期就是當前偏轉成像 周期。 實施例3，從緩存的成像幀序列中選擇當前空間複合角度所對應的最新幀作為組
件圖像，進行空間複合處理。這裡的最新幀是指在成像幀序列中標記每個偏轉角度的最新
幀，即每次有新成像幀時，根據該幀角度在成像幀序列中更新該角度的位置標記。這裡所述
的最新幀的位置標記過程可以在上述成像幀序列的緩存步驟中完成，如圖6所示 步驟401，緩存圖像C(i， j)，其中i表示為該圖像所屬的偏轉成像周期，j表示為
該圖像所屬的偏轉角度； 步驟402，將所述圖像C(i， j)標記為偏轉角度j的最新幀； 步驟403，判斷是否接收到偏轉成像周期i+n內的圖像C(i+n， j)，其中n為自然 數； 若是，則執行步驟404 ;若否，則執行步驟405 ; 步驟404，當接收到偏轉成像周期i+n內的圖像C(i+n， j)時，將所述圖像C(i+n， j)標記為偏轉角度j的最新幀。 步驟405，根據當前顯示幀率，確定空間複合所對應的偏轉角度。通常在顯示幀率 的控制下，每次複合時由超聲系統的複合角度控制器給出本次空間複合的偏轉角度j ;
步驟406，根據所述偏轉角度j，從所述成像幀序列中選擇該偏轉角度j的最新幀 作為本次空間複合的組件圖像，進行空間複合。 步驟407，判斷是否停止本次空間複合，若否，則將n+l，然後執行步驟403，若是， 則結束本次空間複合。 上述三種用於空間複合的組件圖像選擇方式的共同點就是根據顯示幀率從成像 幀序列中去選取當前複合用的組件圖像，該組件圖像一般情況下並不是當前的成像幀，這 樣就可以降低空間複合的幀率，而且本發明不是對每一個成像幀都去做空間複合。所以，本 發明組件圖像的原則就是按照顯示幀率去選擇，假設顯示幀率是34幀/秒，而成像幀率為 56幀/秒，如果不做組件選擇，空間複合的幀率必須為等於成像幀率即56幀/秒，在空間復 合處理較慢時就會導致不可控的丟幀，進行組件選擇後，空間複合的幀率遠遠小於56幀/ 秒，在34幀/秒左右。所以不管何種組件選擇方式，只要使空間複合的幀率小於成像幀率 就屬於本發明的發明構思。 基於上述方法的發明思想，本發明還提供了一種實時空間複合成像系統。如圖8 所示，傳統的複合成像系統包括 (1)多角度掃描控制單元700，其用於控制系統進行周期性的多角度掃描，通常包
括探頭、發射波束合成單元、複合成像控制器、接收波束合成單元、B信號處理單元等等，這
些均採用現有技術已有的組件。 (2)緩存空間800，用於存儲成像幀序列； (3)複合處理單元600，用於對所述成像幀序列中的圖像進行空間複合處理。 (4)組件圖像選擇單元500，其用於根據當前顯示幀率從所述成像幀序列中選擇
用於進行空間複合的組件圖像，並將被選出的組件圖像送入至複合處理單元600。 根據上述三個實施例的組件圖像的選擇規則，在系統中，組件圖像選擇單元也對應有三種不同的設置方式。 實施例4 :與上述實施例1的方法相對應，如圖9所示，本實施例中的的組件圖像 選擇單元500包括 索引值計算單元502，用於根據當前的顯示幀率、成像幀率以及複合幀數，計算與 當前顯示幀率相關的配置索引值； 查找單元501 ，用於從所述成像幀序列的每一個偏轉成像周期中，選擇數目等於所 述配置索引值的圖像作為組件圖像，並將被選出的組件圖像依次送入至所述複合處理單元 600。 其中，為了使系統能適應多種顯示幀率的需求，提高系統的靈活性，則可以根據預 設的配置索引值預先設置多個配置方案，然後依據實際的顯示幀率進行選擇，那麼所述組 件圖像選擇單元500還包括 配置方案組單元503，用於存儲若干個配置方案，在每一個配置方案中，標記有用 於空間複合的組件圖像在一個空間複合周期內的位置，且在一個空間複合周期內的每一個 偏轉成像周期中組件圖像的數目等於預設的初始配置索引值； 位置編號計算單元504，用於計算所述成像幀序列中圖像在當前空間複合周期內 的位置編號； 所述查找單元501包括第一查詢模塊511和第二查詢模塊521 ; 所述第一查詢模塊511用於根據計算獲得的配置索引值查找所述配置方案組單
元中存儲的配置方案，獲得所述初始配置索引值與所述配置索引值相一致的配置方案； 所述第二查詢模塊521用於根據計算獲得的位置編號查找所述第一查詢模塊獲
得的配置方案，確定當前處理的圖像是否用於空間複合，將確定組件圖像依次送至所述復
合處理單元600。 本實施例中的各個單元的具體實現方式可以參見上述實施例1的相關說明，在此 不作重複說明。 實施例5 :與上述實施例2的方法相對應，如圖10所示，本實施例中的的組件圖像 選擇單元500包括 顯示幀率控制器534，用於按照當前顯示幀率的頻率發出控制信號； 當前幀標記單元531，用於根據所述顯示幀率控制器534發出的控制信號，標記當
前成像幀； 選擇單元532，用於從所述成像幀序列中以標記的幀為參考位置，選取一個偏轉成 像周期的多幀圖像作為空間複合的組件圖像； 發送單元533 ，用於根據所述顯示幀率控制器發出的控制信號，將所述選擇單元輸 出的組件圖像依次送至所述複合處理單元600。本實施例中的各個單元的具體實現方式可 以參見上述實施例2的相關說明，在此不作重複說明。 實施例6 :與上述實施例3的方法相對應，如圖11所示，本實施例中的的組件圖像 選擇單元500包括 角度最新幀標記單元551，用於根據所述多角度掃描控制單元700輸出的偏轉角 度，分別標記所述成像幀序列中各偏轉角度所對應的最新幀的位置； 篩選單元552，用於根據所述多角度掃描控制單元輸出的當前偏轉角度，從所述成像幀序列中選擇該角度所對應的最新幀，作為組件圖像； 顯示幀率控制單元554，用於按照當前顯示幀率的頻率發出控制信號；
發送模塊553，用於根據所述顯示幀率控制單元554發出的控制信號，將所述篩選 單元552輸出的組件圖像依次送至所述複合處理單元600。本實施例中的各個單元的具體 實現方式可以參見上述實施例3的相關說明，在此不作重複說明。 根據上述圖8所示的結構，其主要應用到超聲成像系統中，可以主要包括以下結 構，如圖7所示，超聲成像系統包括探頭、接收波束合成單元、複合成像控制器、發射波束 合成單元、B信號處理單元、複合圖像處理單元、複合成像控制器、顯示器以及數字掃描變 換DSC等等。其中，B信號處理單元是指通過匹配濾波、對數壓縮、包絡提取、數字掃描變換 DSC等環節將射頻信號變換為可顯示的黑白圖像，空間複合的掃描控制通過複合成像控制 器去獲得周期性偏轉掃描，並經過基本的B信號處理轉化為可顯示的圖像。採用本發明方 法的超聲成像系統，特在B信號處理單元與複合圖像處理單元之間增加一個組件圖像選擇 單元，用於根據當前顯示幀率從超聲成像系統存儲的成像幀序列中選擇用於進行空間複合 的組件圖像，並將被選出的組件圖像依次送入至所述複合圖像處理單元。至於組件圖像選 擇單元的具體實現方式可參見上述實施例4至實施例6。 綜上所述，本發明提供了用於空間複合的組件圖像的選擇功能，特別可以應用在 實際顯示幀率小於實際成像幀率的系統上。並且，在組件圖像選擇功能中能根據系統當前 的成像幀率、顯示幀率、複合幀數等信息，按照多種選取技術來選取組件圖像，被選擇了的 組件圖像需要將它們按照顯示幀率依次進行空間複合處理，其目的是為了實現複合幀率小 於實際成像幀率。本發明所採用的空間複合處理方法可以參見現有技術中的相關空間複合 計算方法，比如，將送入的用於空間複合的組件圖像與複合處理緩存中保存的同角度圖像 進行差分運算，獲得該角度上掃描的新信息，將這些信息按照其實際的空間位置及特定的 加權方式融合到空間複合圖像中，最後將空間複合圖像顯示出來。 本發明的方法主要應用於超聲成像系統中，圖l給出了現有的複合成像系統框 圖，而採用本發明的超聲成像系統如圖8所示，對比圖1和圖8，即可看出，與現有技術相比， 本發明通過複合組件圖像選取技術改變了現有技術按照系統成像幀率進行複合的實時空 間複合方式，並按照顯示幀率的要求來進行空間複合，在滿足系統實時顯示的前提下，節省 系統資源，提高了空間複合效率。本發明在系統上的改進均可以通過軟體編程來實現，而且 本發明的程序修改不涉及硬體的改進，降低了改造成本，並且還能提供原有複合成像系統 的自適應性。 上述各具體步驟的舉例說明較為具體，並不能因此而認為是對本發明的專利保護 範圍的限制，本發明的專利保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求
一種實時空間複合成像方法，其特徵在於，所述方法包括以下步驟A，依次緩存預設幀數的圖像，形成成像幀序列；B，根據當前顯示幀率從所述成像幀序列中選擇用於進行空間複合的組件圖像；C，利用被選的組件圖像進行空間複合處理，使複合幀率小於實際成像幀率。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述成像幀序列包含至少一個偏轉成像 周期。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述步驟C中，所述被選的組件圖像按照 當前顯示幀率依次進行空間複合處理。
4. 根據權利要求1、2或3所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中，根據當前的顯示幀 率從所述成像幀序列中依次選取非連續的偏轉角度圖像作為組件圖像。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中，從所述成像幀序列的每一 個偏轉成像周期中，選擇數目等於一配置索引值的組件圖像用於空間複合，該配置索引值 由當前的顯示幀率、成像幀率以及複合幀數決定。
6. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中，在預設時間內，用於複合的 屬於不同角度的組件圖像數目相等。
7. 根據權利要求5或6所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中，在一個空間複合周期 內，選擇的組件圖像包含所有角度。
8. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述配置索引值的計算公式如下所示 SelectType = [(disp—frm—rate/imaging—frm—rate)XN]上式中，N表示當前的複合幀數，disp_frm_rate表示當前的顯示幀率，imaging_frm_ rate表示當前的成像幀率，SelectType表示所述配置索引值，中括號為向上取整。
9. 根據權利要求5所述的方法，其特徵在於，所述步驟A之前包括以下步驟 Dl，選擇若干個初始配置索引值，且該初始配置索引值的值均小於複合幀數； D2、在一個空間複合周期內的每一個偏轉成像周期中，選擇數目分別等於上述若干初始配置索引值的組件圖像用於空間複合，形成若干個配置方案，在每一個配置方案中標記 用於空間複合的組件圖像在空間複合周期內的位置；D3、根據當前顯示幀率、成像幀率以及複合幀數，計算與當前顯示幀率相關的配置索引值；D4、從所述若干個配置方案中，選擇初始配置索引值與計算獲得的配置索引值相一致 的配置方案；所述步驟B包括以下步驟Bll，計算所述成像幀序列中圖像在當前空間複合周期內的位置編號； B12，根據選擇的配置配置方案以及圖像的位置編號，確定當前處理圖像是否用於空間 複合。
10. 根據權利要求9所述的方法，其特徵在於，所述步驟B11中位置編號的計算公式如下curlndex 1 = curlndex-[curlndex/CycleLen]XCycleLen上式中，CycleLen為空間複合周期的長度；curlndex為從空間複合開始計算，當前處 理的圖像的位置編號；curlndex 1為當前處理的圖像在當前空間複合周期內的位置編號；中括號為向下取整。
11. 根據權利要求1 、2或3所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中，在一個空間複合周 期內，以當前成像幀為參考位置選擇一個偏轉成像周期內的多幀偏轉角度圖像作為組件圖 像。
12. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，所述成像幀序列至少包含數目等於兩 倍的複合幀數的圖像。
13. 根據權利要求11所述的方法，其特徵在於，當空間複合周期長度等於偏轉成像周 期長度時，選取所述當前成像幀及其前面一個偏轉成像周期內的圖像作為組件圖像。
14. 根據權利要求1 、2或3所述的方法，其特徵在於，所述步驟B中，從所述成像幀序列 中選擇當前空間複合角度所對應的最新幀作為組件圖像。
15. 根據權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述步驟A中包括以下步驟 Al、緩存圖像C(i， j)，其中i表示為該圖像所屬的偏轉成像周期，j表示為該圖像所屬的偏轉角度；A2、將所述圖像C(i， j)標記為偏轉角度j的最新幀；A3、當接收到偏轉成像周期i+n內的圖像C(i+n，j)時，將所述圖像C(i+n， j)標記為偏 轉角度j的最新幀，n為自然數。
16. 根據權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述步驟B包括以下步驟 根據當前顯示幀率，確定空間複合所對應的偏轉角度；根據所述偏轉角度，從所述成像幀序列中選擇該偏轉角度的最新幀進行空間複合。
17. —種實時空間複合成像系統，所述系統包括用於控制系統進行周期性多角度掃 描的多角度掃描控制單元，用於存儲成像幀序列的緩存空間，用於對所述成像幀序列中的 圖像進行空間複合處理的複合處理單元，其特徵在於，所述系統還包括一組件圖像選擇單元，用於根據當前顯示幀率從所述成像幀序列中選擇用於進行空間 複合的組件圖像，並將被選出的組件圖像依次送入至所述複合處理單元。
18. 根據權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述組件圖像選擇單元包括 索引值計算單元，用於根據當前的顯示幀率、成像幀率以及複合幀數，計算與當前顯示幀率相關的配置索引值；查找單元，用於從所述成像幀序列的每一個偏轉成像周期中，選擇數目等於所述配置 索引值的圖像作為組件圖像，並將被選出的組件圖像依次送入至所述複合處理單元。
19. 根據權利要求18所述的系統，其特徵在於，所述組件圖像選擇單元還包括 配置方案組單元，用於存儲若干個配置方案，在每一個配置方案中，標記有用於空間複合的組件圖像在一個空間複合周期內的位置，且在一個空間複合周期內的每一個偏轉成像 周期中組件圖像的數目等於預設的初始配置索引值；位置編號計算單元，用於計算所述成像幀序列中圖像在當前空間複合周期內的位置編號；所述查找單元包括第一查詢模塊和第二查詢模塊；所述第一查詢模塊用於根據計算獲得的配置索引值查找所述配置方案組單元中存儲 的配置方案，獲得所述初始配置索引值與所述配置索引值相一致的配置方案；所述第二查詢模塊用於根據計算獲得的位置編號查找所述第一查詢模塊獲得的配置方案，確定當前處理的圖像是否用於空間複合，將確定的組件圖像依次送至所述複合處理 單元。
20. 根據權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述組件圖像選擇單元包括 顯示幀率控制器，用於按照當前顯示幀率的頻率發出控制信號；當前幀標記單元，用於根據所述顯示幀率控制器發出的控制信號，標記當前成像幀； 選擇單元，用於從所述成像幀序列中以標記的幀為參考位置，選取一個偏轉成像周期的多幀圖像作為空間複合的組件圖像；發送單元，用於根據所述顯示幀率控制器發出的控制信號，將所述選擇單元輸出的組 件圖像依次送至所述複合處理單元。
21. 根據權利要求17所述的系統，其特徵在於，所述組件圖像選擇單元包括 角度最新幀標記單元，用於根據所述多角度掃描控制單元輸出的偏轉角度，分別標記所述成像幀序列中各偏轉角度所對應的最新幀的位置；篩選單元，用於根據所述多角度掃描控制單元輸出的當前偏轉角度，從所述成像幀序 列中選擇該角度所對應的最新幀，作為組件圖像；顯示幀率控制單元，用於按照當前顯示幀率的頻率發出控制信號；發送模塊，用於根據所述顯示幀率控制單元發出的控制信號，將所述篩選單元輸出的 組件圖像依次送至所述複合處理單元。
22. —種超聲成像系統，所述系統包括探頭、接收波束合成單元、複合成像控制器、發 射波束合成單元、B信號處理單元、複合圖像處理單元、顯示器以及顯示控制器，其特徵在 於，在所述B信號處理單元與複合圖像處理單元之間增加一組件圖像選擇單元，用於根據 當前顯示幀率從超聲成像系統緩存的成像幀序列中選擇用於進行空間複合的組件圖像，並 將被選出的組件圖像依次送入至所述複合圖像處理單元。
全文摘要
本發明公開了一種實時空間複合成像方法和系統、及其超聲成像系統，所述方法包括以下步驟A，依次緩存預設幀數的圖像，形成成像幀序列；B，根據當前顯示幀率從所述成像幀序列中選擇用於進行空間複合的組件圖像；C，利用被選的組件圖像進行空間複合處理，使複合幀率小於實際成像幀率。本發明在實際顯示幀率低於成像幀率的情況下，進行有規律的選擇用以實現空間複合的組件圖像，從而符合成像系統的顯示需要，減少計算的複雜度、節省資源，提高空間複合的效率。
文檔編號A61B8/14GK101711686SQ20081021665
公開日2010年5月26日 申請日期2008年10月7日 優先權日2008年10月7日
發明者張羽, 王勇, 項崢 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司