超声波波束合成方法、装置、超声设备及存储介质

技术领域

本发明涉及超声成像技术领域，尤其涉及一种超声波波束合成方法、装置、超声设备及存储介质。

背景技术

超声成像广泛应用于多科室的医学实践中，用于辅助医生进行诊断以及治疗。一般来说，现代医学超声成像系统的基础均为Delay And Sum(DAS)的波束合成成像法，其基本原理在于，首先通过超声探头向人体组织发射超声波，随后超声探头的各阵元接收不同时间的回波信号，通过对各阵元的回波信号作延时校正后，再进行相干叠加，获得高分辨率的超声图像。在这一过程中，超声探头的阵元数量对于最终图像的效果影响比较大，因为每个阵元都能获得组织的信息，阵元越多，信息越丰富，则超声图像质量越好。另外，由于超声波的干涉特性，在相干叠加时，如果各阵元的延时不准确，则会使超声图像的信噪比显著降低。由于延时不准确的原因主要是系统设计和真实情况存在差异所导致的，超声设备设计时往往是基于一系列基本假设，如组织均匀且只考虑主瓣，但在实际超声成像时，真实组织显然是非均匀的，并且真实的超声探头发射时旁瓣不可忽略。这些系统设计与真实情况所存在的差异，导致超声图像中含有大量不可忽略的杂波，从而使得图像劣化。

为了提高超声图像的质量，抑制杂波的影响，现有DAS的杂波抑制思路主要包括如下两类：第一类，在多通道数据合成阶段进行杂波抑制，具体为，基于多通道波束数据计算一个杂波因子，作为多通道波束数据相干叠加时的加权系数，从而能够有效提高相干叠加后的超声图像的信噪比。第二类，在多通道数据合成阶段之后进行杂波抑制，具体为，在多通道波束数据相干叠加后，基于多次发射接收的超声图像，计算多通道波束数据合成的加权系数矩阵，从而使得多通道波束数据后的超声图像具有更高的信噪比。

当前多通道数据合成阶段进行杂波抑制时，基于多通道波束数据计算出的杂波因子，利用杂波因子进行加权处理过程的处理过程，主要是利用杂波因子压低杂波较大的位置信号，不能真正去除杂波。也即现有采用杂波因子进行加权处理的过程，相当于粗暴的对比度拉伸，不仅将杂波低压，也可能会将真实有效信号压低，不能呈现较多的图像细节，使得最终成像的超声图像分辨率较低。

发明内容

本发明实施例提供一种超声波波束合成方法、装置、超声设备及存储介质，以解决现有超声波波束合成过程中无法有效过滤到杂波，使得最终成像的超声图像的分辨率较低的问题。

一种超声波波束合成方法，包括：

获取目标像素点对应的原始信息矩阵，所述原始信息矩阵包括M*N个原始回波信号，N为叠加次数，M为通道数；

采用K个方向偏转滤波器，对所述目标像素点对应的所述原始信息矩阵进行方向滤波，获取所述目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵；

根据K个所述方向响应特征矩阵，确定所述目标像素点对应的K个目标响应特征矩阵和每一所述目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵；

根据K个所述目标响应特征矩阵和每一所述目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵，获取所述目标像素点对应的K个方向置信度；

根据所述目标像素点对应的K个所述方向置信度和K个所述目标响应特征矩阵，获取所述目标像素点对应的目标回波信号；

对所述目标像素点对应的目标回波信号进行相干叠加，获取所述目标像素点对应的合成回波信号。

一种超声波波束合成装置，包括：

原始信息矩阵获取模块，用于获取目标像素点对应的原始信息矩阵，所述原始信息矩阵包括M*N个原始回波信号，N为叠加次数，M为通道数；

方向响应特征矩阵获取模块，用于采用K个方向偏转滤波器，对所述目标像素点对应的所述原始信息矩阵进行方向滤波，获取所述目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵；

目标响应特征矩阵确定模块，用于根据K个所述方向响应特征矩阵，确定所述目标像素点对应的K个目标响应特征矩阵和每一所述目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵；

方向置信度获取模块，用于根据K个所述目标响应特征矩阵和每一所述目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵，获取所述目标像素点对应的K个方向置信度；

目标回波信号获取模块，用于根据所述目标像素点对应的K个所述方向置信度和K个所述目标响应特征矩阵，获取所述目标像素点对应的目标回波信号；

合成回波信号获取模块，用于对所述目标像素点对应的目标回波信号进行相干叠加，获取所述目标像素点对应的合成回波信号。

一种超声设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述超声波波束合成方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述超声波波束合成方法。

上述超声波波束合成方法、装置、超声设备及存储介质，采用K个特定方向对应的方向偏转滤波器，对目标像素点的原始信息矩阵进行方向滤波，可使获取到K个方向响应特征矩阵，可清晰显示K个特定方向的信息，使得最终获取到的合成回波信号可包含更多图像信息，有助于保障最终成像的超声图像的信噪比和分辨率。先根据K个方向响应特征矩阵，确定K个目标响应特征矩阵和和K个方向置信度，再根据所述目标像素点对应的K个所述方向置信度和K个所述目标响应特征矩阵，获取所述目标像素点对应的目标回波信号，以实现有效滤除各个方向上的杂波，保留基于人体组织反射或散热的真实有效信号，使得基于所述目标回波信号进行相干叠加后获取到的合成回波信号，可有效滤除杂波，且包含更多真实有效信息，有助于保障最终成像的超声图像的信噪比和分辨率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中超声图像的一示意图；

图2是现有技术中超声波波束合成的一示意图；

图3是本发明一实施例中超声波波束合成方法的一流程图；

图4是本发明一实施例中超声波波束合成方法的另一流程图；

图5是本发明一实施例中超声波波束合成方法的另一流程图；

图6是本发明一实施例中超声波波束合成方法的另一流程图；

图7是本发明一实施例中超声波波束合成方法的另一流程图；

图8是本发明一实施例中超声波波束合成装置的一示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的超声波波束合成方法，该超声波波束合成方法可应用如图1所示的超声设备中，超声设备包括主控制器和与主控制器相连的超声探头、波束合成处理器、图像处理器和显示屏。

主控制器为超声设备的控制器，主控制器与超声设备中的其他功能模块相连，包括但不限于超声探头、波束合成处理器、图像处理器和显示屏等功能模块相连，用于控制各个功能模块工作。

超声探头是超声波的发射和接收装置。本示例中，为了保证不同角度的原始超声图像都能够有较大的横向扫描覆盖范围，从而保证不同角度的原始超声图像有较大的交叠范围，现有超声探头一般由若干大小相同的长条形压电换能器（每个压电换能器为一个阵元）等间隔排列组成；或者将多个压电换能器是呈二维阵列，即阵元排列成二维矩阵形状。

超声探头内的压电换能器将施加在其上的电压脉冲激励转换成机械振动，从而对外发出超声波；超声波在人体组织等媒介中传播，会产生反射波和散射波。各个压电换能器可以接收反射波和散射波等超声回波数据，先将超声回波数据转换成电信号，即转换成模拟回波信号；再对模拟回波信号进行低噪声放大处理和时间增益补偿等常规的信号放大处理，接着，进行模数转换处理，转换成数字回波信号，再将数字回波信号发送给波束合成处理器。本示例中，每一压电换能器（即阵元）对应一个通道，多个压电换能器将其获取到的数字回波信号发送给波束合成处理器，以使波束合成处理器可接收多通道的数字回波信号。

波束合成处理器与超声探头相连，用于接收超声探头发送的数字回波信号，对一个或多个通道的数字回波信号进行波束合成，获取合成回波信号，将合成回波信号发送给图像处理器。

图像处理器与波束合成处理器相连，用于接收波束合成处理器发送的合成回波信号，对合成回波信号进行图像合成和空间复合等图像处理过程，形成超声图像，以将超声图像发送给显示屏，以使显示屏显示超声图像。

作为一示例，图像处理器可以为显卡处理器（即Graphics Processing Unit，以下简称GPU），是专为执行复杂图形渲染所必需的数学和几何计算而设计的处理器，有助于提高超声图像的生成效率。本示例中，采用图像处理器专用于图像处理，使得主控制器从图像处理的任务中解放出来，可执行更多系统任务，有助于提高超声设备的整体性能。

如图2所示，超声探头中设有8个压电换能器，控制8个压电换能器连续在4个不同位置发射超声波，各个压电换能器均可以接收一组反射波和散射波形成超声回波数据，图2中带箭头的示例表示在不同位置进行4次发射超声波，不带箭头的示例表示每次接收到的多通道超声回波数据。如图2所示，虽然每次发射超声波所形成的8个通道的超声回波数据的位置会不断偏移，但有2个位置是4次发射均包含在内，在常规的DAS中，需要将4次发射均重叠的超声回波数据转换获取的多通道数字回波信号进行相干叠加，以获取合成回波信号，以便利用合成回波信号，获取到信噪比较好的超声图像。由于每次超声波发射所获取的超声回波数据均由全部通道中对应位置的信号合成的，采用现有波束合成后获取的超声图像中，每一目标像素点对应的合成回波信号如下：

其中，

由上述公式可知，现有波束合成过程中，对每一目标像素点对应的数字回波信号

在一实施例中，如图3所示，提供一种超声波波束合成方法，以该方法应用在图1中的波束合成处理器为例进行说明，该超声波波束合成方法包括如下步骤：

S301：获取目标像素点对应的原始信息矩阵，原始信息矩阵包括M*N个原始回波信号，N为叠加次数，M为通道数。

S302：采用K个方向偏转滤波器，对目标像素点对应的原始信息矩阵进行方向滤波，获取目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵。

S303：根据K个方向响应特征矩阵，确定目标像素点对应的K个目标响应特征矩阵和每一目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵。

S304：根据K个目标响应特征矩阵和每一目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵，获取目标像素点对应的K个方向置信度。

S305：根据目标像素点对应的K个方向置信度和K个目标响应特征矩阵，获取目标像素点对应的目标回波信号。

S306：对目标像素点对应的目标回波信号进行相干叠加，获取目标像素点对应的合成回波信号。

其中，原始信息矩阵是指由M*N个原始回波信号按特定顺序排序形成的矩阵。原始回波信号是指未经波束合成处理的回波信号。

作为一示例，步骤S301中，主控制器可控制设有M个压电换能器（即阵元）的超声探头，依次在不同位置发射Tx次超声波，每个位置所发射的超声波扫描人体组织后，会形成反射波和散射波等超声回波数据；超声探头的每个压电换能器（即阵元）均可以接收到每次发射超声波对应的超声回波数据，将超声回波数据转换成模拟回波信号，再经过放大或模拟转换处理，形成数字回波信号；超声探头将Tx次超声波对应的Tx个数字回波信号发送给波束合成处理器，其中Tx为超声波的发射次数。

本示例中，波束合成处理器可以接收超声探头发送的Tx个数字回波信号，每个数字回波信号包含超声成像区域内所有像素点对应的信息，即每个阵元每次接收到的数字回波信号。波束合成处理器可采用预先配置的信号处理逻辑，对接收到的所有数字回波信号进行处理，以提取出每个目标像素点的信息，每个目标像素点的信息采用矩阵形式表示为原始信息矩阵。原始信息矩阵中记录有M*N个原始回波信号，N为叠加次数，M为通道数（即阵元数），叠加次数可以理解为Tx个数字回波信号中叠加到同一目标像素点的次数，N≤Tx。

其中，方向偏转滤波器是指基于特定方向进行偏转的滤波器，K为方向偏转滤波器的数量。方向响应特征矩阵是指采用方向偏转滤波器对原始信息矩阵进行滤波处理后获取的响应特征矩阵。

作为一示例，步骤S302中，波束合成处理器可以采用K个方向偏转滤波器，对目标像素点对应的原始信息矩阵进行方向滤波，即每个方向偏转滤波器均对原始信息矩阵进行滤波，以获取目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵。本示例中，每个原始信息矩阵中的元素为M*N个原始回波信号，每个方向响应特征矩阵中的元素为M*N个方向响应特征。该方向偏转滤波器为原始回波信号经过方向偏转滤波器滤波处理后获取的特征。

例如，波束合成处理器可以采用K个方向偏转滤波器，例如，0、30、60、 90、120和150这几个特定方向对应的方向偏转滤波器（即K=6），分别对目标像素点对应的原始信息矩阵进行滤波处理，以获取每个方向偏转滤波器输出的方向响应特征矩阵。本示例中，方向偏转滤波器可以为Gabor方向偏转滤波器，也可以为基于张量的偏转滤波器，可由用户根据实际需要自主确定所采用的滤波器。

其中，目标响应特征矩阵是指特定方向对应的方向响应特征矩阵。关联响应特征矩阵是指除了目标响应特征矩阵之外的其他方向响应特征矩阵。

作为一示例，步骤S303中，波束合成处理器可以根据K个方向响应特征矩阵，确定目标像素点对应的K个目标响应特征矩阵和每一目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵，具体可采用如下实现方式：依次将目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵中的任一个确定为目标响应特征矩阵，其余K-1个方向响应特征矩阵确定为关联响应特征矩阵。

在一示例中，每一目标像素点对应有K个方向响应特征矩阵，波束合成处理器可以依次将其中一个方向响应特征矩阵确定为目标响应特征矩阵，将其他方向响应特征矩阵确定为关联响应特征矩阵。即可将K个方向响应特征矩阵的第1个方向响应特征矩阵确定为目标响应特征矩阵，将第2、3……k-1和k个方向响应特征矩阵，分别确定为第1、2……k-2和k-1个关联响应特征矩阵。本示例中，6个方向偏转滤波器形成的6个方向响应特征矩阵分别为M（0）、M（30）、M（60）、M（90）、M（120）和M（150），可将M（0)确定为目标响应特征矩阵，M（30）、M（60）、M（90）、M（120）和M（150）确定为目标响应特征矩阵M（0)对应的关联响应特征矩阵。

其中，方向置信度是指特定方向对应的置信度。

作为一示例，步骤S304中，波束合成处理器可以根据K个目标响应特征矩阵和每一目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵，获取目标像素点对应的K个方向置信度，具体可采用如下实现方式：（1）基于每一目标响应特征矩阵及其对应的关联响应特征矩阵，确定每一目标响应特征矩阵对应的方向置信度。本示例中，可采用方向置信度公式，对每一目标响应特征矩阵及其对应的关联响应特征矩阵进行计算，确定其对应的方向置信度。该方向置信度公式为预先设置的用于计算特定方向对应的目标响应特征矩阵的置信度的公式。（2）基于K个目标响应特征矩阵对应的方向置信度，确定目标像素点对应的K个方向置信度。

作为一示例，步骤S305中，波束合成处理器可以根据目标像素点对应的K个方向置信度和K个目标响应特征矩阵，获取目标像素点对应的目标回波信号，具体可采用如下实现方式：对同一目标像素点对应的K个方向置信度和K个目标响应特征矩阵进行方向上加权处理，获取目标像素点对应的目标回波信号。

作为一示例，步骤S306中，波束合成处理器可将同一目标像素点对应的M*N个目标回波信号进行相干叠加，以获取合成回波信号，以便后续利用合成回波信号，获取信噪比较好的超声图像。本示例中，波束合成处理器将同一目标像素点对应的M*N个目标回波信号进行相干叠加，以获取合成回波信号的处理公式如下：

其中，

本实施例所提供的超声波波束合成方法中，采用K个特定方向对应的方向偏转滤波器，对目标像素点的原始信息矩阵进行方向滤波，可使获取到K个方向响应特征矩阵，可清晰显示K个特定方向的信息，使得最终获取到的合成回波信号可包含更多图像信息，有助于保障最终成像的超声图像的信噪比和分辨率。先根据K个方向响应特征矩阵，确定K个目标响应特征矩阵和和K个方向置信度，再根据目标像素点对应的K个方向置信度和K个目标响应特征矩阵，获取目标像素点对应的目标回波信号，以实现有效滤除各个方向上的杂波，保留基于人体组织反射或散热的真实有效信号，使得基于目标回波信号进行相干叠加后获取到的合成回波信号，可以包含更多真实有效信息，有助于保障最终成像的超声图像的信噪比和分辨率。

在一实施例中，如图4所示，步骤S301，即获取目标像素点对应的原始信息矩阵，包括：

S401：接收超声探头发送的数字回波信号。

S402：对数字回波信号进行延时校正处理，获取数字回波信号对应的校正回波信号。

S403：基于校正回波信号，获取目标像素点对应的原始信息矩阵。

作为一示例，主控制器可控制设有M个压电换能器（即阵元）的超声探头，依次在不同位置发射Tx次超声波，每个位置所发射的超声波扫描人体组织后，会形成反射波和散射波等超声回波数据；超声探头的每个压电换能器（即阵元）均可以接收到每次发射超声波对应的超声回波数据，将超声回波数据转换成模拟回波信号，再经过放大或模拟转换处理，形成数字回波信号；超声探头将Tx次超声波对应的Tx个数字回波信号发送给波束合成处理器。

作为一示例，步骤S401中，波束合成处理器可以接收超声探头发送的Tx个数字回波信号，Tx个数字回波信号为M*Tx*Tseq的矩阵，M为通道数，即阵元数；Tx为超声波的发射次数；Tseq为像素点数，可理解为某一条波束线的像素点数，由采样频率决定。

作为一示例，步骤S402中，波束合成处理器可以采用延时校正算法，对每一数字回波信号进行延时校正处理，获取数字回波信号对应的校正回波信号。例如，波束合成处理器可以采用常规DAS算法中的延时校正算法，对接收到Tx个数字回波信号进行延时校正处理，从而获取数字回波信号对应的校正回波信号，该校正回波信号为M*N*PntNum*LineNum的矩阵，N为在超声图像区域的叠加次数，N≤Tx，PntNum为成像范围的纵向像素点数，LineNum为成像范围的横向像素点数，可理解地，PntNum*LineNum包含成像范围内所有像素点，而每一目标像素点均对应一个M*N的矩阵。

作为一示例，步骤S403中，波束合成处理器可以从校正回波信号，即M*N*PntNum*LineNum的矩阵中，将每一目标像素点对应的M*N矩阵，确定为为目标像素点对应的原始信息矩阵。本示例中，原始信息矩阵中的元素为原始回波信号，M*N个原始回波信号依据通道顺序和和叠加超声波顺序排序。其中，通道顺序是指超声探头中，M个压电换能器（即阵元）的排列顺序。叠加超声波顺序是指超声探头发射N次超声波的先后顺序。例如，目标像素点对应的原始信息矩阵中，每个原始回波信号可采用

本实施例所提供的超声波波束合成方法中，由于超声成像技术中，某一目标像素点对应的信息分散在多次发射超声波所接收到数字回波信号中，本示例中，将目标像素点对应的M*N个数字回波信号缓存在原始信息矩阵中，以便后续基于原始信息矩阵进行波束合成处理，有助于保障信息的完整性，使得最终获取的合成回波信号包含更多细节信息，既可降低基于合成回波信号合成的超声图像的信噪比，又可提高超声图像的分辨率。

在一实施例中，如图5所示，步骤S302，即采用K个方向偏转滤波器，对目标像素点对应的原始信息矩阵进行方向滤波，获取目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵，包括：

S501：采用K个方向偏转滤波器对应的方向性滤波核，对目标像素点对应的原始信息矩阵进行处理，获取K个方向响应强度矩阵。

S502：采用K个方向响应强度矩阵，对目标像素点对应的原始信息矩阵进行处理，获取目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵。

其中，方向性滤波核为方向偏转滤波器对应的滤波核，可以理解为卷积核。一般来说，每个方向偏转滤波器的偏转角度不同，其对应的方向性滤波核也不同。方向响应强度矩阵为采用方向性滤波核对目标像素点对应的原始信息矩阵进行处理所形成的矩阵。

作为一示例，步骤S501中，波束合成处理器先采用K个方向偏转滤波器对应的方向性滤波核，对目标像素点对应的原始信息矩阵进行处理，例如，对原始信息矩阵进行卷积处理，即可获取每个目标像素点对应的方向响应强度矩阵。本示例中，方向偏转滤波器可以为Gabor方向偏转滤波器，也可以为基于张量的偏转滤波器，可由用户根据实际需要自主确定所采用的滤波器，每种方向偏转滤波器均有对应的方向性滤波核，该方向性滤波核基于对应的标准图像处理算法确定。

作为一示例，步骤S502中，波束合成处理器可采用K个方向响应强度矩阵，分别对目标像素点对应的原始信息矩阵进行处理，获取目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵，具体包括：采用方向响应强度矩阵中的元素，分别与目标像素点对应的原始信息矩阵中的元素逐点乘积，以获取目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵的元素。例如，每个目标像素点对应的原始信息矩阵为M*N个原始回波信号所形成的矩阵时，采用每个方向偏转滤波器对应的方向响应强度矩阵的元素与原始信息矩阵的元素进行逐点乘积时，获取M*N个方向响应特征所形成的方向响应特征矩阵。此处的方向响应特征矩阵为采用方向响应强度矩阵与原始信息矩阵进行处理的结果矩阵。方向响应特征为方向响应特征矩阵中的元素，具体为方向响应强度矩阵中的元素与原始信息矩阵中的元素逐点相乘的结果特征，方向响应特征的数量为M*N个。

本实施例中，采用K个特定方向对应的方向偏转滤波器，对目标像素点的原始信息矩阵进行方向滤波，获取到的K个方向响应特征矩阵可清晰显示K个特定方向的图像信息，以便后续利用K个方向响应特征矩阵进行波束合成时，使得最终获取的合成回波信号包含更加清晰的图像信息，既可降低基于合成回波信号合成的超声图像的信噪比，又可提高超声图像的分辨率。

在一实施例中，如图6所示，步骤S303,即根据K个方向响应特征矩阵，确定目标像素点对应的K个目标响应特征矩阵和每一目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵，包括：

S601：获取目标像素点对应的邻近区域，邻近区域包括L个邻域像素点，每一邻域像素点对应的K个方向响应特征矩阵。

S602：根据L个邻域像素点对应的K*L个方向响应特征矩阵，获取目标像素点对应的K个邻域响应特征矩阵。

S603：依次将目标像素点对应的K个邻域响应特征矩阵中的任一个确定为目标响应特征矩阵，其余K-1个邻域响应特征矩阵确定为关联响应特征矩阵。

作为一示例，步骤S601中，波束合成处理器可以先基于目标像素点的位置，确定其邻近区域，该目标像素点的邻近区域可以理解为以目标像素点为中心的多个像素点组成的区域。邻域像素点是指位于邻近区域的像素点，邻域像素点包括目标像素点和邻近目标像素点的邻近像素点。本示例中，邻近区域的范围可由用户自主设置，例如，若目标像素点P(100,100)，构建3*3对应的邻近区域时，则其邻近区域的坐标范围为X=99-101，Y=99-101，即包括P1(99,99)、P2(99,100)、P3(99,101)、P4(100,99)、P5(100,100)、P6(100,101)、P7(101,99)、P8(101,100)和P9(101,101)等像素点，即目标像素点为P5，邻近像素点为P1、P2、P3、P4、P6、P7、P8和P9。

本示例中，邻近区域包括L个邻域像素点，每一邻域像素点对应的K个方向响应特征矩阵。其中，邻域像素点包括目标像素点和邻近目标像素点的L-1个邻近像素点。由于邻近区域中所有像素点均对应有K个方向响应特征矩阵，因此，目标像素点对应的邻近区域对应有K*L个方向响应特征矩阵。

例如，波束合成处理器采用0、30、60、 90、120和150这几个特定方向对应的方向偏转滤波器对超声图像区域对应的所有目标像素点的原始信息矩阵进行方向滤波，即可获取K=6个方向响应特征矩阵。在目标像素点为P5，邻近像素点为P1、P2、P3、P4、P6、P7、P8和P9时，目标像素点对应的邻近区域内一共有9邻域像素点，则该目标像素点对应的邻近区域一共包含54个方向响应特征矩阵，每个方向响应特征矩阵中记录M*N个方向响应特征。

作为一示例，步骤S602中，波束合成处理器可以根据邻近区域中L个邻域像素点对应的K*L个方向响应特征矩阵，获取目标像素点对应的K个邻域响应特征矩阵，具体实现过程如下：在目标像素点对应的邻近区域中包含L个邻域像素点，每个邻域像素点均对应K个方向响应特征矩阵，每个方向响应特征矩阵记录有M*N个方向响应特征；根据K*L个方向响应特征矩阵，获取K个邻域响应特征矩阵。

例如，上述示例中，邻域像素点P1对应的原始信息矩阵经过上述6个方向偏转滤波器处理，所形成的6个方向响应特征矩阵分别为M1（0）、M1（30）、M1（60）、M1（90）、M1（120）和M1（150）；相应地，邻域像素点P2对应的6个方向响应特征矩阵分别为M2（0）、M2（30）、M2（60）、M2（90）、M2（120）和M2（150）……依此类推，邻域像素点P9对应的6个方向响应特征矩阵分别为M9（0）、M9（30）、M9（60）、M9（90）、M9（120）和M9（150）。由上可知，每个特定方向均形成有与目标像素点对应的邻近区域的像素点数量相匹配的方向响应特征矩阵。本示例中，根据K*L个方向响应特征矩阵，获取K个邻域响应特征矩阵，具体包括：将K*L个方向响应特征矩阵中，相同矩阵位置对应的L个方向响应特征形成一个邻域响应特征；基于所有相同矩阵位置对应的邻域响应特征，获取邻域响应特征矩阵。

例如，在特定方向为0时，9个方向响应特征矩阵分别为M1（0）、M2（0）、M3（0）、M4（0）、M5（0）、M6（0）、M7（0）、M8（0）和M9（0），

可理解地，为了从目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵中找到真实有效信号，需对每个目标像素点，选择其对应的邻近区域，以便利用邻近区域对应的所有邻域像素点对应的K个方向响应特征矩阵进行结构评估和综合判断，使得最终获取到的邻域响应特征矩阵可以包含邻近区域中所有邻域像素点的信息，有助于保障最终获取的合成回波信号包含更加清晰的细节信息，既可降低基于合成回波信号合成的超声图像的信噪比，又可提高超声图像的分辨率。

作为一示例，步骤S603中，每一目标像素点对应有K个邻域响应特征矩阵，波束合成处理器可以依次将其中一个邻域响应特征矩阵确定为目标响应特征矩阵，将其他邻域响应特征矩阵确定为关联响应特征矩阵。例如，可将K个邻域响应特征矩阵的第1个邻域响应特征矩阵确定为目标响应特征矩阵，将第2、3……k-1和k个邻域响应特征矩阵，分别确定为第1、2……k-2和k-1个关联响应特征矩阵。例如，上述6个邻域响应特征矩阵

本实施例所提供的超声波波束合成方法中，根据每个目标像素点对应的邻近区域，对邻近区域中所有邻域像素点对应的K个方向响应特征矩阵进行结构评估和综合判断，使得最终获取到的邻域响应特征矩阵可以包含邻近区域中所有邻域像素点的信息，有助于保障最终获取的合成回波信号包含更加清晰的细节信息，既可降低基于合成回波信号合成的超声图像的信噪比，又可提高超声图像的分辨率。本示例中，基于K个邻域响应特征矩阵确定目标响应特征矩阵及其对应关联响应特征矩阵，有助于保障后续基于目标响应特征矩阵进行波束合成所获取到的合成回波信号包含更多图像信息，进而提高最终成像的超声图像的分辨率。

在一实施例中，如图7所示，步骤S304，即根据K个目标响应特征矩阵和每一目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵，获取目标像素点对应的K个方向置信度，包括：

S701：将目标响应特征矩阵，分别与K-1个关联响应特征矩阵进行互相关计算，获取目标响应特征矩阵对应的K-1个互相关矩阵。

S702：对目标响应特征矩阵对应的K-1个互相关矩阵进行求和，获取目标响应特征矩阵对应的方向置信度。

S703：基于K个目标响应特征矩阵对应的方向置信度，获取目标像素点对应的K个方向置信度。

作为一示例，步骤S701中，波束合成处理器可以将目标响应特征矩阵，分别与K-1个关联响应特征矩阵进行互相关计算，获取目标响应特征矩阵对应的K-1个互相关矩阵，即目标响应特征矩阵与每个关联响应特征矩阵进行互相关计算，获取一个互相关矩阵。例如，将目标响应特征矩阵与第1个关联响应特征矩阵进行互相关计算，即可获取1个互相关矩阵……依此类推，即可获取K-1个互相关矩阵。

例如，上述6个方向响应特征矩阵M（0）、M（30）、M（60）、M（90）、M（120）和M（150）中，若方向响应特征矩阵M（0）为目标响应特征矩阵，则M（30）、M（60）、M（90）、M（120）和M（150）为关联响应特征矩阵；根据M（0）和M（30）计算M（1）对应的第1个互相关矩阵，根据M（0）和M（60）计算M（1）对应的第2个互相关矩阵，根据M（0）和M（90）计算M（1）对应的第3个互相关矩阵，根据M（0）和M（120）计算M（1）对应的第4个互相关矩阵，根据M（0）和M（150）计算M（1）对应的第1个互相关矩阵。

例如，上述6个邻域响应特征矩阵

作为一示例，步骤S702中，波束合成处理器可以将目标响应特征矩阵对应的K-1个互相关矩阵进行求和，即可获取该目标响应特征矩阵对应的方向置信度。可理解地，每个特定方向对应的目标响应特征矩阵，均需与其他K-1个关联响应特征矩阵进行互相关计算，确定该目标响应特征矩阵对应的K-1个互相关矩阵，还需将K-1个互相关矩阵进行求和，才可确定为该目标响应特征矩阵对应的方向置信度，即目标响应特征矩阵对应的特定方向的方向置信度。

作为一示例，步骤S703中，由于K个方向响应特征矩阵中依次选取其中一个确定为目标响应特征矩阵，则目标响应特征矩阵的数量为K个；并且，每个目标响应特征矩阵均对应一个方向置信度，因此，波束合成处理器可以获取K个方向置信度。

本示例中，步骤S701和步骤S702中，确定每个目标响应特征矩阵对应的方向置信度，可以采用如下方向置信度公式确定：

其中，

本示例中，目标响应特征矩阵

在一实施例中，步骤S305，即根据目标像素点对应的K个方向置信度和K个目标响应特征矩阵，获取目标像素点对应的目标回波信号，包括：

采用目标回波信号公式，对目标像素点对应的K个方向置信度和K个目标响应特征矩阵进行加权处理，获取目标像素点对应的目标回波信号；

目标回波信号公式为

其中，

可理解地，仅通过对K个特征方向的方向置信度和目标响应特征矩阵进行加权处理，只是在方向上进行求和处理，使得获取到的M*N个目标回波信号与M*N个原始回波信号的矩阵大小相同，但目标回波信号已经将原始回波信号中的杂波有效过滤，仅保留真实有效信号，使得最终获取的合成回波信号包含更多细节信息，既可降低基于合成回波信号合成的超声图像的信噪比，又可提高超声图像的分辨率。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一实施例中，提供一种超声波波束合成装置，该超声波波束合成装置与上述实施例中超声波波束合成方法一一对应。如图8所示，该超声波波束合成装置包括原始信息矩阵获取模块801、方向响应特征矩阵获取模块802、目标响应特征矩阵确定模块803、方向置信度获取模块804、目标回波信号获取模块805和合成回波信号获取模块806。各功能模块详细说明如下：

原始信息矩阵获取模块801，用于获取目标像素点对应的原始信息矩阵，原始信息矩阵包括M*N个原始回波信号，N为叠加次数，M为通道数。

方向响应特征矩阵获取模块802，用于采用K个方向偏转滤波器，对目标像素点对应的原始信息矩阵进行方向滤波，获取目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵。

目标响应特征矩阵确定模块803，用于根据K个方向响应特征矩阵，确定目标像素点对应的K个目标响应特征矩阵和每一目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵。

方向置信度获取模块804，用于根据K个目标响应特征矩阵和每一目标响应特征矩阵对应的关联响应特征矩阵，获取目标像素点对应的K个方向置信度。

目标回波信号获取模块805，用于根据目标像素点对应的K个方向置信度和K个目标响应特征矩阵，获取目标像素点对应的目标回波信号。

合成回波信号获取模块806，用于对目标像素点对应的目标回波信号进行相干叠加，获取目标像素点对应的合成回波信号。

在一实施例中，原始信息矩阵获取模块801，包括：

数字回波信接收单元，用于接收超声探头发送的数字回波信号。

校正回波信号获取单元，用于对数字回波信号进行延时校正处理，获取数字回波信号对应的校正回波信号。

原始信息矩阵获取单元，用于基于校正回波信号，获取目标像素点对应的原始信息矩阵。

在一实施例中，方向响应特征矩阵获取模块802，包括：

方向响应强度矩阵获取单元，用于采用K个方向偏转滤波器对应的方向性滤波核，对目标像素点对应的原始信息矩阵进行处理，获取K个方向响应强度矩阵。

方向响应特征矩阵获取单元，用于采用K个方向响应强度矩阵，对目标像素点对应的原始信息矩阵进行处理，获取目标像素点对应的K个方向响应特征矩阵。

在一实施例中，目标响应特征矩阵确定模块803，包括：

邻近区域获取单元，用于获取目标像素点对应的邻近区域，邻近区域包括L个邻域像素点，每一邻域像素点对应的K个方向响应特征矩阵。

邻域响应特征矩阵获取单元，用于根据L个邻域像素点对应的K*L个方向响应特征矩阵，获取目标像素点对应的K个邻域响应特征矩阵。

目标响应特征矩阵确定单元，用于依次将目标像素点对应的K个邻域响应特征矩阵中的任一个确定为目标响应特征矩阵，其余K-1个邻域响应特征矩阵确定为关联响应特征矩阵。

在一实施例中，方向置信度获取模块804，包括：

互相关矩阵获取单元，用于将目标响应特征矩阵，分别与K-1个关联响应特征矩阵进行互相关计算，获取目标响应特征矩阵对应的K-1个互相关矩阵。

互相关矩阵求和单元，用于对目标响应特征矩阵对应的K-1个互相关矩阵进行求和，获取目标响应特征矩阵对应的方向置信度。

方向置信度获取单元，用于基于K个目标响应特征矩阵对应的方向置信度，获取目标像素点对应的K个方向置信度。

在一实施例中，目标回波信号获取模块805，用于采用目标回波信号公式，对目标像素点对应的K个方向置信度和K个目标响应特征矩阵进行加权处理，获取目标像素点对应的目标回波信号；

目标回波信号公式为

其中，

关于超声波波束合成装置的具体限定可以参见上文中对于超声波波束合成方法的限定，在此不再赘述。上述超声波波束合成装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于超声设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于超声设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种超声设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中超声波波束合成方法，例如图3所示S301-S306，或者图4至图7中所示，为避免重复，这里不再赘述。或者，处理器执行计算机程序时实现超声波波束合成装置这一实施例中的各模块/单元的功能，例如图8所示的原始信息矩阵获取模块801、方向响应特征矩阵获取模块802、目标响应特征矩阵确定模块803、方向置信度获取模块804、目标回波信号获取模块805和合成回波信号获取模块806的功能，为避免重复，这里不再赘述。

在一实施例中，提供一计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中超声波波束合成方法，例如图3所示S301-S306，或者图4至图7中所示，为避免重复，这里不再赘述。或者，该计算机程序被处理器执行时实现上述超声波波束合成装置这一实施例中的各模块/单元的功能，例如图8所示的原始信息矩阵获取模块801、方向响应特征矩阵获取模块802、目标响应特征矩阵确定模块803、方向置信度获取模块804、目标回波信号获取模块805和合成回波信号获取模块806的功能，为避免重复，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。