[发明专利]一种GPU并行计算加速的超声多平面波复合图像合成方法及系统

权利要求书

1.一种GPU并行计算加速的超声多平面波复合图像合成方法，其特征在于，包括有如下步骤：

S1、对超声探头的各个换能器单元，不同通道采用发射延时，从而以不同发射角度发射非聚集超声平面波扫描成像空间；

S2、超声信号在组织中传播并反射，超声探头接受到回波信号后，在模拟前端中经过处理后获得射频信号；

S3、通过如下后处理步骤，使用射频信号产生复合图像；

使用CPU对超声探头上各个换能器通道获得的射频信号进行向量化，并传输数据到GPU中；

使用GPU对向量化的射频信号进行GPU并行计算加速的希尔伯特变换，以及GPU并行计算加速的DAS算法，实现复合图像合成；

S4、将合成后的复合图像传输回CPU，并在显示装置上显示。

2.根据权利要求1所述的GPU并行计算加速的超声多平面波复合图像合成方法，其特征在于，在步骤S1中，换能器单元通过控制不同换能器通道的发射延时，依次以不同发射角度发射非聚焦超声平面波，对成像空间进行扫描。

3.根据权利要求1所述的GPU并行计算加速的超声多平面波复合图像合成方法，其特征在于，在步骤S2中，“超声信号在组织中传播并反射，超声探头接受到回波信号后，处理后获得射频信号；”包括：

将超声模拟前端系统采集到的各个通道的回波信号分别进行滤波、采样、时间增益补偿和模数转换处理后，获得射频信号，并将射频信号传递到CPU。

4.根据权利要求3所述的GPU并行计算加速的超声多平面波复合图像合成方法，其特征在于，在步骤3中，其中使用GPU对向量化的射频信号进行GPU并行计算加速的希尔伯特变换包括有：

将所有通道获得的射频信号在CPU上进行向量化，并传递到GPU中；

对向量化的射频信号进行离散傅里叶变换，获得复数信号F；

对复数信号F中不同采样点进行不同相移，得到实信号P；

对相移后的实信号进行离散傅里叶逆变换，得至复数信号I。

5.根据权利要求4所述的GPU并行计算加速的超声多平面波复合图像合成方法，其特征在于，其中对复位信号F中不同采样点进行不同相移时，当采样点的数量NS为偶数，则根据公式(1)；当为奇数时，则根据公式(2))，其中i为虚数单位：

对相移后的实信号P进行GPU加速的离散傅里叶逆变换，得到复数信号I，希尔伯特变换获得的复数信号为S＝R+i*abs(I)，其中abs表示复数的模。

6.根据权利要求4或5所述的GPU并行计算加速的超声多平面波复合图像合成方法，其特征在于，在步骤3中，其中GPU并行计算加速的DAS算法实现复合图像合成包括有：

对希尔伯特变换后获得的复数信号S进行插值和延时相加，得到一个对应的低分辨率的复数图像；对多个低分辨率的复数图像进行复数相加，获得高分辨率的复数图像，复数图像的复数模即为最终合成的B模式图像。

7.根据权利要求6所述的GPU并行计算加速的超声多平面波复合图像合成方法，其特征在于，其中对希尔伯特变换后获得的复数信号进行插值和延时相加，得到一个对应的低分辨率的复数图像，包括有：

根据平面波发射角度计算发射延时，根据体素点和各通道超声换能器的空间相对位置计算接收延时，总延时为发射延时和接收延时之和，每个体素点对应每个通道都会得到一个总延时值；

根据各个体素点对应的各个超声接收通道上的总延时，在该通道对应的复数信号S上进行插值计算，并对该体素点在所有通道上获取的复数值相加，即可得到低分辨率的复数图像；

分别对不同发射角度进行计算，每次计算根据发射角度，重复前述步骤，得到多个低分辨率的复数图像。

8.一种GPU并行计算加速的超声多平面波复合图像合成系统，其特征在于，包括有：

超声模块，对超声探头的不同换能器单元，采用不同通道发射延时，以不同发射角度发射非聚集超声平面波的超声信号至成像空间区域中；S2、超声信号在组织中传播并反射，超声探头接受到回波信号后，处理后获得射频信号；

处理器模块，包括有CPU，使用CPU对每个射频信号进行向量化；

处理器模块，包括有GPU，使用GPU对射频信号进行GPU并行计算加速的希尔伯特变换，以及GPU并行计算加速的DAS算法实现复合图像合成；

显示模块，将合成后的复合图像在显示装置上显示。