[发明专利]一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法

说明书

本发明公开了一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法，包括以下步骤：利用线阵超声传感器，对目标三维空间发射并采集超声信号，重建目标三维空间的二维超声图像；通过自由旋转以及平移超声传感器，重建不同角度和不同位置下的目标三维空间二维超声图像；利用位移传感器和角度传感器检测出超声传感器在移动和旋转过程中的位置和角度信息；结合超声传感器的位置和角度信息，将对应的二维超声图像定位到三维空间中，通过上述二维超声图像集合重构出三维超声图像。

技术领域

本发明属于超声成像及处理领域，尤其涉及一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法。

背景技术

经过几十年的研究，超声成像在各领域的应用也日趋深入。手持超声传感器的探测方式由于其操作性好，自由度高的优点，已受到广泛的应用，然而在三维超声成像领域，由于三维图像的重建需要精确的空间位置信息，在实际应用中往往会使用固定位置的超声传感器按照固定的路径移动，以此来采集信号重建三维超声图像，这样的探测方式相比较于手持超声传感器的探测方式缺少了灵活性与自由度，因此，需要一种新的方法能通过手持超声传感器的探测方式进行三维超声成像。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有的三维超声成像方式，提供了一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法，改进了三维超声成像过程的灵活性并提高了自由度。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法，包括如下步骤：

步骤1，利用线阵超声传感器，对目标三维空间中任一截面发射并采集超声信号，通过自由旋转以及平移超声传感器，在目标三维空间中重新选定截面，并重复发射并采集超声信号，重建所有截面内的二维超声图像；

步骤2，在超声传感器外部设置位移传感器和角度传感器，利用这些传感器检测出超声传感器在移动和旋转过程中的空间位置和角度信息；

步骤3，结合超声传感器的空间位置和角度信息，将对应截面内的二维超声图像定位到三维空间中，重构出三维超声图像。

所述线阵超声传感器包括一组以上的线性排列的传感器元组，线阵超声传感器通过手持方式自由控制。在对目标三维空间发射与采集超声信号过程中，可以对目标三维空间的任意位置进行探测。

步骤1中，在对目标三维空间发射并采集超声信号时，线阵超声传感器设定的工作模式是同一组传感器元发射并接收，发射超声信号时，超声传感器使用一组线阵传感器元协同工作，发射波束形成后的波阵列，或者让每一个传感器元单独工作，各自发射信号，工作模式的选择取决于当前采用的超声图像重建方法；

采集超声信号时，超声传感器采集的信号是目标三维空间内对超声波的反射信号，发射与采集的过程都是由线阵超声传感器实时进行的。采集信号的强弱取决于目标三维空间内的声阻抗差异。

步骤1中，所述重建目标三维空间的二维超声图像，使用的重建信号是线阵超声传感器采集到的目标三维空间对超声波的反射信号，使用的重建方法是基于反射信号的波束形成以及延时叠加重建方法：

波束形成法，是利用线阵传感器发射不同时延的信号使信号能够聚焦在一个区域或者一个方向；目的是为了使最终重建出的超声灰度图成像质量更高，在这个过程中，若使信号沿着一个方向聚焦，其目的是为了避免在其它方向上可能存在的遮挡物干扰超声信号传输的情况，若使信号在一个区域聚焦，其目的是为了更好地在成像结果中显示出该区域的信息，也可以两种聚焦方式结合使用，以此来反应出成像区域中不同层次的信息，

延迟叠加法，是对应波束形成法的一种图像重建方法，在接收信号延迟叠加时，延迟是对应波束形成时的发射信号延迟，通过延迟后的叠加能够重建出发射信号的聚焦成像区域，对于沿某一方向聚焦的波束形成，信号延迟的计算公式为：