【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
已知將換能器用于通信、成像或掃描目的，例如在醫(yī)學(xué)成像、雷達(dá)、聲納、地震學(xué)、無線通信、射電天文學(xué)、聲學(xué)和生物醫(yī)學(xué)的領(lǐng)域。一個(gè)示例包括超聲成像。
技術(shù)介紹
1、超聲成像的一個(gè)目的在于創(chuàng)建經(jīng)受調(diào)查的介質(zhì)的超聲圖像。該超聲圖像也稱作b模式圖像，是對介質(zhì)反射率的估計(jì)。在常規(guī)超聲成像方法中，可使用具有超聲換能器元件組的超聲換能器設(shè)備(也稱作超聲探頭)。在該方法中，將一個(gè)或多個(gè)換能器用于將一道或相繼多道超聲波束發(fā)射到介質(zhì)中，這對應(yīng)于發(fā)射操作。對于每道發(fā)射的波束，通過同一組或另一組的換能器元件，接收介質(zhì)產(chǎn)生的反向散射回波。特別地，每個(gè)換能器元件將接收到的回波信號(hào)轉(zhuǎn)換成例如電信號(hào)。可以通過超聲系統(tǒng)或任何相關(guān)聯(lián)(可選地專用的)的系統(tǒng)來進(jìn)一步處理該信號(hào)。例如，它們可被放大、濾波、數(shù)字化和/或可實(shí)施信號(hào)調(diào)節(jié)操作。換能器元件可設(shè)置成換能器行、換能器陣列、矩陣換能器、三維(3d)換能器，或任何其它構(gòu)型。
2、常規(guī)地，然后將所述信號(hào)發(fā)送到圖像處理系統(tǒng)。可處理接收到的信號(hào)，以生成所掃描的介質(zhì)的圖像數(shù)據(jù)，例如使用波束成形方法，更特別地，延遲求和(das)波束成形方法。一般可將波束成形理解為常規(guī)地在用于定向信號(hào)發(fā)射和/或接收的傳感器陣列中使用的信號(hào)處理技術(shù)。該方法用于生成經(jīng)過波束成形的數(shù)據(jù)。換句話說：可將波束成形理解為一種信號(hào)處理技術(shù)，該技術(shù)通過組合天線陣列(例如超聲換能器)中的元件以使得組合的信號(hào)形成相長干涉來實(shí)現(xiàn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本公開涉及一種波束成形方法。該方法包括基于發(fā)射到介質(zhì)中的相鄰聚焦波束
2、可通過任何信號(hào)處理技術(shù)重構(gòu)合成發(fā)射波束。在該背景下，也可將“重構(gòu)(reconstructing)”這個(gè)術(shù)語理解為“合成(synthetizing)”或“波束成形”。“合成”和“重構(gòu)”這些術(shù)語可指使用由位于相鄰聚焦波束之間重疊的區(qū)域內(nèi)的散射體生成的信息。例如，“重構(gòu)”可指對信息進(jìn)行相干求和，可在與所構(gòu)建的圖像的各個(gè)像素相關(guān)聯(lián)或表示所構(gòu)建的圖像的各個(gè)像素的每個(gè)空間區(qū)域，回顧性地重新創(chuàng)建虛擬發(fā)射聚焦波束。
3、聚焦波束被發(fā)射到介質(zhì)中，因此(與例如合成發(fā)射波束相反地)可被視為物理波束。可使用多個(gè)換能器元件發(fā)射聚焦波束。作為一個(gè)示例，聚焦波束可以是信號(hào)波束。例如，所述多個(gè)換能器元件可設(shè)置在單個(gè)平面中。然而，還可行的是，換能器元件設(shè)置成矩陣形式(即如下所述，允許三維成像)。在以下公開中，特別提及使用設(shè)置在單個(gè)平面中以生成介質(zhì)的二維(2d)圖像的換能器元件的示例。該示例性公開可擴(kuò)展到使用設(shè)置成矩陣形式以生成介質(zhì)的三維(3d)圖像的換能器元件的示例。
4、發(fā)射聚焦波束可具有任何形狀。例如，聚焦波束可大致具有雙錐形形狀。聚焦波束可大致具有高斯波束的輪廓形狀，例如在激光技術(shù)或光學(xué)中使用的那些波束輪廓形狀。特別地，聚焦波束可在起始點(diǎn)，例如在多個(gè)換能器元件處，在徑向方向上具有寬的延伸范圍，而在焦深(也稱作束腰)處在徑向方向上具有窄的延伸范圍，并在遠(yuǎn)場中在徑向方向上具有寬的延伸范圍。起始點(diǎn)可位于多個(gè)換能器元件處。遠(yuǎn)場可以是或可包括比發(fā)射的聚焦波束的焦點(diǎn)更遠(yuǎn)離換能器元件的點(diǎn)或區(qū)域。例如，遠(yuǎn)場可對應(yīng)于比夫瑯禾費(fèi)距離大的距離。
5、如在下文中更詳細(xì)所述的，可電子地，即通過分別延遲相鄰換能器元件生成的單個(gè)脈沖，以使得整體波聚焦到預(yù)定聚焦區(qū)域，來生成發(fā)射聚焦波束。
6、相鄰聚焦波束可以是例如由多個(gè)換能器元件發(fā)射的兩道聚焦波束，其中，每道聚焦波束都以不同的合成孔徑設(shè)置發(fā)射。在合成孔徑方法中，可使多個(gè)換能器元件逐個(gè)發(fā)射，并對每個(gè)發(fā)射和接收元件之間的脈沖響應(yīng)的全部集合進(jìn)行波束成形和記錄。合成孔徑的設(shè)置可取決于發(fā)射元件的數(shù)量、發(fā)射序列和發(fā)射元件之間的延遲。
7、聚焦波束可具有聚焦區(qū)域。
8、具有不同焦深的聚焦波束可以是例如聚焦區(qū)域更接近多個(gè)換能器元件的一道聚焦波束和聚焦區(qū)域更遠(yuǎn)離多個(gè)換能器元件的另一聚焦波束。
9、根據(jù)本公開的方法一般也可應(yīng)用于任何
，例如超聲檢查。特別地，使用多個(gè)換能器元件來獲取被檢查的介質(zhì)或環(huán)境的數(shù)據(jù)/信號(hào)和/或可以可選地基于所收集的數(shù)據(jù)/信號(hào)使用波束成形技術(shù)的任何
都是可以的。示例包括使用雷達(dá)系統(tǒng)、聲納系統(tǒng)、地震學(xué)系統(tǒng)、無線通信系統(tǒng)、射電天文系統(tǒng)、聲學(xué)系統(tǒng)、無損檢測(ndt)系統(tǒng)和生物醫(yī)學(xué)系統(tǒng)的方法。所述方法可尤其適于獲取關(guān)于介質(zhì)的信息。
10、介質(zhì)是例如生命體，尤其是人或動(dòng)物的身體，也可是任何生物或物理-化學(xué)介質(zhì)(例如體外介質(zhì))。相應(yīng)地，介質(zhì)可包括生命組織。例如，介質(zhì)可包括諸如脂肪、肌肉、骨骼和血管的組織，它們每個(gè)都具有各種物理特性。介質(zhì)也可是非生命材料，例如礫石、熔巖或焊縫。
11、介質(zhì)可在其物理特性中包括變化。在進(jìn)一步的示例中，組織可以包括患有功能障礙和/或疾病的區(qū)域(例如癌細(xì)胞、肌肉撕裂等)，或者與介質(zhì)的其他區(qū)域相比具有各種物理特性的任何其他奇異區(qū)域。
12、合成發(fā)射波束的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于高速。而且，所述方法不僅更快，而且在聚焦到一個(gè)特定點(diǎn)上更好，這是因?yàn)樗玫膿Q能器數(shù)量可以更大，即更多。因此，可沒有重疊地在區(qū)域中施加更強(qiáng)的聚焦。不同的焦深帶來的另一優(yōu)點(diǎn)在于合成發(fā)射波束更加不同，并可實(shí)現(xiàn)更好的相干求和。
13、在一個(gè)方面中，焦深可根據(jù)位于所觀察的介質(zhì)中的關(guān)注區(qū)域的深度來限定。
14、關(guān)注區(qū)域可以是預(yù)定關(guān)注區(qū)域，例如由用戶和/或算法選擇的。關(guān)注區(qū)域可以是設(shè)定為缺省值的預(yù)定關(guān)注區(qū)域。關(guān)注區(qū)域可以是2d(二維)或3d(三維)空間區(qū)域。關(guān)注區(qū)域可以具有任何形狀或維度延伸。例如，關(guān)注區(qū)域可具有圓形、矩形或立方形的形狀。
15、一般可以說合成發(fā)射波束聚焦在合成焦深處(這實(shí)際上是合成發(fā)射波束，即stb所意味的)。合成焦深可以處于關(guān)注區(qū)域中。更具體地說，合成發(fā)射波束可聚焦在介質(zhì)中的(例如預(yù)定的)空間區(qū)域內(nèi)，尤其是關(guān)注區(qū)域內(nèi)。如在下文中更詳細(xì)地說明的，空間區(qū)域可以與例如圖像數(shù)據(jù)中的像素或體素關(guān)聯(lián)。
16、相應(yīng)地，對于每個(gè)空間區(qū)域，可重構(gòu)合成發(fā)射波束。換句話說，可對于所述(或?qū)τ诿總€(gè))空間區(qū)域，合成所獲取的信號(hào)數(shù)據(jù)，就好像發(fā)射了聚焦波束以在所述空間區(qū)域中聚焦一樣。
17、相應(yīng)地，可對于多個(gè)不同空間區(qū)域，重構(gòu)合成發(fā)射波束。這些空間區(qū)域可以尤其是發(fā)射波束重疊的區(qū)域(即由兩道發(fā)射波束得到的數(shù)據(jù)都存在的區(qū)域)。
18、通過重構(gòu)合成發(fā)射波束，可以使用與發(fā)射到介質(zhì)中的不同相鄰聚焦波束關(guān)聯(lián)的信號(hào)數(shù)據(jù)，來重構(gòu)介質(zhì)的與合成發(fā)射波束關(guān)聯(lián)的空間區(qū)域(即合成發(fā)射波束聚焦的空間區(qū)域)。
19、在一個(gè)方面中，焦深可限定為處于關(guān)注區(qū)域在深度方向上的延伸范圍之內(nèi)或之外。
20、這兩個(gè)替代方案(在關(guān)注區(qū)域的延伸范圍之內(nèi)或之外)都是可行的。
21、通常，這兩個(gè)替代方案由于以下折中而具有優(yōu)勢：一方面，各焦深應(yīng)接近關(guān)注區(qū)域的中央深度水平，以允許精確成像關(guān)注區(qū)域，并由此相互接近。另一方面，各波束和因此它們本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種波束成形方法(100)，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述焦深(FD1、FD2)根據(jù)關(guān)注區(qū)域(ROI)在所述介質(zhì)(M)中的深度來限定。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述焦深(FD1、FD2)限定為處于所述關(guān)注區(qū)域(ROI)在深度方向上的延伸范圍之內(nèi)或之外。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述焦深中的第一個(gè)(FD1)高于所述關(guān)注區(qū)域(ROI)的中央深度水平(CDL)，而所述焦深中的第二個(gè)(FD2)低于所述關(guān)注區(qū)域(ROI)的中央深度水平(CDL)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一焦深(FD1)和所述第二焦深(FD2)與所述關(guān)注區(qū)域(ROI)的中央深度水平(CDL)之間有相同的距離(d1、d2)。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將具有兩個(gè)或更多個(gè)不同焦深的多于兩道的相鄰聚焦波束(b1、b2、b3、b4、b5、b6、b7、b8)發(fā)射到所述介質(zhì)中。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述多于兩道的相鄰聚焦
9.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，
10.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，
11.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，
12.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，
13.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，
14.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，還包括：
15.一種數(shù)據(jù)獲取方法，包括：
16.一種醫(yī)學(xué)成像方法，包括：
17.一種計(jì)算機(jī)程序，包括計(jì)算機(jī)可讀指令，所述計(jì)算機(jī)可讀指令在被數(shù)據(jù)處理單元執(zhí)行時(shí)，使該數(shù)據(jù)處理單元實(shí)施如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的處理操作。
18.一種波束成形系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括處理單元(30)，該處理單元配置為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種波束成形方法(100)，包括：
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述焦深(fd1、fd2)根據(jù)關(guān)注區(qū)域(roi)在所述介質(zhì)(m)中的深度來限定。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述焦深(fd1、fd2)限定為處于所述關(guān)注區(qū)域(roi)在深度方向上的延伸范圍之內(nèi)或之外。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述焦深中的第一個(gè)(fd1)高于所述關(guān)注區(qū)域(roi)的中央深度水平(cdl)，而所述焦深中的第二個(gè)(fd2)低于所述關(guān)注區(qū)域(roi)的中央深度水平(cdl)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述第一焦深(fd1)和所述第二焦深(fd2)與所述關(guān)注區(qū)域(roi)的中央深度水平(cdl)之間有相同的距離(d1、d2)。
6.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，
7.如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，將具有兩個(gè)或更多個(gè)不同焦深的多于兩道的相鄰聚焦波束(b1、b2、b3、b4、...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：托馬斯·弗拉帕特，威廉姆·蘭伯特，
申請(專利權(quán))人：聲科影像有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。