专利名称：一种多波束逐点聚焦延时参数处理方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波技术领域，特别涉及一种多波束逐点聚焦延时参数处理方法及装置。
背景技术：
临床医学设备大多要求数字超声影像系统能够具有高帧频的实时成像性能。但是在传统的单波束合成技术中，图像的帧频受到超声传播速度和探测深度的限制，往往无法满足许多疾病诊断的要求。目前在保证图像质量的前提下，提高图像帧频的方法往往是采用数字多波束合成技术。该技术主要是通过特殊设计的发射-接收方式，利用一次发射合成N根波束，(从理论上讲)便可将帧频提高N倍。由于接收动态聚焦的采用，图像的横向分辨率有了显著的提高。然而在这个过程中，聚焦延时参数的存储量也将显著扩大，最终将直接导致硬件系统的复杂度和硬件资源消耗的增加，使得多波束逐点聚焦具有相当大的技术难度。为了实现高精度的逐点聚焦，必须解决聚焦延时参数实时生成的问题。而解决该问题主要采用对聚焦延时参数进行存储的方式。但是，由于参数的存储量很大，采用此方式将会导致存储器数目和硬件复杂度的急剧增加，在工程实现中存在一定的难度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多波束逐点聚焦延时参数处理方法及装置，具体实施方案如下一种多波束逐点聚焦延时参数处理方法，包括确定η条扫描线的中心对称线；为所述η条扫描线设置等分虚拟点，将探头的每个阵元进行η等分，相邻等分虚拟点间的距离为Cltl，并在第一个等分虚拟点之前和最后一个等分虚拟点之后距离为Cltl的位置处，添加补充虚拟点，所述虚拟点沿位于中心阵元的中心虚拟点对称；分别确定各条扫描线对应的等效虚拟点集合，所等效虚拟点为，与中心对称线的距离等于该扫描线到某个阵元的距离的虚拟点，所述等效虚拟点集合为，与中心对称线的距离分别等于该扫描线到各个阵元的距离的等效虚拟点的集合；综合所述各条扫描线对应的等效虚拟点集合，确定与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合；计算所述中心对称线到与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个所述等效虚拟点的延时参数，并存储，所述存储的中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个等效虚拟点的延时参数用于，获得每一条扫描线对应各个阵元的延迟参数。优选的，所述分别确定各条扫描线对应的等效虚拟点集合的过程包括依次确定位于所述中心对称线一侧的扫描线对应的等效虚拟点集合；
依据所述扫描线的中心对称性以及虚拟点的中心对称性，确定所述中心对称线另一侧扫描线对应的等效虚拟点集合。优选的，所述计算中心对称线到所述与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个等效虚拟点的延时参数的过程包括计算所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中相邻等效虚拟点间的相对延时参数；计算所述中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中第一个等效虚拟点的延时参数。优选的，所述计算中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中各个等效虚拟点的延时参数的过程还包括依据相邻相对延时时间的差值确定量化参数；利用所述量化参数对所述相对延时时间进行量化取整。优选的，所述存储过程包括存储所述取整后的相对延时时间、量化参数以及所述中心对称线到所述等效虚拟点集合中第一个等效虚拟点的延时参数。优选的，所述获得每一条扫描线对应各个阵元的延迟参数的过程包括确定所述扫描线所对应的等效虚拟点集合，并确定所述等效虚拟点集合中的等效虚拟点；依据所述存储的中心对称线到与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个等效虚拟点的延时参数，获取所述中心对称线到所述扫描线所对应的等效虚拟点集合中的等效虚拟点的延时参数。一种多波束逐点聚焦延时参数处理装置，包括接收通道，用于接收η条扫描线；与所述接收通道相连的处理器，用于确定η条扫描线的中心对称线，为所述η条扫描线设置等分虚拟点，将探头的每个阵元进行η等分，相邻等分虚拟点间的距离为Cltl，并在第一个等分虚拟点之前和最后一个等分虚拟点之后距离为Cltl的位置处，添加补充虚拟点， 所述虚拟点沿位于中心阵元的中心虚拟点对称，分别确定各条扫描线对应的等效虚拟点集合，所等效虚拟点为，与中心对称线的距离等于该扫描线到某个阵元的距离的虚拟点，所述等效虚拟点集合为，与中心对称线的距离分别等于该扫描线到各个阵元的距离的等效虚拟点的集合，综合确定单元，用于综合所述各条扫描线对应的等效虚拟点集合，确定与所述η 条扫描线对应的等效虚拟点集合；与所述处理器相连的计算器，用于计算所述中心对称线到与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个所述等效虚拟点的延时参数；与所述计算器相连的存储器，用于存储所述中心对称线到与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个所述等效虚拟点的延时参数，所述存储的中心对称线到所述η 条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个等效虚拟点的延时参数用于，获得每一条扫描线对应各个阵元的延迟参数。优选的，所述计算器包括相对延时参数计算模块，用于计算所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中相邻等效虚拟点间的相对延时参数；第一等效虚拟点的延时参数计算模块，用于计算所述中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中第一个等效虚拟点的延时参数。优选的，所述计算器还包括量化参数确定模块，用于依据相邻相对延时时间的差值确定量化参数；取整模块，用于利用所述量化参数对所述相对延时时间进行量化取整。优选的，所述存储器，还用于存储所述取整后的相对延时时间、量化参数以及所述中心对称线到所述等效虚拟点集合中第一个等效虚拟点的延时参数。本发明实施例公开的多波束逐点聚焦延时参数处理方法，利用扫描线的对称性和虚拟点的对称性，将多条扫描线的聚焦延时参数的计算转换为中心对称线到等效虚拟点的聚焦延时参数计算，大大简化了计算复杂度，并且，只需保存中心对称线到特殊等效虚拟点的聚焦延时参数，缩小了参数的存储量，避免了为实现高精度的逐点聚焦，对聚焦延时参数进行存储时，导致存储器数目和硬件复杂度的急剧增加，在工程实现中难度大的问题。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例公开的一种多波束逐点聚焦延时参数处理方法的流程图；图2为本发明实施例公开的8阵元平阵探头聚焦示意图；图3为图2中8阵元平阵探头聚焦等效转换示意图；图4为第i阵元的延时时间函数示意图；图5为第i阵元的相对延时时间函数示意图；图6为本发明实施例公开的计算中心对称线到所述等效虚拟点集合中每个等效虚拟点的延时参数的流程图；图7为本发明实施例公开的多波束逐点聚焦延时参数处理装置的结构示意图；图8为本发明实施例公开的计算器的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明实施例公开了一种多波束逐点聚焦延时参数处理方法，其具体流程如图1 所示，包括步骤S11、确定η条扫描线的中心对称线；η为大于的整数，如果当前的η为偶数，则中心对称线为根据当前的扫描线确定出的一条虚拟扫描线，如果当前的η为奇数，则中心对称线为η条扫描线中位于中间位置的扫描线。中心对称线两侧的扫描线对称。本实施例中的扫描线为4条，如图2所示，4条实线 1、2、3、4为4条扫描线，虚线0为中心对称线，阵元数为8。步骤S12、为所述η条扫描线设置等分虚拟点，将探头的每个阵元进行η等分，相邻等分虚拟点间的距离为Cltl，并在第一个等分虚拟点之前和最后一个等分虚拟点之后距离为 do的位置处，添加补充虚拟点，所述虚拟点沿位于中心阵元的中心虚拟点对称；根据扫描线的数量将阵元进行等分，并设置好虚拟点。如图2中8阵元平阵探头聚焦示意图所示，阵元数目为8个，将每个阵元分为四等份，相邻等分虚拟点间的距离为Cltl， 假设阵元间距D0为0. 48mm,则虚拟点间距d0 = D0/4 = 0. 12mm,共需要33个等分虚拟点， 然后在第一个等分虚拟点之前和最后一个等分虚拟点之后距离为Cltl的位置处，添加补充虚拟点，则共有35个虚拟点。这35个虚拟点沿第18个虚拟点左右对称。步骤S13、分别确定各条扫描线对应的等效虚拟点集合，所等效虚拟点为，与中心对称线的距离等于该扫描线到某个阵元的距离的虚拟点，所述等效虚拟点集合为，与中心对称线的距离分别等于该扫描线到各个阵元的距离的等效虚拟点的集合；如图2所示，M点为0号线上任意一点，P点为1号线上一点，Q点为2号线上一点， M点、P点和Q点到阵元的垂直距离相等。由图2可以看出，P、Q点到1 8号阵元的聚焦延时时间为
Tp = {τρ 4,Tp S,...,Tp 32}_f公式(1) TQ =P点到1阵元的距离(即P点到4号虚拟点的距离)等于M点到7号虚拟点的距离；P点到2阵元的距离(即P点到8号虚拟点的距离)等于M点到11号虚拟点的距离； P点到8阵元的距离(即P点到32号虚拟点的距离)等于M点到35号虚拟点的距离。所以，P点到8个阵元的距离分别等于M点到7、11、15、19、23、27、31和35号虚拟点的距离， 即Tp= τΜ= (Tm7, τΜ11, ···, τΜ>35} 公式(2)由此可以得出，1号扫描线对应的等效虚拟点集合为(7、11、15、19、23、27、31、35)同理，2号扫描线上0点到8个阵元的距离分别等于11点到5、9、13、17、21、25、29 和33号虚拟点的距离，即Tq= τΜ= {τΜ5，τΜ9， ...，τ Μ33} 公式(3)2号扫描线对应的等效虚拟点集合为(5、9、13、17、21、25、29、33)。本实施例中，可以按照上述方式，依次确定第3号和第4号扫描线的等效虚拟点集合，同时也可以按照下述方式，确定第3号和第4号扫描线的等效虚拟点集合。由于第3号和第4号扫描线沿中心对称线分别与第2号和第1号扫描线对称，而虚拟点同样沿第18个虚拟点对称，因此可以推断出，第3号扫描线的等效虚拟点集合内的等效虚拟点与第2号扫描线对应的等效虚拟点集合对称。因为第2号扫描线的等效虚拟点集合为(5、9、13、17、21、25、四、33)贝"J，第3号扫描线对应的等效虚拟点集合为(31、27、23、 19、15、11、7、3)，按照各个等效虚拟点所在的阵元的位置从左到右进行排序，则可以得到第 3号扫描线对应的等效虚拟点集合(3、7、11、15、19、23、27、31)将上述过程进行概括，则为依次确定位于所述中心对称线一侧的扫描线对应的等效虚拟点；
依据所述扫描线的中心对称性以及虚拟点的中心对称性，确定所述中心对称线另一侧扫描线对应的等效虚拟点。步骤S14、综合所述各条扫描线对应的等效虚拟点集合，确定与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合；经过上述过程可以发现，上述2条扫描线的等效虚拟点集合中有重合的等效虚拟点，因此，将其进行汇总后，发现，如果需要获得第1、2号扫描线的聚焦延时参数，只需计算 M 点到 5、7、9、11、13、15、17、19、23、25、27、29、31、33 和 35 号虚拟点的延时参数。而根据上述步骤中扫描线的对称性和虚拟点的对称性，第3、4号扫描线的聚焦延时参数可以从上述计算出的延时参数中获得。例如，第3号扫描线到第一个阵元的聚焦延时参数为中心对称线到第3号虚拟点的延时参数，而第3号虚拟点与第33号虚拟点对称， 因此第3号扫描线到第一个阵元的聚焦延时参数为中心对称线到第33号虚拟点的聚焦延时参数。此时可以确定4条扫描线对应的等效虚拟点集合为(5、7、9、11、13、15、17、19、23、 25、27、29、31、33 和 35)。进一步的，本实施例中，同样可以利用虚拟点的对称性，将上述等效虚拟点集合中的第5、7、9、11、13、15、17、19、23、25、27、29、31、33和35号虚拟点全部转换为位于第18号虚拟点左侧或者右侧的虚拟点，例如，35号虚拟点与1号虚拟点对称，则M点到35号虚拟点的延时参数等于M点到1号虚拟点的延时参数。根据上述过程，可以看出，与19号虚拟点对称的为第17号虚拟点，与第23号虚拟点对称的为第13号虚拟点，与第25号虚拟点对应的为第11号虚拟点，与第27号虚拟点对应的为第9号虚拟点，与第四号虚拟点对应的为第7号虚拟点，与第31号虚拟点对应的为第5号虚拟点，而与第33号虚拟点对应的为第3 号虚拟点，综上，可以将M点到第5、7、9、11、13、15、17、19、23、25、27、四、31、33和；35号虚拟点的聚焦延时参数等效为，M点到第1、3、5、7、9、11、13、15和17号点的延时参数。此时，可以确定4条扫描线对应的等效虚拟点集合为(1、3、5、7、9、11、13、15和17)步骤S15、计算所述中心对称线到与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个所述等效虚拟点的延时参数，并存储，所述存储的中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个等效虚拟点的延时参数用于，获得每一条扫描线对应各个阵元的延迟参数。。根据以上分析我们可以得出4条扫描线对应的等效虚拟点集合。本步骤中，分别计算中心对称线到4条扫描线对应的等效虚拟点集合中各个等效虚拟点的延时参数，并将计算结果进行存储。存储的聚焦延时参数用于在逐点聚焦过程中，获得每一条扫描线对应各个阵元的延迟参数。具体的过程可以包括确定所述扫描线到各个阵元的距离所对应的等效虚拟点集合，并确定所述等效虚拟点集合中的等效虚拟点；依据所述存储的中心对称线到各个所述等效虚拟点的延时参数，获取所述中心对称线到所述等效虚拟点集合中的等效虚拟点的延时参数。以第2号扫描线为例，其等效虚拟点集合为(5、9、13、17、21、25、29、33)，则从上述
计算存储的对称线到各个等效虚拟点的延时参数中，获得其集合内各个等效虚拟点的聚焦延时参数。经过上述过程可以实现，将多波束逐点聚焦延时参数的计算过程转换为中心对称线到虚拟点的聚焦延时参数的计算。并将计算的结果进行存储，以便于后续可以利用存储的结果，依据上述对称特性，得到每一条扫描线对应各个阵元的聚焦延时参数。图3为图2中8阵元平阵探头聚焦等效转换示意图，d = D0/2 = 0. 24mm，并且图 3中N点到阵元中心的距离与图2中M点到阵元中心的距离相等，所以图2中1、3、5、7、9、 11、13、15和17点到M的距离与图3中1 9阵元到N点的距离分别相等，即有Tft2^1 = xNji i = 1,2, -,9 公式所以，对图2中四波束聚焦延时参数的计算可以转换为对图3中单波束聚焦延时参数的计算。设F为焦距(从子阵中心到焦点N的距离)，探测深度L为240mm，超声波在人体软组织中的平均速度c为1540m/s，相邻阵元之间的距离为原阵元间距的1/2，d = 0. 24mm, 可以得出第i阵元与聚焦中心线之间的距离 为
权利要求
1.一种多波束逐点聚焦延时参数处理方法，其特征在于，包括 确定η条扫描线的中心对称线；为所述η条扫描线设置等分虚拟点，将探头的每个阵元进行η等分，相邻等分虚拟点间的距离为Cltl，并在第一个等分虚拟点之前和最后一个等分虚拟点之后距离为Cltl的位置处， 添加补充虚拟点，所述虚拟点沿位于中心阵元的中心虚拟点对称；分别确定各条扫描线对应的等效虚拟点集合，所等效虚拟点为，与中心对称线的距离等于该扫描线到某个阵元的距离的虚拟点，所述等效虚拟点集合为，与中心对称线的距离分别等于该扫描线到各个阵元的距离的等效虚拟点的集合；综合所述各条扫描线对应的等效虚拟点集合，确定与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合；计算所述中心对称线到与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个所述等效虚拟点的延时参数，并存储，所述存储的中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个等效虚拟点的延时参数用于，获得每一条扫描线对应各个阵元的延迟参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分别确定各条扫描线对应的等效虚拟点集合的过程包括依次确定位于所述中心对称线一侧的扫描线对应的等效虚拟点集合； 依据所述扫描线的中心对称性以及虚拟点的中心对称性，确定所述中心对称线另一侧扫描线对应的等效虚拟点集合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算中心对称线到所述与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个等效虚拟点的延时参数的过程包括计算所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中相邻等效虚拟点间的相对延时参数； 计算所述中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中第一个等效虚拟点的延时参数。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述计算中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中各个等效虚拟点的延时参数的过程还包括依据相邻相对延时时间的差值确定量化参数； 利用所述量化参数对所述相对延时时间进行量化取整。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述存储过程包括存储所述取整后的相对延时时间、量化参数以及所述中心对称线到所述等效虚拟点集合中第一个等效虚拟点的延时参数。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，所述获得每一条扫描线对应各个阵元的延迟参数的过程包括确定所述扫描线所对应的等效虚拟点集合，并确定所述等效虚拟点集合中的等效虚拟占.依据所述存储的中心对称线到与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个等效虚拟点的延时参数，获取所述中心对称线到所述扫描线所对应的等效虚拟点集合中的等效虚拟点的延时参数。
7.一种多波束逐点聚焦延时参数处理装置，其特征在于，包括 接收通道，用于接收η条扫描线；与所述接收通道相连的处理器，用于确定η条扫描线的中心对称线，为所述η条扫描线设置等分虚拟点，将探头的每个阵元进行η等分，相邻等分虚拟点间的距离为Cltl，并在第一个等分虚拟点之前和最后一个等分虚拟点之后距离为Cltl的位置处，添加补充虚拟点，所述虚拟点沿位于中心阵元的中心虚拟点对称，分别确定各条扫描线对应的等效虚拟点集合， 所等效虚拟点为，与中心对称线的距离等于该扫描线到某个阵元的距离的虚拟点，所述等效虚拟点集合为，与中心对称线的距离分别等于该扫描线到各个阵元的距离的等效虚拟点的集合，综合确定单元，用于综合所述各条扫描线对应的等效虚拟点集合，确定与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合；与所述处理器相连的计算器，用于计算所述中心对称线到与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个所述等效虚拟点的延时参数；与所述计算器相连的存储器，用于存储所述中心对称线到与所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个所述等效虚拟点的延时参数，所述存储的中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合内的各个等效虚拟点的延时参数用于，获得每一条扫描线对应各个阵元的延迟参数。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算器包括相对延时参数计算模块，用于计算所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中相邻等效虚拟点间的相对延时参数；第一等效虚拟点的延时参数计算模块，用于计算所述中心对称线到所述η条扫描线对应的等效虚拟点集合中第一个等效虚拟点的延时参数。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述计算器还包括量化参数确定模块，用于依据相邻相对延时时间的差值确定量化参数；取整模块，用于利用所述量化参数对所述相对延时时间进行量化取整。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述存储器，还用于存储所述取整后的相对延时时间、量化参数以及所述中心对称线到所述等效虚拟点集合中第一个等效虚拟点的延时参数。
全文摘要
本发明实施例公开了一种多波束逐点聚焦延时参数处理方法及装置，利用扫描线的对称性和虚拟点的对称性，将多条扫描线的聚焦延时参数的计算转换为中心对称线到等效虚拟点的聚焦延时参数计算，大大简化了计算复杂度，并且，只需保存中心对称线到特殊等效虚拟点的聚焦延时参数，缩小了参数的存储量，避免了为实现高精度的逐点聚焦，对聚焦延时参数进行存储时，导致存储器数目和硬件复杂度的急剧增加，在工程实现中难度大的问题。
文档编号A61B8/00GK102247168SQ201110226070
公开日2011年11月23日 申请日期2011年8月8日 优先权日2011年8月8日
发明者唐英勇, 王平, 蒋辉 申请人:重庆博恩富克医疗设备有限公司