[发明专利]超声三维成像方法和装置、计算机设备、存储介质

权利要求书

1.一种超声三维成像方法，其特征在于，包括：

从超声二维矩阵换能器中随机选择预定数量的阵元激活，得到多个初始稀疏阵列；

基于阵列指向性确定所述多个初始稀疏阵列各自的次波瓣的最大电平值，所述次波瓣的最大电平值等于方位向次波瓣的最大电平值和俯仰向次波瓣的最大电平值的加和；以及

重复执行的如下步骤：

基于优化算法更新上一代稀疏阵列中阵元的位置，得到下一代稀疏阵列，所述上一代稀疏阵列的初始值为所述多个初始稀疏阵列，所述下一代稀疏阵列包括多个稀疏阵列；和

基于阵列指向性确定所述下一代稀疏阵列中的所述多个稀疏阵列各自的所述次波瓣的最大电平值；

当所述次波瓣的最大电平值呈现收敛趋势时，确定收敛点对应的稀疏阵列为指向性最优的目标稀疏阵列；

控制所述目标稀疏阵列发射和接收超声波；

基于所述目标稀疏阵列接收到的超声波确定原始信号；

基于所述原始信号形成超声影像。

2.根据权利要求1所述的超声三维成像方法，其特征在于，所述基于阵列指向性确定所述多个初始稀疏阵列各自的次波瓣的最大电平值包括：

基于所述二维矩阵换能器的属性参数确定每个所述初始稀疏阵列的阵列指向性的描述函数，所述属性参数包括所述二维矩阵换能器中每个阵元的激励幅度、方位向角度和俯仰向角度，方位向和俯仰向各自的阵元总个数，以及方位向和俯仰向各自的阵元间距；

在方位向遍历所述描述函数得到多个方位向波瓣电平值，确定所述多个方位向波瓣电平值中的第二大的值为所述方位向次波瓣的最大电平值；

在俯仰向遍历所述描述函数得到多个俯仰向波瓣电平值，确定所述多个俯仰向波瓣电平值中的第二大的值为所述俯仰向次波瓣的最大电平值；

将所述方位向次波瓣的最大电平值和所述俯仰向次波瓣的最大电平值的加和作为所述次波瓣的最大电平值。

3.根据权利要求2所述的超声三维成像方法，其特征在于，所述描述函数为：

其中，I(m,n)表示所述二维矩阵换能器中第(m,n)个阵元的激励幅度；M和N分别表示方位向和俯仰向的阵元总个数；d_y、d_z分别表示方位向和俯仰向的阵元间距；θ和分别表示方位向和俯仰向的角度。

4.根据权利要求1所述的超声三维成像方法，其特征在于，所述基于优化算法更新上一代稀疏阵列中阵元的位置，得到下一代稀疏阵列包括：

从所述上一代稀疏阵列中选择预定数量的稀疏阵列；

按照适应度值由大到小的顺序对所述预定数量的稀疏阵列进行排序，所述适应度值为所述次波瓣最大电平值的倒数；

按照预定遗传选择率对所述预定数量的稀疏阵列进行筛选，得到多个优化稀疏阵列；

基于所述多个优化稀疏阵列进行遗传交叉和遗传变异，得到所述下一代稀疏阵列。

5.根据权利要求4所述的超声三维成像方法，其特征在于，所述基于所述多个优化稀疏阵列进行遗传交叉包括：

对所述多个优化稀疏阵列执行两两互换阵元位置的操作，得到多个交叉稀疏阵列。

6.根据权利要求5所述的超声三维成像方法，其特征在于，所述基于所述多个优化稀疏阵列进行遗传变异包括：

按照预定变异率更改所述优化稀疏阵列和所述交叉稀疏阵列中的阵元的使能状态，得到变异稀疏阵列；

所述下一代稀疏阵列包括所述优化稀疏阵列、所述交叉稀疏阵列和所述变异稀疏阵列。

7.根据权利要求1所述的超声三维成像方法，其特征在于，所述目标稀疏阵列发射的超声波具有周期性，一个周期内包括预定数量的波平面，在时序上相邻的两个波平面之间呈一定夹角。