[发明专利]一种基于反透视平面变换的超声平面波成像方法

说明书

技术领域

本发明属于高分辨率超声成像技术领域，更具体地，涉及一种基于反透视平面变换的超声平面波成像方法。

背景技术

超声检测具有指向性好、价格低廉、对人体无害、设备便于携带等优点，因此，用超声波作为发射源的检测技术取代射线来照射对象，已逐渐成为超声应用领域的研究者们追求的新目标之一。

平面波成像只需要一次发射就能完成整个感兴趣区域的成像，因此是一种快速超声成像的理想方式，然而与传统的超声成像多次发射聚焦相比，平面波由于其发射过程中缺乏聚焦过程，使得仅通过接受聚焦得到的图像质量分辨率低、对比度差。

目前，国内外提高平面波成像质量的方法有很多，如改变平面波的偏向角，对感兴趣的区域多次扫描，再对回波数据平均进行重建。还有通过傅立叶变换，获得阵列信号的空间频谱，采用广义相干系数的自适应成像方法进行重建。这些方法有助于提高图像的分辨率和对比度，但也有各自的优缺点，在成像质量提高的基础上降低了成像速度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明的目的在于提供一种基于反透视平面变换的超声平面波成像方法，其中通过对关键的延迟时间的计算方式进行改进，并与合成孔径聚焦技术相配合，与现有技术相比能够有效解决平面波成像质量不高的问题，有效提高超声平面波的成像分辨率，并且该方法处理速度快，仅需一次超声平面波的发射，利用多阵元对回波数据进行采集即可。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于反透视平面变换的超声平面波成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采集数据：

发射超声平面波，利用阵元接收并采集超声反射的数据，获得原始回波数据；

(2)数据预处理：

记成像平面所在平面为X-Z平面；

接着进行平面转换，按公式(1)将原平面(x,y,z)上所有的成像点都转换到新平面(u,v,w)中，得到新平面上对应的各个成像点，

其中，a_i.j为预先设定的转换参数，i＝1、2、3，j＝1、2、3；a₃₃不为零；[dx dy dz]为预先设定的原平面与新平面这两个平面原点之间的坐标平移矢量；

接着，对于任意一个所述阵元，计算所述新平面上的各个成像点的接收聚焦延时，所述接收聚焦延时与所述原平面上的各个成像点一一对应；然后，根据计算得到的所述接收聚焦延时，对各个所述阵元接收到的所述原始回波数据进行合成孔径聚焦成像，从而获取与各个阵元相对应的原平面上的各个成像点的分量；

(3)数据后处理：

对所述原平面上的各个成像点的分量进行加权平均，从而得到所述原平面上的各个成像点的值；然后再依次进行包络检测、对数压缩和灰度映射，最终得到超声平面波成像图像。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)中，所述平面转换是基于反透视原理，并且，所述平面转换只对于所述X-Z平面；

优选的，所述公式(1)具体为

其中，a₃₃对应为非线性变换系数。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)中，所述公式(1)满足：

w＝z+z·exp(z/c)/n；

优选的，c＝1540，n＝3。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(2)中，计算所述新平面上的各个成像点的接收聚焦延时，所述接收聚焦延时与所述原平面上的各个成像点一一对应，具体为：

记任意一个所述阵元i的坐标为(x_i,z_i)，任意一个所述原平面上的成像点为P(x,z)，则所述接收聚焦延时

其中，R'为所述新平面上的换能器中心与该新平面上的相应成像点之间的距离。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中，所述原平面上的各个成像点的值I满足

其中，N为阵元总数；为相应阵元采集到的所述原始回波数据中与时刻相对应的回波数据，即所述步骤(2)得到的与各个阵元相对应的原平面上的各个成像点的分量；R为所述原平面上的换能器中心到该平面上的成像点之间的距离，c为软组织中的声速；优选的，c＝1540m/s。

作为本发明的进一步优选，所述步骤(3)中，

所述包络检测，具体是对于所述原平面上的各个成像点的值，检测其上包络，提取出其中的低频分量，即为被检测物信息数据；