CN120052946A - 超声成像方法和超声成像系统 - Google Patents

Abstract

一种超声成像方法和超声成像系统，该超声成像方法包括：向目标组织发射多组超声波，接收从目标组织返回的超声回波，以得到多组第一回波信号；根据多组第一回波信号生成第一超声图像数据序列，第一超声图像数据序列包括多帧第一超声图像数据；将第一超声图像数据序列输入经训练的神经网络中，以得到第二超声图像数据序列，第二超声图像数据序列的帧率高于第一超声图像数据序列的帧率；输出第二超声图像数据序列。本发明能够在保证超声图像数据质量的同时提高超声成像的帧率。

Description

超声成像方法和超声成像系统

技术领域

本发明涉及超声成像技术领域，更具体地涉及一种超声成像方法和超声成像系统。

背景技术

超声成像是一种以超声波为信息载体，对人体组织和器官进行探查、显示和诊断的一种医学成像方法。超声成像常被用于判断脏器的位置、大小、形态，确定病灶的范围和物理性质，提供一些腺体的解剖图，鉴别胎儿的正常与异常等，在眼科、妇产科以及心血管系统、消化系统、泌尿系统等方面的应用十分广泛。

超声图像质量的好坏对医生诊断是至关重要的。在保证超声图像质量的前提下，超声图像的时间分辨率已成为一个越来越多需要考虑的问题。提高超声图像的时间分辨率，在心脏超声等运动明显的组织成像中显得尤为重要。由于心脏是跳动的组织，其每秒跳动60次左右，如果帧率过低，其图像的运动伪像等现象会非常明显。也就是说，要得到心脏的结构信息，高帧率是必然的要求。

目前，在心脏超声中，主要通过牺牲一定的图像质量、减少发射次数的方式提高时间分辨率。显而易见，这一牺牲的代价是巨大的。因此，如何在不牺牲时间分辨率的前提下实现高图像质量成像成为亟待解决的问题。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明实施例一方面提供了一种超声成像方法，所述方法包括：

向目标组织发射多组第一超声波，接收从所述目标组织返回的超声回波，以得到多组第一回波信号；

根据所述多组第一回波信号生成第一超声图像数据序列，所述第一超声图像数据序列包括多帧第一超声图像数据；

将所述第一超声图像数据序列输入经训练的神经网络中，以得到第二超声图像数据序列，所述第二超声图像数据序列的帧率高于所述第一超声图像数据序列的帧率；

其中，所述神经网络是以第三超声图像数据序列作为输入数据集，以第四超声图像数据序列作为目标数据集训练得到的，所述第四超声图像数据序列的帧率高于所述第三超声图像数据序列的帧率；

输出所述第二超声图像数据序列。

在一个实施例中，所述第三超声图像数据序列是通过从所述第四超声图像数据序列中抽取部分超声图像数据而构建的。

在一个实施例中，所述第三超声图像数据序列是通过对所述第四超声图像数据序列进行插值而构建的，或者所述第四超声图像数据序列是通过对所述第三超声图像数据序列进行插值而构建的。

在一个实施例中，所述第一超声波的发射位置数大于奈奎斯特空间采样定律规定的发射位置数，并且，所述第一回波信号的接收线密度大于奈奎斯特空间采样定律规定的接收线密度。

在一个实施例中，所述根据所述多组第一回波信号生成多帧第一超声图像数据，包括：

采用以下至少一种算法对所述第一回波信号进行处理，以得到所述第一超声图像数据：延迟叠加算法、自适应算法和迭代算法。

本发明实施例另一方面提供一种超声成像方法，所述方法包括：

向目标组织发射多组第一超声波，接收从所述目标组织返回的超声回波，以得到第一回波信号序列，所述第一回波信号序列包括多组第一回波信号，每组第一回波信号对应一帧超声图像数据；

将所述第一回波信号序列输入经训练的神经网络中，以得到第二回波信号序列，所述第二回波信号序列对应的超声图像数据序列的帧率高于所述第一回波信号序列对应的超声图像数据序列的帧率，

其中，所述神经网络是以第三回波信号序列作为输入数据集，以第四回波信号序列作为目标数据集训练得到的，所述第四回波信号序列对应的超声图像数据序列的帧率高于所述第三回波信号对应的超声图像数据序列的帧率；

根据所述第二回波信号序列生成超声图像数据序列，并输出所述超声图像数据序列。

在一个实施例中，所述第三回波信号序列是通过从所述第四回波信号序列中抽取部分回波信号而构建的。

在一个实施例中，所述第三回波信号序列是通过对所述第四回波信号序列进行插值而构建的，或者所述第四回波信号序列是通过对所述第三回波信号序列进行插值而构建的。

在一个实施例中，所述第一超声波的发射位置数大于奈奎斯特空间采样定律规定的发射位置数，并且，所述第一回波信号的接收线密度大于奈奎斯特空间采样定律规定的接收线密度。

本发明实施例又一方面提供一种超声成像系统，包括：

超声探头；

发射电路，用于激励所述超声探头向目标组织发射超声波；

接收电路，用于控制所述超声探头接收所述超声波的回波信号；

处理器，用于执行如上所述的超声成像方法，以生成超声图像；

显示器，用于显示所述超声图像。

本发明实施例的超声成像方法和超声成像系统将实际采集的第一超声图像数据序列输入神经网络中，通过神经网络增加超声图像数据序列的帧率，在提高成像帧率的同时还能够避免降低超声图像的质量。

附图说明

通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出根据本发明一个实施例的超声成像系统的结构框图；

图2示出根据本发明一个实施例的超声成像方法的示意性流程图；

图3示出根据本发明一个实施例的超声成像方法的示意性原理图；

图4示出根据本发明另一个实施例的超声成像方法的示意性流程图。

具体实施方式

为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

下面，首先参考图1描述根据本发明一个实施例的超声成像系统，图1示出了根据本发明实施例的超声成像系统100的示意性结构框图。

如图1所示，超声成像系统100包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116和显示器118。进一步地，超声成像系统还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与超声探头110连接。

超声探头110包括多个换能器阵元，多个换能器阵元可以排列成一排构成线阵，或排布成二维矩阵构成面阵，多个换能器阵元也可以构成凸阵列。换能器阵元用于根据激励电信号发射超声波，或将接收的超声波转换为电信号，因此每个换能器阵元可用于实现电脉冲信号和超声波的相互转换，从而实现向被测对象的目标区域的组织发射超声波、也可用于接收经组织反射回的超声波回波。

在进行超声成像时，可以通过发射序列和接收序列控制哪些换能器阵元用于发射超声波，哪些换能器阵元用于接收超声波，或者控制换能器阵元分时隙用于发射超声波或接收超声波的回波。参与超声波发射的换能器阵元可以同时被电信号激励，从而同时发射超声波；或者，参与超声波束发射的换能器阵元也可以被具有一定时间间隔的若干电信号激励，从而持续发射具有一定时间间隔的超声波。

在超声成像过程中，发射电路112根据处理器116的控制产生发射序列，发射序列用于控制多个换能器阵元中的部分或者全部向目标组织发射超声波。发射序列参数包括发射用的换能器阵元位置数量和超声波束发射参数，例如幅度、频率、发射次数、发射间隔、发射角度、波型、聚焦位置等。一些情况下，发射电路112还用于对发射的波束进行相位延迟，使不同的能器阵元按照不同的时间发射超声波，以便各发射超声波束能够在预定的感兴趣区域聚焦。不同成像模式对应的发射序列参数可能不同，回波信号经接收电路114接收并经后续的模块和相应算法处理后，可以生成不同成像模式的超声图像。

接收电路114可以包括一个或多个放大器、模数转换器等。放大器用于在适当增益补偿之后放大所接收到的回波信号，模数转换器用于对模拟回波信号按预定的时间间隔进行采样，从而转换成数字化的信号，数字化后的回波信号依然保留有幅度信息、频率信息和相位信息。接收电路114将回波信号发送至波束合成模块122进行处理。

波束合成模块122对回波信号进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后送入处理器116。处理器116对回波信号进行信号检测、信号增强、数据转换、对数压缩等处理形成超声图像。处理器116得到的超声图像可以在显示器118上显示，也可以存储于存储器124中。

可选地，处理器116可以实现为软件、硬件、固件或其任意组合，并且可以使用单个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、单个或多个通用集成电路、单个或多个微处理器、单个或多个可编程逻辑器件、或者前述电路和/或器件的任意组合、或者其他适合的电路或器件。并且，处理器116可以控制所述超声成像系统100中的其它组件以执行本说明书中的各个实施例中的方法的相应步骤。

显示器118与处理器116连接，显示器118可以为触摸显示屏、液晶显示屏等；或者，显示器118可以为独立于超声成像系统100之外的液晶显示器、电视机等独立显示器；或者，显示器118可以是智能手机、平板电脑等电子设备的显示屏，等等。其中，显示器118的数量可以为一个或多个。

显示器118可以显示处理器116得到的超声图像。此外，显示器118在显示超声图像的同时还可以提供给用户进行人机交互的图形界面，在图形界面上设置一个或多个被控对象，提供给用户利用人机交互装置输入操作指令来控制这些被控对象，从而执行相应的控制操作。例如，在图形界面上显示图标，利用人机交互装置可以对该图标进行操作，用来执行特定的功能，例如在超声图像上绘制出感兴趣区域框等。

可选地，超声成像系统100还可以包括显示器118之外的其他人机交互装置，其与处理器116连接，例如，处理器116可以通过外部输入/输出端口与人机交互装置连接，外部输入/输出端口可以是无线通信模块，也可以是有线通信模块，或者两者的组合。外部输入/输出端口也可基于USB、如CAN等总线协议、和/或有线网络协议等来实现。

其中，人机交互装置可以包括输入设备，用于检测用户的输入信息，该输入信息例如可以是对超声波发射/接收时序的控制指令，可以是在超声图像上绘制出点、线或框等的操作输入指令，或者还可以包括其他指令类型。输入设备可以包括键盘、鼠标、滚轮、轨迹球、移动式输入设备(例如带触摸显示屏的移动设备、手机等等)、多功能旋钮等等其中之一或者多个的结合。人机交互装置还可以包括诸如打印机之类的输出设备。

超声成像系统100还可以包括存储器124，用于存储处理器执行的指令、存储接收到的超声回波、存储超声图像，等等。存储器可以为闪存卡、固态存储器、硬盘等。其可以为易失性存储器和/或非易失性存储器，为可移除存储器和/或不可移除存储器等。

应理解，图1所示的超声成像系统100所包括的部件只是示意性的，其可以包括更多或更少的部件。本发明对此不限定。

下面，将参考图2描述根据本发明实施例的超声成像方法。图2是本发明实施例的超声成像方法200的一个示意性流程图。

如图2所示，本发明一个实施例的超声成像方法200包括如下步骤：

在步骤S210，向目标组织发射多组超声波，接收从所述目标组织返回的超声回波，以得到多组第一回波信号；

在步骤S220，根据所述多组第一回波信号生成第一超声图像数据序列，所述第一超声图像数据序列包括多帧第一超声图像数据；

在步骤S230，将所述第一超声图像数据序列输入经训练的神经网络中，以得到第二超声图像数据序列，所述第二超声图像数据序列的帧率高于所述第一超声图像数据序列的帧率，

其中，所述神经网络是以第三超声图像数据序列作为输入数据集，以第四超声图像数据序列作为目标数据集训练得到的，第四超声图像数据序列的帧率高于第三超声图像数据序列的帧率；

在步骤S240，输出所述第二超声图像数据序列。

本发明实施例的超声成像方法200将实际采集的第一超声图像数据序列输入神经网络中，通过神经网络增加超声图像数据序列的帧率，在提高成像帧率的同时还能够避免降低超声图像的质量。

具体地，在步骤S210，向目标组织发射多组超声波，接收从目标组织返回的超声回波，以得到多组第一回波信号。其中，每组第一回波信号用于生成一帧超声图像，多组超声波用于对目标组织进行实时超声成像。目标组织包括但不限于心脏。

参照图1的超声成像系统，发射电路产生发射波形，施加在超声探头中的一个或多个阵元上，形成发射波束。发射/接收选择开关控制阵元在发射/接收之间进行转换，发射完成后，使其切换到接收状态。超声波传播到成像区域后，被目标组织散射，与此同时阵元被切换到接收状态并接收到目标组织返回的第一回波信号。

接着，在步骤S220，对第一回波信号进行信号处理，得到第一超声图像数据序列，第一超声图像数据序列包括多帧第一超声图像数据，每组第一回波信号用于生成一帧第一超声图像数据。一般前端处理包括信号放大、模数转换、接收相干合成等环节。之后进行后端信号处理，一般包括包络检测、对数压缩、空间平滑及其他信号处理环节。随着发射线和接收线的变化，重复以上处理多次，完成一帧图像的扫描，从而得到一帧超声图像数据。本发明实施例的超声成像方法可以用于组织成像，也可以应用于多普勒成像模式以及其他成像模式；可以应用于常规的二维超声成像，也可以应用于三维超声成像。

通常在进行心脏等位置的超声成像时，需要兼顾图像质量和分辨率，但由于本发明实施例后续会通过神经网络提高帧率，因此，可以采用高质量、低帧率的成像方法生成第一超声图像，其中，可以采用增加发射位置数、增加接收线密度、增加发射次数、谐波成像、采用复杂成像算法等方法提高第一超声图像的图像质量。

示例性地，增加发射位置数和接收线密度包括：使第一回波信号的发射位置数大于奈奎斯特空间采样定律规定的发射位置数，并且，使第一回波信号的接收线密度大于奈奎斯特空间采样定律规定的接收线密度。

其中，奈奎斯特空间采样定律描述了空间域中对连续信号采样时所需的最小采样频率。奈奎斯特空间采样定律的核心思想是，信号的频谱是有限的，如果以低于其最高频率两倍的采样频率进行采样，就会出现混叠现象，导致信号无法准确重构。因此，对于图像而言，为了避免发生混叠，且满足分辨率要求，需要满足重复间距1/x>2fx，其中x为点间距，即接收线间距，(-fx,fx)为图像横向频率范围。

示例性地，采用复杂成像算法生成多帧第一超声图像数据包括：采用自适应算法和迭代算法中的至少一种算法对第一回波信号进行处理，以得到第一超声图像数据。其中，自适应成像方法即自适应波束合成方法，以最小方差(MV)法为例，其主要考虑到信号中噪声和有用信号的比例，进而求出不同的权重，从而达到抑制噪声和干扰的目的。该算法的权重计算量非常大，耗时严重，通常无法用于实时超声成像。迭代算法通常通过逆向求解波动方程来计算图像数据，其考虑到了超声传播的折射、反射等物理过程，准确率较高，但同样存在计算量大、耗时严重的问题。由于本发明实施例降低了对第一超声图像数据帧率的要求，因而可以采用上述自适应算法和迭代算法等复杂成像算法生成第一超声图像数据，以提高第一超声图像数据的质量。

此外，还可以采用传统的延迟叠加算法生成第一超声图像数据，延迟叠加算法即将各阵元所接收到的回波信号经过延时处理然后再进行叠加以获得每个成像点的回波信号，从而实现聚焦的效果，该算法对超声传播进行线性近似，不考虑折射、反射等物理过程，具有计算速度快的优势。

在步骤S230，如图3所示，将第一超声图像数据序列输入经训练的神经网络中，以得到第二超声图像数据序列，第二超声图像数据序列的帧率高于第一超声图像数据序列的帧率。示例性地，第二超声图像数据序列中包含多帧第二超声图像数据，第二超声图像数据的帧数大于第一超声图像数据的帧数。

本发明实施例的神经网络用于增加超声图像数据的帧数，提高超声图像数据的帧率。超声成像系统采用低帧率、高质量的成像参数获得了多帧第一超声图像数据，其实际获得的第一超声图像数据序列虽然具有较高的图像质量，但帧率较低，对于心脏超声等组织运动速度较快的应用场景来说不能满足对时间分辨率的要求。而通过神经网络增加了超声图像数据的帧数后，最终得到的第二超声图像数据序列既具有较高的图像质量，又具有较高的帧率。并且，相比于通过插值的方式估计帧与帧之间的图像，使用神经网络获得第二超声图像序列运算速度更快，准确度更高，适用范围更广。

在一个实施例中，第二超声图像数据中包括多帧第一超声图像数据，并包括多帧新建的超声图像数据。在图3的示例中，第一超声图像数据序列包括F1、F2、F3，第二超声图像数据序列包括F1、F1.5、F2、F2.5和F3。其中，F1、F2和F3为第一超声图像数据，F1.5和F2.5为新建的超声图像数据，神经网络在每相邻两帧第一超声图像数据之间新增一帧超声图像数据，以此提高第二超声图像数据序列的帧率。

具体地，神经网络可在每相邻两帧第一超声图像数据之间增加至少一帧新建的超声图像数据，新建的超声图像数据具有与第一超声图像数据近似的图像质量。每相邻两帧第一超声图像数据之间的新建的超声图像数据的帧数可以相同，例如，神经网络可以在每相邻两帧第一超声图像数据之间增加两帧新建的超声图像数据，或者在每相邻两帧第一超声图像数据之间增加一帧新建的超声图像数据。或者，每两帧第一超声图像数据之间的新建的超声图像数据的帧数可以不同，例如，当组织运动较快时，每相邻两帧第一超声图像数据之间的新建的超声图像数据的帧数可适应性地增加，从而提高超声图像数据序列时间分辨率。每相邻两帧第一超声图像数据之间的新建的超声图像数据的帧数可以根据第一超声图像的帧率和所需的帧率之间的差距来确定。

在另一个实施例中，第二超声图像数据与第一超声图像数据之间也可以不具备包含关系，即每帧第二超声图像数据均为神经网络根据第一超声图像数据重建得到的数据。例如第一超声图像数据序列包括F1、F2、F3，第二超声图像数据序列包括F4、F5、F6、F7和F8，神经网络根据多帧第一超声图像数据进行整合重建，得到更多帧第二超声图像数据，以此提高第二超声图像数据序列的帧率。通过重建得到多帧第二超声图像数据能够使多帧第二超声图像数据的分布更加均匀，更接近于真实的成像效果。

本发明实施例的神经网络是以第三超声图像数据序列作为输入数据集，以第四超声图像数据序列作为目标数据集训练得到的，第四超声图像数据序列的帧率高于第三超声图像数据序列的帧率。示例性地，第三超声图像数据序列中包含多帧第三超声图像数据，第四超声图像数据序列中包含多帧第四超声图像数据，第四超声图像数据的帧数大于第三超声图像数据的帧数。选择合适的神经网络架构，通过不断的迭代，使得将第三超声图像数据序列中的数据输入到神经网络后，神经网络输出的数据不断接近于第四超声图像数据序列中对应的数据，当误差小于设定值时，则训练完成。最终训练好的神经网络能够在获取第一超声图像序列后输出帧率更高的第二超声图像数据序列，从而在不损失图像质量的前提下提高帧率。示例性地，神经网络包括但不限于卷积神经网络、循环神经网络、对抗神经网络以及注意力神经网络等。

在一个实施例中，用于训练神经网络的第三超声图像数据序列是通过从第四超声图像数据序列中抽取部分超声图像数据而构建的。即，首先采用低帧率、高质量的成像方式进行超声成像以得到第四超声图像数据序列，第四超声图像数据序列包括多帧第四超声图像数据。

由于第四超声图像数据序列的作用在于训练神经网络而非实时进行临床诊断，因此可以采用增加发射位置数、发射次数、谐波、采用复杂成像算法等方式提高第四超声图像数据的图像质量，而无需考虑成像帧率。示例性地，第四超声图像数据对应的发射位置数大于奈奎斯特空间采样定律规定的发射位置数，并且，接收线密度大于奈奎斯特空间采样定律规定的接收线密度。第四超声图像数据对应的成像算法包括延迟叠加算法、自适应算法和迭代算法等。接着，从第四超声图像数据序列中抽取部分超声图像数据，以得到第三超声图像数据序列，从第四超声图像数据序列中抽取的超声图像数据可称为第三超声图像数据。在抽取第三超声图像数据时，可以进行等间距地进行抽帧，例如，在每间隔两帧抽取一帧或每间隔三帧抽取一帧等；可选地，也可以非等间距地进行抽帧。在利用第三超声图像数据序列和第四超声图像数据序列训练神经网络的过程中，将多帧第三图像数据输入到神经网络后，神经网络输出的图像数据不断接近实际采集的第四超声图像数据。由于第三超声图像数据与第四超声图像数据为连续采集的超声图像数据，因此，在实际应用神经网络提高帧率时，神经网络输出的第二超声图像数据序列也更接近于真实采集的超声图像数据。

在另一个实施例中，第四超声图像数据序列可以是通过对第三超声图像数据序列进行插值而构建的。例如，在采集多帧第三超声图像数据以构成第三超声图像序列之后，在每两帧第三超声图像数据之间通过图像插值新建至少一帧超声图像数据，第三超声图像数据和通过插值新建的超声图像数据共同构成第四超声图像数据，或者，若通过插值新建的超声图像数据的帧数大于第三超声图像数据的帧数，第四超声图像数据也可以只包括新建的超声图像数据，而不包括原始的第三超声图像数据。

可选地，第三超声图像数据序列也可以是通过对第四超声图像数据序列进行插值而构建的。例如，基于每两帧第四超声图像数据序列进行插值得到新建的超声图像数据，将新建的超声图像数据作为第三超声图像数据，使得第三超声图像数据的帧数少于第四超声图像数据的帧数。

最后，在步骤S240，输出第二超声图像数据序列，具体地，根据第二超声图像数据序列在超声成像系统的显示器上实时显示动态超声图像。

本发明实施例的超声成像方法200采用高质量、低帧率的方式采集多帧第一超声图像数据，并将实际采集的多帧第一超声图像数据输入神经网络中，通过神经网络增加超声图像数据的帧数，在提高超声图像帧率的同时还能够避免降低超声图像的质量。

本发明实施例另一方面提供一种超声成像方法，参照图4，该超声成像方法400包括如下步骤：

在步骤S410，向目标组织发射多组超声波，接收从所述目标组织返回的超声回波，以得到第一回波信号序列，所述第一回波信号序列包括多组第一回波信号，每组第一回波信号对应一帧超声图像数据；

在步骤S420，将所述第一回波信号序列输入经训练的神经网络中，以得到第二回波信号序列，所述第二回波信号序列对应的超声图像数据序列的帧率高于所述第一回波信号序列对应的超声图像数据序列的帧率，

其中，所述神经网络是以第三超声图像数据序列作为输入数据集，以第四超声图像数据序列作为目标数据集训练得到的，所述第四回波信号序列对应的超声图像数据序列的帧率高于所述第三回波信号对应的超声图像数据序列的帧率；

在步骤S430，根据所述第二回波信号序列生成超声图像数据序列，并输出所述超声图像数据序列。

本发明实施例的超声成像方法400与上文所述的超声成像方法200类似，同样采用高质量、低帧率的方式进行超声成像，以保证超声图像的质量，并通过神经网络提高成像帧率。不同之处在于，本实施例的神经网络作用于信号域的第一回波信号序列，并输出第二回波信号序列，第二回波信号序列包括多组第二回波信号。第一回波信号或第二回波信号可以是RF(射频)信号或者IQ信号(即基带信号)。简单来说，RF信号为正交解调前的回波信号，IQ信号为正交解调后的回波信号。正交解调之后，回波信号被分为相互正交的I和Q两路信号，其中I和Q分别代表同相(In-Phase)和正交(Quadrature)，两路信号主要保留了原信号的低频部分。与之相比，上文中的第一超声图像数据为图像域的数据，其可以是包络检测后的数据或者取对数压缩后的数据等。

由于本实施例中的神经网络作用于信号域，因此，用于训练神经网络的第三超声图像数据序列中包含的是多组第三回波信号，第四超声图像数据序列中包含的是多组第四回波信号。第三回波信号和第四回波信号同样可以是RF信号或IQ信号。示例性地，第三回波信号序列是通过从第四回波信号序列中抽取第三回波信号而构建的，即可以对目标组织进行超声成像，获得多组第四回波信号以作为第四回波信号序列，并从中抽取部分第四回波信号，以作为第三回波信号序列，所抽取的第四回波信号即为第三回波信号。示例性地，在抽取第三回波信号时，可以采用等间隔的抽取方式，即每相邻两组第四回波信号之间抽取的回波信号的组数相等。在其他实施例中，也可以通过对所述第四回波信号序列进行插值来构建第三回波信号序列，或者对第三回波信号序列进行插值来构建第四回波信号序列。

在获取第一回波信号时，可以采用高质量、低帧率的成像方式，具体包括增加发射位置数、增加接收线密度、增加发射次数等。示例性地，第一回波信号的发射位置数大于奈奎斯特空间采样定律规定的发射位置数，并且，第一回波信号的接收线密度大于奈奎斯特空间采样定律规定的接收线密度。同样地，第三回波信号和第四回波信号的发射位置数大于奈奎斯特空间采样定律规定的发射位置数，并且，第三回波信号和第四回波信号的接收线密度大于奈奎斯特空间采样定律规定的接收线密度。

最后，根据第二回波信号序列生成超声图像数据序列，并输出超声图像数据序列。具体地，根据每组第二回波信号生成一帧超声图像数据，得到多帧超声图像数据构成的超声图像数据序列并输出。

本发明实施例的超声成像方法400采用高质量、低帧率的方式采集多组第一回波信号，并将实际采集的多组第一回波信号输入神经网络中，通过神经网络输出更多组第二回波信号，在提高超声图像帧率的同时还能够避免降低超声图像的质量。

本发明实施例还提供一种超声成像系统，用于实现上述的超声成像方法200或超声成像方法400。现在重新参照图1，该超声成像系统可以实现为如图1所示的超声成像系统100，超声成像系统100可以包括超声探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116以及显示器118，可选地，超声成像系统100还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与超声探头110连接，各个部件的相关描述可以参照上文的相关描述，在此不做赘述。

其中，发射电路112用于激励超声探头110向目标组织发射超声波；接收电路114用于控制超声探头110接收超声波的回波，以获得回波信号；处理器116用于执行如上的超声成像方法200或超声成像方法400的步骤。处理器116还用于控制显示器118显示超声图像。

以上仅描述了超声成像系统各部件的主要功能，更多细节参见对超声成像方法200和超声成像方法400进行的相关描述。本发明实施例的超声成像系统采用高质量、低帧率的方式采集多帧第一超声图像数据或多组第一回波信号，并将实际采集的多帧第一超声图像数据或第一回波信号输入神经网络中，通过神经网络增加超声图像数据的帧数或第一回波信号的组数，在提高超声图像帧率的同时还能够避免降低超声图像的质量。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种超声成像方法，其特征在于，所述方法包括：

向目标组织发射多组第一超声波，接收从所述目标组织返回的超声回波，以得到多组第一回波信号；

根据所述多组第一回波信号生成第一超声图像数据序列，所述第一超声图像数据序列包括多帧第一超声图像数据；

将所述第一超声图像数据序列输入经训练的神经网络中，以得到第二超声图像数据序列，所述第二超声图像数据序列的帧率高于所述第一超声图像数据序列的帧率；

其中，所述神经网络是以第三超声图像序列作为输入数据集，以第四超声图像数据序列作为目标数据集训练得到的，所述第四超声图像数据序列的帧率高于所述第三超声图像数据序列的帧率；

输出所述第二超声图像数据序列。

2.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所述第三超声图像数据序列是通过从所述第四超声图像数据序列中抽取部分超声图像数据而构建的。

3.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所述第三超声图像数据序列是通过对所述第四超声图像数据序列进行插值而构建的，或者所述第四超声图像数据序列是通过对所述第三超声图像数据序列进行插值而构建的。

4.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所述第一超声波的发射位置数大于奈奎斯特空间采样定律规定的发射位置数，并且，所述第一回波信号的接收线密度大于奈奎斯特空间采样定律规定的接收线密度。

5.根据权利要求1所述的超声成像方法，其特征在于，所述根据所述多组第一回波信号生成多帧第一超声图像数据，包括：

采用以下至少一种算法对所述第一回波信号进行处理，以得到所述第一超声图像数据：延迟叠加算法、自适应算法和迭代算法。

6.一种超声成像方法，其特征在于，所述方法包括：

向目标组织发射多组第一超声波，接收从所述目标组织返回的超声回波，以得到第一回波信号序列，所述第一回波信号序列包括多组第一回波信号，每组第一回波信号对应一帧超声图像数据；

将所述第一回波信号序列输入经训练的神经网络中，以得到第二回波信号序列，所述第二回波信号序列对应的超声图像数据序列的帧率高于所述第一回波信号序列对应的超声图像数据序列的帧率，

其中，所述神经网络是以第三回波信号序列作为输入数据集，以第四回波信号序列作为目标数据集训练得到的，所述第四回波信号序列对应的超声图像数据序列的帧率高于所述第三回波信号对应的超声图像数据序列的帧率；

根据所述第二回波信号序列生成超声图像数据序列，并输出所述超声图像数据序列。

7.根据权利要求6所述的超声成像方法，其特征在于，所述第三回波信号序列是通过从所述第四回波信号序列中抽取部分回波信号而构建的。

8.根据权利要求6所述的超声成像方法，其特征在于，所述第三回波信号序列是通过对所述第四回波信号序列进行插值而构建的，或者所述第四回波信号序列是通过对所述第三回波信号序列进行插值而构建的。

9.根据权利要求6所述的超声成像方法，其特征在于，所述第一超声波的发射位置数大于奈奎斯特空间采样定律规定的发射位置数，并且，所述第一回波信号的接收线密度大于奈奎斯特空间采样定律规定的接收线密度。

10.一种超声成像系统，其特征在于，包括：

超声探头；

发射电路，用于激励所述超声探头向目标组织发射超声波；

接收电路，用于控制所述超声探头接收所述超声波的回波信号；

处理器，用于执行权利要求1-9中任一项所述的超声成像方法，以生成超声图像；

显示器，用于显示所述超声图像。