專利名稱：產(chǎn)生診斷圖像的方法和設(shè)備、醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種產(chǎn)生診斷圖像的方法和設(shè)備、用于執(zhí)行所述方法的醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
使用合成孔徑方法的圖像系統(tǒng)可使用固定波束形成方法或自適應(yīng)波束形成方法。固定波束形成方法不管輸入信號而使用漢明窗或漢寧窗，還被稱為數(shù)據(jù)獨(dú)立波束形成方法(data-independent beamforming method)。由于根據(jù)固定波束形成方法產(chǎn)生的診斷圖像不具有好的對比度或好的分辨率，所以可使用自適應(yīng)波束形成方法來獲得高質(zhì)量圖像。根據(jù)自適應(yīng)波束形成方法產(chǎn)生的診斷圖像具有高分辨率，但由于吞吐量非常高，所以難以實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
提供了用于保證診斷圖像的質(zhì)量并減少運(yùn)算量的方法和設(shè)備、用于執(zhí)行所述方法的診斷系統(tǒng)和醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)。另外，提供了一種非暫時性存儲介質(zhì)，所述非暫時性存儲介質(zhì)存儲用于執(zhí)行所述方法的程序。本發(fā)明的一方面不限于上述內(nèi)容，可存在其他方面。另外的方面將在下面的描述中被部分闡述，從描述中部分將是清楚的，或者可通過實(shí)施呈現(xiàn)的實(shí)施例獲知。根據(jù)本發(fā)明的一方面，診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備包括波束形成系數(shù)計(jì)算單元，通過使用從對象反射的信號計(jì)算將針對多個低分辨率圖像共同使用的波束形成系數(shù)；低分辨率圖像合成單元，通過使用計(jì)算的波束形成系數(shù)來合成多個低分辨率圖像中的每一個；高分辨率圖像合成單元，通過使用合成的多個低分辨率圖像來合成高分辨率圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種診斷系統(tǒng)，所述診斷系統(tǒng)包括探測器，通過使用多個換能器將信號發(fā)送到對象/從對象接收信號；診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備，通過使用由探測器接收的信號來合成應(yīng)用了相同波束形成系數(shù)的多個低分辨率圖像中的每一個，通過使用合成的多個低分辨率圖像合成高分辨率圖像，并輸出合成的高分辨率圖像作為診斷圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)，所述醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)包括診斷系統(tǒng)，通過使用從對象反射的信號來合成應(yīng)用了相同波束形成系數(shù)的多個低分辨率圖像中的每一個，通過使用合成的多個低分辨率圖像合成高分辨率圖像，并輸出合成的高分辨率圖像作為診斷圖像；顯示單元，顯示輸出的診斷圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種產(chǎn)生診斷圖像的方法，所述方法包括接收從對象反射的信號；通過使用接收的信號來計(jì)算將針對多個低分辨率圖像共同使用的波束形成系數(shù)；通過使用計(jì)算的波束形成系數(shù)來合成多個低分辨率圖像中的每一個；通過使用合成的多個低分辨率圖像合成高分辨率圖像。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種非暫時性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述非暫時性計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲用于執(zhí)行所述方法的計(jì)算機(jī)程序。


從下面結(jié)合附圖對實(shí)施例的描述，這些和/或其他方面將變得清楚，并更容易理解，其中圖I是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的診斷系統(tǒng)的使用環(huán)境的示圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備的框圖；圖3是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的在波束形成系數(shù)計(jì)算單元中選擇多個低分辨率圖像之一的方法的示圖；圖4是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的通過使用由波束形成系數(shù)計(jì)算單元計(jì)算的波束形成系數(shù)合成低分辨率圖像和高分辨率圖像的方法的示圖； 圖5是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的診斷系統(tǒng)的框圖；圖6是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的醫(yī)療圖像系統(tǒng)的框圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的產(chǎn)生診斷圖像的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將對實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中，相同的標(biāo)號始終表示相同的元件。在這方面，本實(shí)施例可具有不同的形式，不應(yīng)該被解釋為限于這里闡述的描述。因此，下面通過參照附圖僅描述實(shí)施例，以解釋本說明書的各方面。圖I是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的診斷系統(tǒng)200的使用環(huán)境的示圖。參照圖1，診斷系統(tǒng)200包括探測器50和診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100。診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100將信號發(fā)送到探測器50，或者從探測器50接收信號，并針對對象產(chǎn)生診斷圖像。更詳細(xì)地，探測器50將信號發(fā)送到對象，并用多個換能器(transducer)接收從對象反射(reflect)的信號。診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100通過使用從換能器接收的信號合成多個低分辨率圖像中的每個，通過使用合成的低分辨率圖像來合成高分辨率圖像，并根據(jù)合成孔徑方法通過使用合成的高分辨率圖像來產(chǎn)生診斷圖像。在這點(diǎn)上，合成孔徑方法表示通過合成多個低分辨率圖像而合成一個或多個高分辨率圖像。高分辨率圖像的像素值可被配置為形成低分辨率圖像的值的算術(shù)平均值。根據(jù)本實(shí)施例的形成低分辨率圖像的值可以是從對象反射的信號所指示的關(guān)于對象的信息。更詳細(xì)地，由于從對象反射的信號的大小的絕對值可指示從對象反射的信號的亮度，所以根據(jù)本實(shí)施例的關(guān)于對象的亮度信息可被表示為從對象反射的信號的大小。因此，形成低分辨率圖像的值可以是從對象反射的信號所指示的關(guān)于對象的亮度信息，或者可以是從對象反射的RF信號。更詳細(xì)地，每個低分辨率圖像的相同位置的值可以是指示關(guān)于對象的相同點(diǎn)的亮度信息的值。在這種情況下，由于發(fā)送信號的位置不相同，指示關(guān)于對象的相同點(diǎn)的亮度信息的值與用于每個低分辨率圖像的相同位置的值可能不相同。即，關(guān)于對象的圖像大小或接收波束形成值可能不相同。可根據(jù)每個換能器在哪里將信號發(fā)送到對象的偏移所導(dǎo)致的不同引起這種差異。即，當(dāng)每個換能器將信號發(fā)送到對象時，發(fā)生根據(jù)不同位置的每個換能器在哪里將信號發(fā)送到對象的偏移，因此，在每個低分辨率圖像的相同位置的值之間或在接收的RF信號值之間出現(xiàn)差異。因此，合成孔徑方法相互補(bǔ)充對象的相同位置的接收信號之間的差異，以合成高分辨率圖像。如上所述，根據(jù)本實(shí)施例的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100使用相同的波束形成系數(shù)以合成多個低分辨率圖像。波束形成系數(shù)可以是波束形成權(quán)重。因此，診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100可減小運(yùn)算量，并進(jìn)而針對對象產(chǎn)生高清晰度診斷圖像。圖2是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100的框圖。參照圖2，診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100包括波束形成系數(shù)計(jì)算單元110、低分辨率圖像合成單元120和高分辨率圖像合成單元130。
在圖2的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100中，示出了與該實(shí)施例相關(guān)的元件。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解，診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100還可包括除了圖2的元件外的普通元件。此外，圖2中的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100的波束形成系數(shù)計(jì)算單元110、低分辨率圖像合成單元120和高分辨率圖像合成單元130可對應(yīng)于一個或多個處理器。所述處理器可用邏輯門陣列來實(shí)現(xiàn)，或者用通用微處理器和存儲可由微處理器執(zhí)行的程序的存儲器的組合來實(shí)現(xiàn)。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解，診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100的元件可用其他類型的硬件來實(shí)現(xiàn)。診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100可針對對象產(chǎn)生高分辨率圖像，產(chǎn)生的高分辨率圖像可以是對象的診斷圖像。波束形成系數(shù)計(jì)算單元110通過使用從對象反射的信號計(jì)算將針對多個低分辨率圖像共同使用的波束形成系數(shù)。在這點(diǎn)上，波束形成系數(shù)可被稱為波束形成器的權(quán)重，計(jì)算的波束形成系數(shù)可被用于計(jì)算形成低分辨率圖像的值。因此，由波束形成系數(shù)計(jì)算單元110計(jì)算的波束形成系數(shù)被共同用于計(jì)算形成多個低分辨率圖像的值中多個低分辨率圖像的相同位置的接收信號值。例如，當(dāng)使用第一低分辨率圖像至第三低分辨率圖像時，低分辨率圖像合成單元120使用相同的波束形成系數(shù)計(jì)算第一接收信號值至第三接收信號值，所述第一接收信號值至第三接收信號值分別指示形成第一低分辨率圖像的接收信號值之中的位置(a，b)、形成第二低分辨率圖像的接收信號值之中的位置(a，b)、形成第三低分辨率圖像的接收信號值之中的位置(a，b)。更詳細(xì)地，根據(jù)本實(shí)施的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100的波束形成系數(shù)是在低分辨率圖像合成單元120中用于計(jì)算形成診斷圖像的值的系數(shù)。在這點(diǎn)上，當(dāng)使用根據(jù)本實(shí)施例的波束形成系數(shù)來計(jì)算形成低分辨率圖像的值時，在多個換能器中接收的信號中在定向(orientation)方向接收的信號的輸入/輸出增益是1，在換能器中接收的信號具有最小輸出。S卩，換能器接收從對象反射的信號。在這點(diǎn)上，通過由于在換能器中接收的信號的入射角導(dǎo)致的延遲時間，針對每個換能器中接收的信號發(fā)生相位差，該相位差被用于計(jì)算波束形成系數(shù)。例如，根據(jù)本實(shí)施例的波束形成系數(shù)計(jì)算單元110可通過使用在最小方差(MV)波束形成器中使用的技術(shù)來計(jì)算波束形成系數(shù)。更具體地 講，當(dāng)診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100使用I個低分辨率圖像時，波束形成系數(shù)計(jì)算單元110通過使用MV技術(shù)計(jì)算將針對I個低分辨率圖像共同使用的一個波束形成系數(shù)。MV技術(shù)表示在執(zhí)行波束形成中沒有目標(biāo)方向的失真的情況下計(jì)算波束形成系數(shù)的方法，該方法允許波束形成結(jié)果的方差值被最小化。當(dāng)在對象和換能器之間發(fā)送/接收的信號是超聲波信號時，如果在診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備100中接收的信號中不包括具有注入到遠(yuǎn)離軸側(cè)的大值的信號，則MV技術(shù)可具有盡管旁瓣波束增加但對波束形成結(jié)果沒有太大影響的物理含義。因此，假設(shè)在形成多個低分辨率圖像并指示相同位置的值之間超聲波的傳播沒有大的路徑改變，盡管低分辨率圖像共享波束形成系數(shù)，但這種共享對波束形成結(jié)果影響較小。因此，波束形成系數(shù)計(jì)算單元110通過使用MV技術(shù)計(jì)算波束形成系數(shù)，以形成I個低分辨率圖像之一。在這點(diǎn)上，可對I個低分辨率圖像共同使用與每個空間位置相應(yīng)的波束形成系數(shù)。更詳細(xì)地講，波束形成系數(shù)計(jì)算單元110可針對形成一個低分辨率圖像的所有值計(jì)算波束形成系數(shù)，并對形成I個低分辨率圖像的每一個低分辨率圖像的值共同使用計(jì)算的波束形成系數(shù)。在計(jì)算低分辨率圖像的波束形成系數(shù)中，波束形成系數(shù)計(jì)算單元110可以以各種方式從I個低分辨率圖像中選擇一個低分辨率圖像。例如，波束形成系數(shù)計(jì)算單元110可選擇根據(jù)從換能器陣列中的首先發(fā)送信號的換能器所發(fā)送的信號的一個低分辨率圖像、根據(jù)從換能器陣列中最后發(fā)送信號換能器所發(fā)送的信號的一個低分辨率圖像或根據(jù)從位于換能器中間的換能器發(fā)送的信號的一個低分辨率圖像，但不限于此。下面將參照圖3對此進(jìn)行更詳細(xì)地描述。作為在波束形成系數(shù)計(jì)算單元110中計(jì)算波束形成系數(shù)的方法的示例，波束形成系數(shù)計(jì)算單元HO可關(guān)于形成多個低分辨率圖像之一的值來產(chǎn)生協(xié)方差矩陣，計(jì)算協(xié)方差矩陣的逆，并通過使用協(xié)方差矩陣的逆來計(jì)算將針對多個低分辨率圖像共同使用的波束形成系數(shù)。更詳細(xì)地講，波束形成系數(shù)計(jì)算單元110可關(guān)于形成一個低分辨率圖像的值來產(chǎn)生協(xié)方差矩陣，計(jì)算協(xié)方差矩陣的逆，并關(guān)于在信號從換能器被發(fā)送并從對象被反射之后在換能器中接收的信號，通過使用協(xié)方差矩陣的逆和指向矢量(steering vector)來計(jì)算將針對多個低分辨率圖像共同使用的波束形成系數(shù)。例如，可從換能器中接收的信號以及關(guān)于在換能器中接收的信號的厄密共軛轉(zhuǎn)置(Hermitian transpose)的期望值來計(jì)算協(xié)方差矩陣。S卩，波束形成系數(shù)計(jì)算單元110可執(zhí)行諸如下面等式I和等式2的運(yùn)算以及計(jì)算波束形成系數(shù)W，[等式I]
A 1
RleW =----
eHR~xe其中，w表示針對一個低分辨率圖像的波束形成系數(shù)，e表示指向矢量，eH表示指向矢量的厄密共軛轉(zhuǎn)置，R 1是針對一個低分辨率圖像的協(xié)方差的逆。
更詳細(xì)地講，指向矢量e用于控制從探測器(未示出)發(fā)送到對象的信號的相位。當(dāng)假設(shè)根據(jù)方向預(yù)先應(yīng)用了用于波束形成的時間延遲值時，因?yàn)椴ㄊ纬上禂?shù)是實(shí)數(shù)，所以指向矢量被配置為I。此外，根據(jù)本實(shí)施例的協(xié)方差可如下面的等式2所表示，[等式2]
權(quán)利要求
1.一種診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備，包括 波束形成系數(shù)計(jì)算單元，通過使用從對象反射的信號計(jì)算將針對多個低分辨率圖像共同使用的波束形成系數(shù)； 低分辨率圖像合成單元，通過使用計(jì)算的波束形成系數(shù)來合成多個低分辨率圖像中的每一個； 高分辨率圖像合成單元，通過使用合成的多個低分辨率圖像來合成高分辨率圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備，其中，波束形 成系數(shù)被共同用于計(jì)算形成所述多個低分辨率圖像的值中的所述多個低分辨率圖像中的每一個的相同位置的值。
3.如權(quán)利要求I所述的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備，其中，波束形成系數(shù)計(jì)算單元通過對所述多個低分辨率圖像之一使用最小方差技術(shù)來計(jì)算波束形成系數(shù)。
4.如權(quán)利要求3所述的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備，其中，所述多個低分辨率圖像之一是根據(jù)從首先發(fā)送信號的換能器所發(fā)送的信號的低分辨率圖像、根據(jù)從最后發(fā)送信號的換能器所發(fā)送的信號的低分辨率圖像、或根據(jù)從位于換能器陣列的中間的換能器所發(fā)送的信號的低分辨率圖像。
5.如權(quán)利要求3所述的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備，其中，波束形成系數(shù)計(jì)算單元對形成所述多個低分辨率圖像之一的值產(chǎn)生協(xié)方差矩陣，計(jì)算產(chǎn)生的協(xié)方差矩陣的逆，并通過使用計(jì)算的協(xié)方差矩陣的逆來計(jì)算將對所述多個低分辨率圖像共同使用的波束形成系數(shù)。
6.如權(quán)利要求I所述的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備，其中，波束形成系數(shù)根據(jù)指示形成所述多個低分辨率圖像的值中應(yīng)用了波束形成系數(shù)的值的位置而變化。
7.如權(quán)利要求I所述的診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備，還包括波束形成器，形成接收波束，所述接收波束用于輸出形成所述多個低分辨率圖像的值。
8.—種診斷系統(tǒng),包括 探測器，通過使用多個換能器將信號發(fā)送到對象/從對象接收信號； 診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備，通過使用由探測器接收的信號來合成應(yīng)用了相同波束形成系數(shù)的多個低分辨率圖像中的每一個，通過使用合成的多個低分辨率圖像合成高分辨率圖像，并輸出合成的高分辨率圖像作為診斷圖像。
9.如權(quán)利要求8所述的診斷系統(tǒng)，其中，波束形成系數(shù)被共同用于計(jì)算形成所述多個低分辨率圖像的值中的所述多個低分辨率圖像中的每一個的相同位置的值。
10.如權(quán)利要求8所述的診斷系統(tǒng)，其中，診斷圖像產(chǎn)生設(shè)備通過對所述多個低分辨率圖像之一使用最小方差技術(shù)來計(jì)算波束形成系數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的診斷系統(tǒng)，其中，所述多個低分辨率圖像之一是根據(jù)從首先發(fā)送信號的換能器所發(fā)送的信號的低分辨率圖像、根據(jù)從最后發(fā)送信號的換能器所發(fā)送的信號的低分辨率圖像、或根據(jù)從位于換能器陣列的中間的換能器所發(fā)送的信號的低分辨率圖像。
12.如權(quán)利要求8所述的診斷系統(tǒng)，其中，波束形成系數(shù)是在自適應(yīng)波束形成器中使用的權(quán)重。
13.一種醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)，包括 診斷系統(tǒng)，通過使用從對象反射的信號來合成應(yīng)用了相同波束形成系數(shù)的多個低分辨率圖像中的每一個，通過使用合成的多個低分辨率圖像合成高分辨率圖像，并輸出合成的高分辨率圖像作為診斷圖像； 顯示單元，顯示輸出的診斷圖像。
14.如權(quán)利要求13所述的醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)，其中，波束形成系數(shù)被共同用于計(jì)算形成所述多個低分辨率圖像的值中的所述多個低分辨率圖像中的每一個的相同位置的值。
15.一種產(chǎn)生診斷圖像的方法，所述方法包括 接收從對象反射的信號； 通過使用接收的信號來計(jì)算將針對多個低分辨率圖像共同使用的波束形成系數(shù)； 通過使用計(jì)算的波束形成系數(shù)來合成多個低分辨率圖像中的每一個； 通過使用合成的多個低分辨率圖像合成高分辨率圖像。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，波束形成系數(shù)被共同用于計(jì)算形成所述多個低分辨率圖像的值中的所述多個低分辨率圖像中的每一個的相同位置的值。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，計(jì)算波束形成系數(shù)的步驟通過對所述多個低分辨率圖像之一使用最小方差技術(shù)來計(jì)算波束形成系數(shù)。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述多個低分辨率圖像之一是根據(jù)從首先發(fā)送信號的換能器所發(fā)送的信號的低分辨率圖像、根據(jù)從最后發(fā)送信號的換能器所發(fā)送的信號的低分辨率圖像、或根據(jù)從位于換能器陣列的中間的換能器所發(fā)送的信號的低分辨率圖像。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，計(jì)算波束形成系數(shù)的步驟對形成所述多個低分辨率圖像之一的值產(chǎn)生協(xié)方差矩陣，計(jì)算產(chǎn)生的協(xié)方差矩陣的逆，并通過使用計(jì)算的協(xié)方差矩陣的逆來計(jì)算將對所述多個低分辨率圖像共同使用的波束形成系數(shù)。
全文摘要
提供了產(chǎn)生診斷圖像的方法和設(shè)備、醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)和診斷系統(tǒng)。所述方法包括接收從對象反射的信號；通過使用接收的信號來計(jì)算波束形成系數(shù)；通過使用計(jì)算的波束形成系數(shù)來合成多個低分辨率圖像中的每一個；通過使用合成的多個低分辨率圖像合成高分辨率圖像。
文檔編號A61B8/00GK102743226SQ20121010586
公開日2012年10月24日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者樸成燦, 金圭洪, 金晶澔 申請人:三星電子株式會社