专利名称：产生诊断图像的方法和设备、医学图像系统和诊断系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种产生诊断图像的方法和设备、用于执行所述方法的医学图像系统和诊断系统。
背景技术：
使用合成孔径方法的图像系统可使用固定波束形成方法或自适应波束形成方法。固定波束形成方法不管输入信号而使用汉明窗或汉宁窗，还被称为数据独立波束形成方法(data-independent beamforming method)。由于根据固定波束形成方法产生的诊断图像不具有好的对比度或好的分辨率，所以可使用自适应波束形成方法来获得高质量图像。根据自适应波束形成方法产生的诊断图像具有高分辨率，但由于吞吐量非常高，所以难以实现。
发明内容
提供了用于保证诊断图像的质量并减少运算量的方法和设备、用于执行所述方法的诊断系统和医学图像系统。另外，提供了一种非暂时性存储介质，所述非暂时性存储介质存储用于执行所述方法的程序。本发明的一方面不限于上述内容，可存在其他方面。另外的方面将在下面的描述中被部分阐述，从描述中部分将是清楚的，或者可通过实施呈现的实施例获知。根据本发明的一方面，诊断图像产生设备包括波束形成系数计算单元，通过使用从对象反射的信号计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数；低分辨率图像合成单元，通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个；高分辨率图像合成单元，通过使用合成的多个低分辨率图像来合成高分辨率图像。根据本发明的另一方面，提供了一种诊断系统，所述诊断系统包括探测器，通过使用多个换能器将信号发送到对象/从对象接收信号；诊断图像产生设备，通过使用由探测器接收的信号来合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像。根据本发明的另一方面，提供了一种医学图像系统，所述医学图像系统包括诊断系统，通过使用从对象反射的信号来合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像；显示单元，显示输出的诊断图像。根据本发明的另一方面，提供了一种产生诊断图像的方法，所述方法包括接收从对象反射的信号；通过使用接收的信号来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数；通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个；通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像。根据本发明的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读存储介质，所述非暂时性计算机可读存储介质存储用于执行所述方法的计算机程序。
从下面结合附图对实施例的描述，这些和/或其他方面将变得清楚，并更容易理解，其中图I是示出根据本发明实施例的诊断系统的使用环境的示图；图2是示出根据本发明实施例的诊断图像产生设备的框图；图3是示出根据本发明实施例的在波束形成系数计算单元中选择多个低分辨率图像之一的方法的示图；图4是示出根据本发明实施例的通过使用由波束形成系数计算单元计算的波束形成系数合成低分辨率图像和高分辨率图像的方法的示图； 图5是示出根据本发明实施例的诊断系统的框图；图6是示出根据本发明实施例的医疗图像系统的框图；图7是示出根据本发明实施例的产生诊断图像的方法的流程图。
具体实施例方式现在将对实施例进行详细阐述，实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的元件。在这方面，本实施例可具有不同的形式，不应该被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面通过参照附图仅描述实施例，以解释本说明书的各方面。图I是示出根据本发明实施例的诊断系统200的使用环境的示图。参照图1，诊断系统200包括探测器50和诊断图像产生设备100。诊断图像产生设备100将信号发送到探测器50，或者从探测器50接收信号，并针对对象产生诊断图像。更详细地，探测器50将信号发送到对象，并用多个换能器(transducer)接收从对象反射(reflect)的信号。诊断图像产生设备100通过使用从换能器接收的信号合成多个低分辨率图像中的每个，通过使用合成的低分辨率图像来合成高分辨率图像，并根据合成孔径方法通过使用合成的高分辨率图像来产生诊断图像。在这点上，合成孔径方法表示通过合成多个低分辨率图像而合成一个或多个高分辨率图像。高分辨率图像的像素值可被配置为形成低分辨率图像的值的算术平均值。根据本实施例的形成低分辨率图像的值可以是从对象反射的信号所指示的关于对象的信息。更详细地，由于从对象反射的信号的大小的绝对值可指示从对象反射的信号的亮度，所以根据本实施例的关于对象的亮度信息可被表示为从对象反射的信号的大小。因此，形成低分辨率图像的值可以是从对象反射的信号所指示的关于对象的亮度信息，或者可以是从对象反射的RF信号。更详细地，每个低分辨率图像的相同位置的值可以是指示关于对象的相同点的亮度信息的值。在这种情况下，由于发送信号的位置不相同，指示关于对象的相同点的亮度信息的值与用于每个低分辨率图像的相同位置的值可能不相同。即，关于对象的图像大小或接收波束形成值可能不相同。可根据每个换能器在哪里将信号发送到对象的偏移所导致的不同引起这种差异。即，当每个换能器将信号发送到对象时，发生根据不同位置的每个换能器在哪里将信号发送到对象的偏移，因此，在每个低分辨率图像的相同位置的值之间或在接收的RF信号值之间出现差异。因此，合成孔径方法相互补充对象的相同位置的接收信号之间的差异，以合成高分辨率图像。如上所述，根据本实施例的诊断图像产生设备100使用相同的波束形成系数以合成多个低分辨率图像。波束形成系数可以是波束形成权重。因此，诊断图像产生设备100可减小运算量，并进而针对对象产生高清晰度诊断图像。图2是示出根据本发明实施例的诊断图像产生设备100的框图。参照图2，诊断图像产生设备100包括波束形成系数计算单元110、低分辨率图像合成单元120和高分辨率图像合成单元130。
在图2的诊断图像产生设备100中，示出了与该实施例相关的元件。因此，本领域技术人员可理解，诊断图像产生设备100还可包括除了图2的元件外的普通元件。此外，图2中的诊断图像产生设备100的波束形成系数计算单元110、低分辨率图像合成单元120和高分辨率图像合成单元130可对应于一个或多个处理器。所述处理器可用逻辑门阵列来实现，或者用通用微处理器和存储可由微处理器执行的程序的存储器的组合来实现。另外，本领域技术人员可理解，诊断图像产生设备100的元件可用其他类型的硬件来实现。诊断图像产生设备100可针对对象产生高分辨率图像，产生的高分辨率图像可以是对象的诊断图像。波束形成系数计算单元110通过使用从对象反射的信号计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。在这点上，波束形成系数可被称为波束形成器的权重，计算的波束形成系数可被用于计算形成低分辨率图像的值。因此，由波束形成系数计算单元110计算的波束形成系数被共同用于计算形成多个低分辨率图像的值中多个低分辨率图像的相同位置的接收信号值。例如，当使用第一低分辨率图像至第三低分辨率图像时，低分辨率图像合成单元120使用相同的波束形成系数计算第一接收信号值至第三接收信号值，所述第一接收信号值至第三接收信号值分别指示形成第一低分辨率图像的接收信号值之中的位置(a，b)、形成第二低分辨率图像的接收信号值之中的位置(a，b)、形成第三低分辨率图像的接收信号值之中的位置(a，b)。更详细地，根据本实施的诊断图像产生设备100的波束形成系数是在低分辨率图像合成单元120中用于计算形成诊断图像的值的系数。在这点上，当使用根据本实施例的波束形成系数来计算形成低分辨率图像的值时，在多个换能器中接收的信号中在定向(orientation)方向接收的信号的输入/输出增益是1，在换能器中接收的信号具有最小输出。S卩，换能器接收从对象反射的信号。在这点上，通过由于在换能器中接收的信号的入射角导致的延迟时间，针对每个换能器中接收的信号发生相位差，该相位差被用于计算波束形成系数。例如，根据本实施例的波束形成系数计算单元110可通过使用在最小方差(MV)波束形成器中使用的技术来计算波束形成系数。更具体地 讲，当诊断图像产生设备100使用I个低分辨率图像时，波束形成系数计算单元110通过使用MV技术计算将针对I个低分辨率图像共同使用的一个波束形成系数。MV技术表示在执行波束形成中没有目标方向的失真的情况下计算波束形成系数的方法，该方法允许波束形成结果的方差值被最小化。当在对象和换能器之间发送/接收的信号是超声波信号时，如果在诊断图像产生设备100中接收的信号中不包括具有注入到远离轴侧的大值的信号，则MV技术可具有尽管旁瓣波束增加但对波束形成结果没有太大影响的物理含义。因此，假设在形成多个低分辨率图像并指示相同位置的值之间超声波的传播没有大的路径改变，尽管低分辨率图像共享波束形成系数，但这种共享对波束形成结果影响较小。因此，波束形成系数计算单元110通过使用MV技术计算波束形成系数，以形成I个低分辨率图像之一。在这点上，可对I个低分辨率图像共同使用与每个空间位置相应的波束形成系数。更详细地讲，波束形成系数计算单元110可针对形成一个低分辨率图像的所有值计算波束形成系数，并对形成I个低分辨率图像的每一个低分辨率图像的值共同使用计算的波束形成系数。在计算低分辨率图像的波束形成系数中，波束形成系数计算单元110可以以各种方式从I个低分辨率图像中选择一个低分辨率图像。例如，波束形成系数计算单元110可选择根据从换能器阵列中的首先发送信号的换能器所发送的信号的一个低分辨率图像、根据从换能器阵列中最后发送信号换能器所发送的信号的一个低分辨率图像或根据从位于换能器中间的换能器发送的信号的一个低分辨率图像，但不限于此。下面将参照图3对此进行更详细地描述。作为在波束形成系数计算单元110中计算波束形成系数的方法的示例，波束形成系数计算单元HO可关于形成多个低分辨率图像之一的值来产生协方差矩阵，计算协方差矩阵的逆，并通过使用协方差矩阵的逆来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。更详细地讲，波束形成系数计算单元110可关于形成一个低分辨率图像的值来产生协方差矩阵，计算协方差矩阵的逆，并关于在信号从换能器被发送并从对象被反射之后在换能器中接收的信号，通过使用协方差矩阵的逆和指向矢量(steering vector)来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。例如，可从换能器中接收的信号以及关于在换能器中接收的信号的厄密共轭转置(Hermitian transpose)的期望值来计算协方差矩阵。S卩，波束形成系数计算单元110可执行诸如下面等式I和等式2的运算以及计算波束形成系数W，[等式I]
A 1
RleW =----
eHR~xe其中，w表示针对一个低分辨率图像的波束形成系数，e表示指向矢量，eH表示指向矢量的厄密共轭转置，R 1是针对一个低分辨率图像的协方差的逆。
更详细地讲，指向矢量e用于控制从探测器(未示出)发送到对象的信号的相位。当假设根据方向预先应用了用于波束形成的时间延迟值时，因为波束形成系数是实数，所以指向矢量被配置为I。此外，根据本实施例的协方差可如下面的等式2所表示，[等式2]
权利要求
1.一种诊断图像产生设备，包括 波束形成系数计算单元，通过使用从对象反射的信号计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数； 低分辨率图像合成单元，通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个； 高分辨率图像合成单元，通过使用合成的多个低分辨率图像来合成高分辨率图像。
2.如权利要求I所述的诊断图像产生设备，其中，波束形 成系数被共同用于计算形成所述多个低分辨率图像的值中的所述多个低分辨率图像中的每一个的相同位置的值。
3.如权利要求I所述的诊断图像产生设备，其中，波束形成系数计算单元通过对所述多个低分辨率图像之一使用最小方差技术来计算波束形成系数。
4.如权利要求3所述的诊断图像产生设备，其中，所述多个低分辨率图像之一是根据从首先发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、根据从最后发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、或根据从位于换能器阵列的中间的换能器所发送的信号的低分辨率图像。
5.如权利要求3所述的诊断图像产生设备，其中，波束形成系数计算单元对形成所述多个低分辨率图像之一的值产生协方差矩阵，计算产生的协方差矩阵的逆，并通过使用计算的协方差矩阵的逆来计算将对所述多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。
6.如权利要求I所述的诊断图像产生设备，其中，波束形成系数根据指示形成所述多个低分辨率图像的值中应用了波束形成系数的值的位置而变化。
7.如权利要求I所述的诊断图像产生设备，还包括波束形成器，形成接收波束，所述接收波束用于输出形成所述多个低分辨率图像的值。
8.—种诊断系统,包括 探测器，通过使用多个换能器将信号发送到对象/从对象接收信号； 诊断图像产生设备，通过使用由探测器接收的信号来合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像。
9.如权利要求8所述的诊断系统，其中，波束形成系数被共同用于计算形成所述多个低分辨率图像的值中的所述多个低分辨率图像中的每一个的相同位置的值。
10.如权利要求8所述的诊断系统，其中，诊断图像产生设备通过对所述多个低分辨率图像之一使用最小方差技术来计算波束形成系数。
11.如权利要求10所述的诊断系统，其中，所述多个低分辨率图像之一是根据从首先发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、根据从最后发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、或根据从位于换能器阵列的中间的换能器所发送的信号的低分辨率图像。
12.如权利要求8所述的诊断系统，其中，波束形成系数是在自适应波束形成器中使用的权重。
13.一种医学图像系统，包括 诊断系统，通过使用从对象反射的信号来合成应用了相同波束形成系数的多个低分辨率图像中的每一个，通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像，并输出合成的高分辨率图像作为诊断图像； 显示单元，显示输出的诊断图像。
14.如权利要求13所述的医学图像系统，其中，波束形成系数被共同用于计算形成所述多个低分辨率图像的值中的所述多个低分辨率图像中的每一个的相同位置的值。
15.一种产生诊断图像的方法，所述方法包括 接收从对象反射的信号； 通过使用接收的信号来计算将针对多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数； 通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个； 通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像。
16.如权利要求15所述的方法，其中，波束形成系数被共同用于计算形成所述多个低分辨率图像的值中的所述多个低分辨率图像中的每一个的相同位置的值。
17.如权利要求15所述的方法，其中，计算波束形成系数的步骤通过对所述多个低分辨率图像之一使用最小方差技术来计算波束形成系数。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述多个低分辨率图像之一是根据从首先发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、根据从最后发送信号的换能器所发送的信号的低分辨率图像、或根据从位于换能器阵列的中间的换能器所发送的信号的低分辨率图像。
19.如权利要求17所述的方法，其中，计算波束形成系数的步骤对形成所述多个低分辨率图像之一的值产生协方差矩阵，计算产生的协方差矩阵的逆，并通过使用计算的协方差矩阵的逆来计算将对所述多个低分辨率图像共同使用的波束形成系数。
全文摘要
提供了产生诊断图像的方法和设备、医学图像系统和诊断系统。所述方法包括接收从对象反射的信号；通过使用接收的信号来计算波束形成系数；通过使用计算的波束形成系数来合成多个低分辨率图像中的每一个；通过使用合成的多个低分辨率图像合成高分辨率图像。
文档编号A61B8/00GK102743226SQ20121010586
公开日2012年10月24日 申请日期2012年4月11日 优先权日2011年4月20日
发明者朴成灿, 金圭洪, 金晶澔 申请人:三星电子株式会社