一种超声平面波成像方法及装置与流程

本发明涉及超声成像，尤其涉及一种超声平面波成像方法及装置。

背景技术：

1、超声成像因其无创、安全、便捷的特点，成为进行组织形态学和功能学检查的主要工具之一。传统的聚焦波超声成像系统由于受到声波在组织内部传播速度的限制，帧率较低，通常为每秒20到50帧左右。超高速超声成像技术的发展为提高超声图像的帧率提供了新的可能。虽然，平面波超声成像技术可以显著提高成像速度，使得实时成像帧率达到每秒5000帧以上。然而，单次平面波发射所获得的图像存在横向分辨率差和中远场信噪比低的问题。

2、现有的超声平面波成像方法，虽然可以提高实时的成像帧率，但成像分辨率较差，信噪比低，导致应用场景有限。

技术实现思路

1、本发明提供了一种超声平面波成像方法及装置，以解决现有的超声平面波成像的成像分辨率较差，信噪比低，导致应用场景有限的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种超声平面波成像方法，包括：

3、根据成像需求预设发射参数，根据所述发射参数控制超声换能器发射超声平面波；所述发射参数包括发射平面波的角度数以及发射角度；

4、获取所述超声平面波，根据延迟叠加算法对所述超声平面波进行波束合成，获取成像点的反射强度；

5、根据所述反射强度、发射平面波的角度数以及发射角度生成若干幅单角度超声图像，根据相干叠加算法对所述单角度超声图像进行叠加获取第一超声图像；

6、基于生成对抗网络构建图像生成模型，并根据所述图像生成模型和发射角度生成第二超声图像；

7、根据角度加权算法对所述第一超声图像和所述第二超声图像进行多尺度加权融合，获取最终的超声图像。

8、本发明通过根据成像需求预设发射平面波的发射参数，从而提高超声成像与实际成像需求的匹配性；根据平面波成像提高呈现帧率，并基于多角度相干复合技术和角度加权变量，可以有效提高图像的分辨率、对比度和信噪比，弥补单角度平面波成像的不足，并利用gan模型生成额外角度的图像，减少了实际发射次数，同时扩展了角度数量，提高了图像质量，在提高图像帧率的同时，提高图像质量，使得超声图像应用场景更广泛。

9、进一步的，所述根据成像需求预设发射参数，根据所述发射参数控制超声换能器发射超声平面波，具体为：

10、确定成像目标和成像需求，根据所述成像需求的分辨率及帧率预设发射平面波的角度数及发射频率；

11、根据成像目标的大小和形状预设各个发射角度的偏转角度范围。

12、进一步的，所述获取所述超声平面波，根据延迟叠加算法对所述超声平面波进行波束合成，获取成像点的反射强度，具体为：

13、根据发射阵元、接收阵元及成像点的位置，计算超声平面波的传播时间；

14、对接收到的所述超声平面波进行信号延迟处理，并根据叠加算法和传播时间对延迟后的超声平面波进行信号叠加，获取成像点的反射强度。

15、进一步的，所述根据相干叠加算法对所述单角度超声图像进行叠加获取第一超声图像，具体为：

16、计算各个发射角度的加权系数，根据所述加权系数对各个发射角度的单角度超声图像进行相干叠加，生成第一超声图像，具体的：

17、

18、其中，wα为各个角度的加权系数，wα＝cosp(α)，α为发射角度，iα(x,z)为成像点的发射强度，p为控制参数。

19、进一步的，所述基于生成对抗网络构建图像生成模型，并根据所述图像生成模型和发射角度生成第二超声图像，具体为：

20、基于d iffus ion的生成对抗网络构建图像生成模型，根据多角度超声成像数据训练所述图像生成模型；

21、并根据训练好的图像生成模型和发射角度生成第二超声图像。

22、进一步的，所述根据角度加权算法对所述第一超声图像和所述第二超声图像进行多尺度加权融合，获取最终的超声图像，具体为：

23、分别将所述第一超声图像和所述第二超声图像分解成若干个不同尺度的子图像；

24、预设所述第一超声图像的子图像及第二超声图像的子图像的权重系数，根据所述权重系数分别在各个尺度上对所述第一超声图像和所述第二超声图像进行加权融合；

25、获取各个尺度的融合图像，并对所有融合图像进行重构，生成最终的超声图像。

26、第二方面，本发明提供了一种超声平面波成像装置，包括：控制模块、波束合成模块、相干叠加模块、gan模块和融合模块；

27、所述控制模块，用于根据成像需求预设发射参数，根据所述发射参数控制超声换能器发射超声平面波；所述发射参数包括发射平面波的角度数以及发射角度；

28、所述波束合成模块，用于获取所述超声平面波，根据延迟叠加算法对所述超声平面波进行波束合成，获取成像点的反射强度；

29、所述相干叠加模块，用于根据所述反射强度、发射平面波的角度数以及发射角度生成若干幅单角度超声图像，根据相干叠加算法对所述单角度超声图像进行叠加获取第一超声图像；

30、所述gan模块，用于基于生成对抗网络构建图像生成模型，并根据所述图像生成模型和发射角度生成第二超声图像；

31、所述融合模块，用于根据角度加权算法对所述第一超声图像和所述第二超声图像进行多尺度加权融合，获取最终的超声图像。

32、进一步的，所述相干叠加模块，具体用于：

33、计算各个发射角度的加权系数，根据所述加权系数对各个发射角度的单角度超声图像进行相干叠加，生成第一超声图像，具体的：

34、

35、其中，wα为各个角度的加权系数，wα＝cosp(α)，α为发射角度，iα(x,z)为成像点的发射强度，p为控制参数。

36、进一步的，所述gan模块，具体用于：

37、基于d iffus ion的生成对抗网络构建图像生成模型，根据多角度超声成像数据训练所述图像生成模型；

38、并根据训练好的图像生成模型和发射角度生成第二超声图像。

39、进一步的，所述融合模块，具体用于：

40、分别将所述第一超声图像和所述第二超声图像分解成若干个不同尺度的子图像；

41、预设所述第一超声图像的子图像及第二超声图像的子图像的权重系数，根据所述权重系数分别在各个尺度上对所述第一超声图像和所述第二超声图像进行加权融合；

42、获取各个尺度的融合图像，并对所有融合图像进行重构，生成最终的超声图像。

1.一种超声平面波成像方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种超声平面波成像方法，其特征在于，所述根据成像需求预设发射参数，根据所述发射参数控制超声换能器发射超声平面波，具体为：

3.如权利要求1所述的一种超声平面波成像方法，其特征在于，所述获取所述超声平面波，根据延迟叠加算法对所述超声平面波进行波束合成，获取成像点的反射强度，具体为：

4.如权利要求3所述的一种超声平面波成像方法，其特征在于，所述根据相干叠加算法对所述单角度超声图像进行叠加获取第一超声图像，具体为：

5.如权利要求4所述的一种超声平面波成像方法，其特征在于，所述基于生成对抗网络构建图像生成模型，并根据所述图像生成模型和发射角度生成第二超声图像，具体为：

6.如权利要求4所述的一种超声平面波成像方法，其特征在于，所述根据角度加权算法对所述第一超声图像和所述第二超声图像进行多尺度加权融合，获取最终的超声图像，具体为：

7.一种超声平面波成像装置，其特征在于，包括：控制模块、波束合成模块、相干叠加模块、gan模块和融合模块；

8.如权利要求7所述的一种超声平面波成像装置，其特征在于，所述相干叠加模块，具体用于：

9.如权利要求8所述的一种超声平面波成像装置，其特征在于，所述gan模块，具体用于：

10.如权利要求9所述的一种超声平面波成像装置，其特征在于，所述融合模块，具体用于：