申请/专利权人：达尔豪斯大学

申请日：2017-12-15

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN110235022B

主分类号：G01S15/89

分类号：G01S15/89;G01S7/523

优先权：["20161215 US 62/434,763"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2019.12.06#实质审查的生效;2019.09.13#公开

摘要：在选定仰角处进行菲涅尔仰角聚焦是通过发射一组连续菲涅尔聚焦超声脉冲来执行的，其中针对每个脉冲使用不同菲涅尔相位图案，并且其中对接收信号进行相干复合。不同菲涅尔图案经由对旁瓣区中的压力场的变化进行平均来致使旁瓣能量降低。在一些实施例中，相干复合菲涅尔聚焦方法与方位角方向上的相干复合散焦波例如，平面波或发散波成像相结合。通过改变分别在发射平面波或发散波序列时采用的菲涅尔图案来收集每个仰角切片，使得相干复合能够同时有益于两个平面。哈达玛接收编码和随后的动态接收波束形成可以用于进一步改善仰角方向上的性能。

主权项：1.一种超声成像系统，包括：超声阵列，包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述第一电极阵列和所述第二电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令以用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供所述发射信号，使得每个超声脉冲在所述方位角方向上不聚焦，并且使得所述多个超声脉冲具有适于在所述方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供所述偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处或附近，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案；b对所述第一电极阵列在每个超声脉冲发射之后响应性地接收的接收信号进行相干复合，从而获得对应于所述选定仰角的二维图像数据集，并且其中经由与所述不同菲涅尔相位图案相关联的所述接收信号的相干复合，与每个菲涅尔相位图案相关联的菲涅尔旁瓣得以减少；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及d处理所述三维图像数据以生成一个或多个图像。

全文数据：用于使用相干复合菲涅尔聚焦进行超声波束形成的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月15日提交的标题为“SYSTEMSANDMETHODSFORULTRASOUNDBEAMFORMINGUSINGCOHERENTLYCOMPOUNDEDFRESNELFOCUSING”的第62434,763号美国临时申请的优先权，所述美国临时申请的全部内容以引用的方式并入本文中。背景技术本公开涉及超声波束形成和超声成像。在一些方面，本公开涉及体积超声成像。能够进行3D成像的超声系统呈现几个技术挑战，包括2D阵列所需的元件波束形成通道的数目、由小型元件的高阻抗导致的电匹配问题以及3D体积的高图像采集时间。交叉电极阵列解决了其中一些问题，尤其是元件数目的大幅减少。代替超声元件的2D网格，交叉电极阵列由位于阵列顶部的线性电极组和位于阵列底部的相等但正交的电极组组成。这种设计维持了两个平面中的电气控制，同时大大减少了元件数目。然而，使用这些阵列实时创建双向聚焦体积图像仍然很困难，因为方位角和仰角维度无法同时被访问和波束形成。像光一样，声波可以使用菲涅尔透镜或波带片方法来聚焦。菲涅尔波带片能够产生紧密聚焦，特别是在使用大孔径时。波带片由交替的透射区和不透明区的环或带组成。波围绕不透明区衍射，并且由于所述区的特定间隔，在焦点处相长干涉。在菲涅尔波带片中，两个区域都传输波，然而，在交替区域中存在相位反转。这种类型的波带片具有效率较高的优点，并且是用于进行无源超声聚焦的好方法。发明内容在选定仰角处进行菲涅尔仰角聚焦是通过发射一组连续菲涅尔聚焦超声脉冲来执行的，其中针对每个脉冲使用不同菲涅尔相位图案，并且其中对接收信号进行相干复合。不同菲涅尔图案经由对旁瓣区中的压力场的变化进行平均来致使旁瓣能量降低。在一些实施例中，所述相干复合菲涅尔聚焦方法与方位角方向上的相干复合散焦波例如，平面波或发散波成像相结合。通过改变分别在发射平面波或发散波序列时采用的菲涅尔图案来收集每个仰角切片，使得相干复合可以同时有益于两个平面。哈达玛接收编码和随后的动态接收波束形成可以用于进一步改善仰角方向上的性能。因此，在第一方面，提供一种超声成像系统，包括：超声阵列，包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；超声成像系统还包括可操作地连接到所述第一电极阵列和所述第二电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供发射信号，使得每个超声脉冲在方位角方向上不聚焦，并且使得多个超声脉冲具有适于在方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供所述偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处或附近，并且其中菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案；b对所述第一电极阵列在发射每个超声脉冲之后响应性地接收的接收信号进行相干复合，从而获得对应于选定仰角的二维图像数据集，并且其中经由与不同菲涅尔相位图案相关联的接收信号的相干复合来减少与每个菲涅尔相位图案相关联的菲涅尔旁瓣；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及d处理三维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种控制超声阵列执行相干复合成像的方法，所述超声阵列包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且其中所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供，并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供发射信号，使得每个超声脉冲在方位角方向上不聚焦，并且使得多个超声脉冲具有适于在方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处或附近，并且其中菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案；b对所述第一电极阵列在发射每个超声脉冲之后响应性地接收的接收信号进行相干复合，从而获得对应于所述选定仰角的二维图像数据集，并且其中经由与不同菲涅尔相位图案相关联的接收信号的相干复合来减少与每个菲涅尔相位图案相关联的菲涅尔旁瓣；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及d处理所述三维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种超声成像系统，包括：超声阵列，包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；超声成像系统还包括可操作地连接到所述第一电极阵列和所述第二电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组发射偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供发射信号，使得每个超声脉冲在方位角方向上不聚焦，并且使得多个超声脉冲具有适于在方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处；以及向所述第二电极阵列施加接收偏置电压，使得每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中分别与超声脉冲相关联的独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述第一电极阵列在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式进行复合：采用哈达玛矩阵来解码接收信号，并且在仰角方向上采用所述经过解码的接收信号的动态接收波束形成来生成与选定仰角相关联的双向聚焦；以及对经过解码并波束形成的接收信号进行相干复合以获得对应于选定仰角的二维图像数据集；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及d处理三维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种超声成像系统，包括：超声阵列，包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；超声成像系统还包括可操作地连接到所述第一电极阵列和所述第二电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组发射偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供发射信号，使得每个超声脉冲在方位角方向上不聚焦，并且使得多个超声脉冲具有适于在方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述第二电极阵列施加接收偏置电压，使得对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述第一电极阵列在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案解码接收信号；以及在仰角和方位角方向上对经过解码的接收信号进行相干复合以获得三维图像数据；以及c处理三维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种超声成像系统，包括：一维超声阵列，包括在信号电极阵列与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述偏置电极阵列的元件数目超过所述信号电极阵列的电极数目，使得所述超声阵列包括一组子孔径，每个子孔径包括单个信号电极和多个相邻偏置电极；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极阵列和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极阵列的电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在选定图像线处；以及向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得针对每个子孔径，每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，其中分别与超声脉冲相关联的独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对信号电极阵列的每个电极在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来在每个子孔径基础上解码接收信号；以及采用来自子孔径的经过解码的接收信号的动态接收波束形成来获得对应于选定图像线的图像线；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外图像线相关联的额外图像线，从而获得二维图像数据集；以及d处理二维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种超声成像系统，包括：一维超声阵列，包括在信号电极阵列与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述偏置电极阵列的元件数目超过所述信号电极阵列的电极数目，使得所述超声阵列包括一组子孔径，每个子孔径包括单个信号电极和多个相邻偏置电极；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极阵列和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极阵列的电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得针对每个子孔径，对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对信号电极阵列的每个电极在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案在每个子孔径基础上解码接收信号；以及对经过解码的接收信号进行相干复合以获得二维图像数据；以及c处理所述二维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种超声成像系统，包括：一维超声阵列，包括在信号电极与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在选定图像线处；以及向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，其中分别与超声脉冲相关联的独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对信号电极在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来在每个子孔径基础上解码接收信号；以及采用所述经过解码的接收信号的动态接收波束形成来获得对应于所述选定图像线的图像线；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一条或多条额外图像线相关联的额外图像线，从而获得二维图像数据集；以及d处理二维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种超声成像系统，包括：一维超声阵列，包括在信号电极与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对信号电极在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案解码接收信号；以及对经过解码的接收信号进行相干复合以获得二维图像数据；以及c处理二维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种利用超声阵列执行成像的方法，所述超声阵列包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组发射偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供发射信号，使得每个超声脉冲在方位角方向上不聚焦，并且使得多个超声脉冲具有适于在方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处；以及向所述第二电极阵列施加接收偏置电压，使得每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中分别与超声脉冲相关联的独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述第一电极阵列在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来解码接收信号，并且在仰角方向上采用经过解码的接收信号的动态接收波束形成来生成与选定仰角相关联的双向聚焦；以及对经过解码并波束形成的接收信号进行相干复合以获得对应于选定仰角的二维图像数据集；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及d处理三维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种利用超声阵列执行成像的方法，所述超声阵列包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组发射偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供发射信号，使得每个超声脉冲在方位角方向上不聚焦，并且使得多个超声脉冲具有适于在方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述第二电极阵列施加接收偏置电压，使得对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述第一电极阵列在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案解码接收信号；以及在仰角和方位角方向上对经过解码的接收信号进行相干复合以获得三维图像数据；以及c处理三维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种利用一维超声阵列执行成像的方法，所述一维超声阵列包括在信号电极阵列与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述偏置电极阵列的元件数目超过所述信号电极阵列的电极数目，使得所述超声阵列包括一组子孔径，每个子孔径包括单个信号电极和多个相邻偏置电极；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极阵列和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极阵列的电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在选定图像线处；以及向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得针对每个子孔径，每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，其中分别与超声脉冲相关联的独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对信号电极阵列的每个电极在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来在每个子孔径基础上解码接收信号；以及利用来自子孔径的经过解码的接收信号的动态接收波束形成来获得对应于选定图像线的图像线；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一条或多条额外图像线相关联的额外图像线，从而获得二维图像数据集；以及d处理二维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种利用一维超声阵列执行成像的方法，所述一维超声阵列包括在信号电极阵列与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述偏置电极阵列的元件数目超过所述信号电极阵列的电极数目，使得所述超声阵列包括一组子孔径，每个子孔径包括单个信号电极和多个相邻偏置电极；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极阵列的电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得针对每个子孔径，对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对信号电极阵列的每个电极在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案在每个子孔径基础上解码接收信号；以及对经过解码的接收信号进行相干复合以获得二维图像数据；以及c处理二维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种利用一维超声阵列执行成像的方法，所述一维超声阵列包括在信号电极与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中每个超声阵列元件能够进行声学转换，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供所述发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在选定图像线处；以及向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，其中分别与超声脉冲相关联的独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对信号电极在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用哈达玛矩阵来在每个子孔径基础上解码接收信号；以及采用经过解码的接收信号的动态接收波束形成来获得对应于选定图像线的图像线；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一条或多条额外图像线相关联的额外图像线，从而获得二维图像数据集；以及d处理二维图像数据以生成一个或多个图像。在另一方面，提供一种利用一维超声阵列执行成像的方法，所述一维超声阵列包括在信号电极与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对信号电极在针对每个超声脉冲施加接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式进行复合：采用哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案解码接收信号；以及对经过解码的接收信号进行相干复合以获得二维图像数据；以及c处理二维图像数据以生成一个或多个图像。可以通过参考以下详细描述和附图来实现对本公开的功能和有利方面的进一步理解。附图说明现将参考附图仅以举例方式描述实施例，在附图中：图1A至图1C示出了使用交叉电极阵列的各种聚焦配置，示出了A在方位角方向上通过传统波束形成来创建的焦点，B在仰角方向上通过可转向的菲涅尔透镜来创建的焦点，以及C两种聚焦类型的组合。图2A至图2C示出了用于三个不同连续发射接收事件的菲涅尔图案，其中不同菲涅尔图案对应于具有不同轴上位置的焦点。图3A至图3F示出了从相同路径长度曲线计算出并且因此具有共同焦点的不同菲涅尔相位图案的示例，其中不同菲涅尔图案使用不同相位偏移生成。图4A至图4C示出了针对15度转向角通过改变焦点的位置来生成的用于三个不同发射接收事件的示例菲涅尔相位图案。图4D至图4F示出了针对15度转向角通过改变焦点的位置来生成的用于三个不同发射接收事件的示例菲涅尔图案，其中分裂和延迟子孔径技术与独特菲涅尔相位图案相结合，使得针对每个发射接收事件采用一组子孔径。图5A至图5D示出了以多个角度生成平面波以及对平面波进行相干复合用于超声成像。图6A至图6D示出了生成具有多个虚拟焦点的发散波以及对发散波进行相干复合用于超声成像。图7是示出利用交叉电极换能器基于仰角方向上的相干复合菲涅尔聚焦和方位角方向上的线性或发散波相干复合波束形成来执行成像的示例方法的流程图。图8示出了用于利用交叉电极换能器基于仰角方向上的相干复合菲涅尔聚焦和方位角方向上的线性或发散波相干复合波束形成来执行成像的示例成像系统。图9A至图9F绘出了在30度离轴角处图9A至图9B和轴上图9C至图9F收集的用于针对轴向聚焦配置使用36个菲涅尔相位图案进行菲涅尔聚焦的模拟RF脉冲数据。图9A、图9C和图9E绘出了对应于每个发射接收事件的各个接收信号，并且图9B、图9D和图9F示出了相干复合的接收信号。图10绘出了用于基于单个菲涅尔图案和基于分别与针对每个图案使用不同聚焦区生成的多个不同菲涅尔相位图案相关联的一组相干复合接收信号来接收的信号的模拟双向辐射图案。图11A至图11B绘出了基于两个不同菲涅尔相位图案来在聚焦区中生成的模拟压力，示出了针对使用两个不同菲涅尔相位图案发射的脉冲的飞行时间差使用群组延迟补偿图11B和不使用群组延迟补偿图11A生成的结果。图12A至图12F绘出了在30度离轴角处图12A至图12B和轴上图12C至图12F收集的用于针对轴向聚焦配置使用16个菲涅尔相位图案进行菲涅尔聚焦的模拟RF脉冲数据。图12A、图12C和图12E绘出了对应于每个发射接收事件的各个接收信号，并且图12B、图12D和图12F示出了相干复合的接收信号。图13绘出了用于基于单个菲涅尔图案和基于分别与针对每个图案使用不同相位偏移生成的多个不同菲涅尔相位图案相关联的一组相干复合接收信号来接收的信号的模拟双向辐射图案。图14A至图14D示出了针对A平面波传输、B成角平面波和C、D偏压控制菲涅尔波示例的在三个时间点处的传播压力波的模拟。图15是哈达玛矩阵的示例，示出了示例16×16矩阵。图16A和图16B示出了使用元件上的偏压控制以及A单个RF信号通道和B多个RF信号通道执行二维成像的示例实施例，其中每个通道形成偏置电极子孔径。图17示出了每条线使用20个菲涅尔聚焦位置并且两条相邻成像线重复用于当前线的示例具体实施。图18A和图18B绘出了用于A轴上和B离轴情况的双向辐射图案，示出了与单个平面波图像相比的通过对15个和50个菲涅尔波图像进行复合来做出的改善。图19A和图19B绘出了用于在发射时实施菲涅尔透镜并且实施哈达玛解码合成接收孔径的A轴上和B离轴情况的双向辐射图案。图20A和图20B绘出了用于在3条图像线上实施相邻线复合的A轴上和B离轴情况的双向辐射图案。图21A和图21B绘出了用于在发射时实施菲涅尔透镜并实施哈达玛解码合成接收孔径并且重复使用来自相邻图像线总共三条线的数据来复合的A轴上和B离轴情况的双向辐射图案。来自单条线的辐射图案被示出为虚线以供参考。图22A至图22D是针对一维阵列展现复合相邻图像线对脉冲长度的影响的曲线图，示出了A用于在发射时的单个菲涅尔透镜和哈达玛接收编码的处理脉冲，其中聚焦在中心处，B用于在发射时的单个菲涅尔透镜和哈达玛接收编码的处理脉冲，其中聚焦到广角，C用于在发射时的单个菲涅尔透镜和哈达玛接收编码以及三条相邻线的复合的处理脉冲，其中聚焦在中心处，以及D用于在发射时的单个菲涅尔透镜和哈达玛接收编码以及三条相邻线的复合的处理脉冲，其中聚焦到广角。纵轴是任意脉冲振幅，并且横轴是时间。图23是示出使用交叉电极阵列执行三维成像的示例方法的流程图，其中在仰角方向上在发射时采用菲涅尔聚焦，并且在接收时采用哈达玛编码，与方位角方向上的相干复合并行进行。图24是示出使用交叉电极阵列执行三维成像的示例方法的流程图，其中在发射时采用散焦菲涅尔波，并且在仰角方向上在接收时采用哈达玛编码，与方位角方向上的相干复合并行进行。具体实施方式将参考下文论述的细节来描述本公开的各种实施例和方面。以下描述和附图是对本公开的说明，并且不应被解释为限制本公开。描述许多特定细节以提供对本公开的各种实施例的透彻理解。然而，在某些情况下，没有描述众所周知的或常规的细节以便提供对本公开的实施例的简明论述。如本文所使用，术语“包括”和“包含”应被解释为包括性和开放性的，而不是排他性的。具体地说，当在说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”及其变型意味着包括所指定的特征、步骤或部件。这些术语不应被解释为排除其它特征、步骤或部件的存在。如本文所使用，术语“示例性”意指“充当示例、实例或说明”，并且不应被解释为比本文所公开的其它配置要优选或有利。如本文所使用，术语“约”和“近似”打算涵盖可以存在于值范围的上下限中的变化，诸如属性、参数和尺寸的变化。除非另有指定，否则术语“约”和“近似”意指正负25％或更少。应当理解，除非另有指定，否则任何指定范围或群组是单独指代范围或群组中的每一个成员以及其中所包含的每一个可能子范围或子群组的简约方式，并且类似地，对于其中的任何子范围或子群组，也是如此。除非另有指定，否则本公开涉及并明确并入每一个特定成员以及子范围或子群组的组合。如本文所使用，术语“大约”在结合数量或参数使用时指代跨越所陈述的数量或参数的近似十分之一至十倍的范围。超声波束形成和成像中的菲涅尔波带片在超声换能器中实施菲涅尔方法需要控制脉冲极性。在电致伸缩陶瓷或CMUT上构建的阵列适用于这种方法，因为相位由DC偏压的极性控制并且能够动态地改变。电致伸缩陶瓷诸如PMN-PT铌酸铅镁-钛酸铅陶瓷可以代替常规压电材料用作阵列衬底。这种类型的材料只有在施加偏置电压时才具有压电活性。此外，响应能够使用偏置电压的振幅来调谐。当没有电压施加到换能器时，响应可以忽略不计，并且当施加DC偏压时，所产生的声波的相位被量化为+90度或-90度，这取决于偏压是正的还是负的。因此，在电致伸缩衬底上界定的阵列元件可以被单独和并行地寻址。这允许通过跨阵列使用正负值改变偏压图案来创建可重新配置的菲涅尔波带片。典型的线性相控阵列使用声学透镜来改善图像的仰角切片分辨率切片厚度。如果可以重新配置仰角透镜以转向适度角度，则可以在不添加额外波束形成通道并且仅适度增加电连接数目的情况下捕获体积图像。这可以通过用近似菲涅尔透镜的可电重配透镜替换机械声学透镜来实现。如上所述，菲涅尔透镜是通过沿着阵列的仰角方向施加适当图案的正负偏压来创建的，所述偏压确定来自每个元件的脉冲的极性。同时，可以在另一个平面中使用正交电极执行波束形成。在一个示例具体实施中，阵列被形成为具有正交于顶部电极延伸的一组底部电极，类似于交叉电极阵列。底部电极在仰角平面中提供有源透镜控制反之亦然。图1A至图1C示出了交叉电极阵列上的可转向透镜概念，其中动态菲涅尔透镜用于仰角聚焦。图1A示出了在方位角方向上使用常规发射相控阵列波束形成。将一组发射信号100发送到底部电极阵列110，并且在方位角方向上发射并聚焦波束形成脉冲115。图1B示出了在仰角方向上使用菲涅尔聚焦，其中经由施加到第二阵列120的偏置电压130的控制来形成菲涅尔相位板透镜。将所述组偏置电压130提供给第二阵列，使得换能器元件在仰角方向上发射的超声波在相位上相差0°或180°，从而形成在仰角方向上聚焦发射波的离散菲涅尔相位轮廓。超声元件上的这种相位轮廓此后被称为菲涅尔相位图案。当在仰角方向上创建菲涅尔型焦点时，通过考虑元件与焦点之间的几何路径长度来计算每个元件的偏置值。用于那个元件的相对相位延迟被给出为：其中x和z是所需焦点相对于阵列元件分别在仰角和轴向方向见图1A至图1C上的坐标，并且λ是激励脉冲的中心频率在介质中的波长。偏压的符号Sbias被如下给出：这是用于每个元件的相对相位延迟的相位缠绕近似。落在单个波长内的延迟部分接着被量化为0或π弧度有效延迟等于0或λ2。这建模了菲涅尔波带片的纯透明区和脉冲反转区。可以在计算中添加偏移相位，其使中心元件的参考相位移位。因此，对于给定焦点，没有一个独特菲涅尔图案。可以选择图案来针对不同波束形状例如，主瓣宽度、旁瓣电平、灵敏度进行优化。菲涅尔方法与常规波束形成相比是一种近似，并且可以被认为将波束形成器延迟分辨率量化到只有半个波长。图1C示出了混合情况，其中常规波束形成用于在方位角方向上进行聚焦，而菲涅尔波束形成用于在仰角方向上进行聚焦。遗憾的是，在仰角方向上使用菲涅尔焦点的双向波束轮廓导致高旁瓣能量，从而阻止这种技术产生有用的诊断图像。复合菲涅尔成像本公开的示例实施例解决了与菲涅尔聚焦和成像相关联的上述高旁瓣能量问题。根据下文所描述的各种示例实施例，通过发射一组连续菲涅尔聚焦超声脉冲来执行选定仰角的菲涅尔聚焦，其中当发射超声脉冲时采用不同菲涅尔相位图案。与已知的合成孔径菲涅尔聚焦方法其中基于用于整个菲涅尔孔径的单个菲涅尔相位图案来从不同菲涅尔子孔径依序发射多个超声脉冲相反，下文所描述的各种示例实施例采用从整个菲涅尔孔径依序发射超声脉冲，其中在发射每个菲涅尔聚焦超声脉冲时采用不同菲涅尔相位图案。响应于不同发射事件而依序接收的信号被相干组合，并且所述方法此后被称为相干复合菲涅尔聚焦或相干复合菲涅尔成像。发明人已经发现当采用此类相干复合菲涅尔聚焦方案其中采用不同菲涅尔相位图案来聚焦不同超声脉冲时，对所接收信号的相干组合经由对旁瓣区中的压力场的变化求平均来致使旁瓣能量减小。换句话说，对旁瓣区中的压力场求平均每个压力场具有量化为λ2的随机波束形成延迟误差导致旁瓣能量减少。不希望受理论限制，相信相对于使用具有单个菲涅尔相位图案的单个菲涅尔孔径进行成像，可以实现高达的旁瓣能量减少，其中n是具有不同相关联菲涅尔相位图案的发射脉冲的数目。与固定机械透镜相反，本文所公开的相干复合菲涅尔方法有利地能够动态转向并收集仰角切片。可以根据下文所描述的各种示例实施例来选择用于给定仰角仰角切片的与发射事件相关联的不同菲涅尔相位图案。在一个示例实施例中，选择不同菲涅尔相位图案以将各种超声脉冲聚焦到邻近的不同空间区，使得菲涅尔聚焦区区域共同近似所选择或期望的仰角和聚焦深度。如本文所使用，短语“邻近”是指重叠或空间相邻的两个聚焦区，使得这两个聚焦区都与选定仰角焦点重叠或接近。因此，在收集并相干组合接收信号后，对应图像数据与同超声脉冲的焦点的平均值对应的聚焦区和仰角相关联，同时如上所述减少了旁瓣能量。在一个示例具体实施中，可以生成两个或更多个不同菲涅尔相位图案以产生彼此邻近的不同轴向聚焦深度，使得平均聚焦深度对应于所期望或选择的聚焦深度。图2A至图2C示出了根据此类实施例的三个示例菲涅尔相位图案，其中不同菲涅尔相位图案是通过沿着中心轴线远离阵列移动焦点来生成的。在另一个示例具体实施中，可以生成两个或更多个不同菲涅尔相位图案以产生稍微不同的仰角，使得不同仰角的平均仰角对应于或近似于所期望或选择的仰角。在一些示例实施例中，可以生成两个或更多个不同菲涅尔相位图案以产生不同轴向聚焦深度，并且可以生成两个或更多个不同菲涅尔相位图案以产生不同仰角，使得对接收信号的相干组合导致对应于所期望的仰角和聚焦深度的图像数据图像数据的所期望仰角切片的收集。将理解，尽管预期旁瓣的减少将在针对每个传输事件使用不同菲涅尔相位图案时最大，但是可以在多个传输事件当中使用至少两个不同菲涅尔相位图案来实践本示例实施例。当采用多个菲涅尔相位图案使得来自不同传输事件的超声脉冲聚焦到不同深度和或仰角时，对每个超声脉冲应用群组延迟在发射和接收中以便补偿每个聚焦区的不同飞行时间是有益的。群组延迟的值可以由以下等式给出：其中d是涉及聚焦区的空间偏移的从阵列的中心到与所关注的给定菲涅尔图案相关联的聚焦区的距离，d0是没有空间偏移的从阵列的中心到聚焦区的基线距离，并且c是声音在介质中的速度。在另一个示例实施例中，作为改变聚焦位置的替代方案，可以通过改变菲涅尔相位图案计算中所使用的相位偏移值来生成不同菲涅尔相位图案。此类实施例的示例具体实施在图3A至图3F中针对在仰角方向上具有64个元件的阵列来示出。图3A至图3C示出了第一菲涅尔相位图案的生成，并且图3D至图3F示出了基于偏移相位的第二菲涅尔相位图案的生成。从焦点到每个仰角元件的路径长度是计算菲涅尔图案的起点，并且路径长度的共同依赖性在图3A和图3D中示出。图3B和图3E展现了路径长度到相位的转换。在相位缠绕步骤根据等式2执行之前，将相位偏移添加到图3B的相位轮廓以便获得图3E中所示的相位轮廓。当这个相位偏移改变时，如图3E所示，其更改被认为是零相位点的点并且因此在实施相位缠绕之后产生不同相位缠绕曲线。这可以在图3C和图3F中清楚地看到，其中来自图3B和图3E的相位轮廓被量化以便确定施加到阵列元件的偏压的符号图案，从而确定菲涅尔图案的正偏压区域和负偏压区域。如可以在图3C和图3F中看到，图3B和图3E的不同相位轮廓产生不同菲涅尔相位图案。以与先前示例的方式类似的方式，可以向阵列施加群组延迟以便对来自每个菲涅尔图案的脉冲进行相位对准。用于给定菲涅尔相位图案的延迟的值可以通过下式来获得。其中λ是激励脉冲的中心频率在介质中的波长，“offset”是在量化之前施加到相位轮廓的相位偏移，并且c是声音在介质中的速度。在一些实施例中，菲涅尔相位图案用于接收聚焦以及发射聚焦。在一个示例具体实施中，针对给定发射事件所采用的菲涅尔相位图案还可以在对应接收事件期间应用。在另一个示例具体实施中，可以针对给定发射接收事件在发射和接收期间应用不同菲涅尔相位图案。在一些示例实施例中，一个或多个发射接收事件可以被实施为一系列分裂孔径事件。因此，具有选定菲涅尔相位图案的给定发射事件可以被实施为一连串子脉冲，其中每个子脉冲使用阵列元件的子集来发射，并且使得每个子脉冲使用整个菲涅尔相位图案的子集来生成。此类具体实施的示例在图4A至图4F中示出。参看图4A至图4C，示出了一组不同菲涅尔相位图案，根据上述示例方法，每个菲涅尔相位图案具有空间扰动的聚焦位置。图4D至图4F示出了一组对应分裂孔径菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被分裂成由额外路径长度延迟使用子孔径发射与接收事件之间的时间延迟生成分开的四个子孔径。如可以在图4D至图4F中看到，额外路径长度被选择为离散地近似所期望的连续路径长度。下文呈现的示例中所呈现的模拟展现了对从具有多个菲涅尔聚焦图案的多个发射接收事件获得的接收信号求平均可以导致旁瓣能量的显著减少。这种旁瓣能量减少可以足够大以使得能够将本示例相干复合菲涅尔聚焦方法用于具有交叉阵列配置的超声系统的仰角聚焦。然而，如果在方位角方向上采用常规的逐线发射和接收波束形成完成，则针对仰角焦点进行多次例如，30至100次相干复合是不切实际的。在此类情况下，图像收集时间将会高得惊人，因为菲涅尔相干复合将需要在方位角方向方位角维度上针对每条线重复发生。这个高收集时间问题可以通过组合相干复合菲涅尔仰角聚焦与方位角方向上的“平面波”或“发散波”成像来解决。超快成像10,000帧秒可以使用“平面波”或“发散波”成像来执行，因为可以在少量发射事件中收集完整2D图像。平面波到达整个视场，并且针对每个平面波，针对帧中的每个空间位置完成动态接收波束形成。通常通过针对相同仰角切片发射多个平面波或发散波并且进行复合来改善图像质量对比度、SNR、分辨率等。以不同角度发射平面波，使得能够创建合成发射焦点。根据下文详细描述的示例实施例，如果针对平面波或发散波序列中的每个脉冲发射，通过重新聚焦到不同但又邻近的空间位置且或通过在量化菲涅尔相位图案之前采用不同相位偏移来改变菲涅尔图案，则复合可以同时有益于两个平面。在进一步详细描述此类示例实施例之前，此后提供对“平面波”和“发散波”成像方法的简要描述。使用相干复合平面波和发散波的方位角成像实施发射聚焦的典型超声系统将对所发射的相位前沿进行波束形成，使得峰值压力出现在沿着给定图像线的特定聚焦深度处。接着将接收聚焦应用于每个发射声穿透以便重构在每次传输期间最强烈激励的图像窗口的区域。每条线都是通过发射到几个聚焦深度使得沿着给定线的声压相对恒定来构造的。完整图像窗口是通过将相邻的线链接在一起来组装的。这个过程需要大量声穿透来构造图像窗口。平面波成像通过最小化生成图像所需要的声穿透数目来提供明显速度优势。在接收波束形成期间，向图像窗口中的所有空间应用数字聚焦，其结果是可以采用少至单个声穿透来生成图像。在将单个平面波发射到介质中的简单情况下，在接收上只有单向焦点，并且因此，与先前所描述的常规图像重构相比，图像质量显著降低。为了改善图像质量，必须通过连续声穿透来建立发射焦点。对于平面波成像，发射焦点是通过对相对于发射孔径以不同角度α发射的平面波进行相干复合来建立的。因此，激励与介质中的点之间的时间由下式给出：τecα，x，z＝zcosα+xsinαc，5并且，在x1处回到换能器的接收时间由下式给出：τecx1，x，z＝z2+x-x12c，6其中x1是元件在阵列上的位置。接着对从每个平面波生成的图像进行相干求和以生成最终复合图像。复合是平面波成像的关键特征，这使其具有性能优势。通过从各种角度激励介质，来自焦点之外的物体的对接收聚焦的干扰不会在每个帧中相干地加在一起。这减少了叠加到接收焦点上的干扰量。图5A至图5D示出了可以如何从以不同角度发射的几个平面波建立复合焦点。图5A示出了用于生成具有不同角度的多个平面波这些波将根据一组发射事件来依序生成的换能器阵列的定相。图5B至图5D示出了响应于每个平面波发射事件而收集的接收信号的相干复合，以便针对不同图像焦点生成图像数据。已经发现，从平面波复合创建的图像可以展现出图像改善、匹配，并且在一些方面中超过常规波束形成技术。对于线性阵列，已经表明平面波成像为对比度、SNR和横向分辨率带来益处，同时实现较高帧速率。发散波还可以用作平面波成像的替代方案。这种成像技术可以从单次声穿透生成图像，类似于上述平面波成像模式。为了产生发散波，阵列上的元件被激励以模拟成像阵列后面的虚拟点源。如在平面波成像的前述示例情况中，通过对从阵列后面的不同虚拟点源位置生成的图像进行相干复合来改善图像质量。图6A中示出了具有不同虚拟点源位置的发散波前的生成。可以对不同波前进行相干复合，如图6B至图6D所示，以便在不同聚焦位置处执行接收聚焦。虽然前面两个示例实施例分别采用平面波和发散球面波，但是将理解，只要波前的几何形状在接收聚焦期间得到适当考虑，任何发射波形状都可以用于复合。组合相干复合方位角平面波发散波成像与相干复合仰角菲涅尔聚焦在一些示例实施例中，前述执行相干复合菲涅尔仰角聚焦的方法可以有利地与方位角方向上的“平面波”或“发散波”或具有受控波前形状的未聚焦或散焦波成像组合实施，以便以有效方式实现体积成像。在一个示例实施例中，交叉电极换能器阵列可以用于执行相干复合体积成像，其中相干复合平面波或发散波成像用于二维图像切片的收集，并且其中图像切片的仰角是使用相干复合菲涅尔聚焦来控制的。例如，平面波或发散波序列可以使用交叉电极阵列的方位角电极阵列来发射和接收，其中这些波的波前被配置用于相干复合成像，并且交叉电极阵列的仰角电极可以被用来施加偏置电压用于在选定仰角处进行菲涅尔聚焦，使得在不同发射事件期间施加不同菲涅尔相位图案，从而如上所述降低仰角旁瓣能量。如上解释，交叉电极阵列由第一组电极和第二组电极形成，其中在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定超声元件阵列。第一组电极沿着方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，使得第一电极阵列适于在方位角方向上进行成像。第二电极阵列的电极沿着仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得第二电极阵列适于在仰角方向上进行成像。超声阵列元件被形成为使得从阵列发射的超声波的相位取决于由第二电极阵列施加的偏置电压的极性。如图7中所提供的流程图所示出，使用交叉电极超声阵列通过从一组二维图像切片收集图像数据来执行体积成像，其中每个二维图像切片对应于不同仰角。使用相干复合平面发散波成像使用平面波或发散波的相干复合收集每个二维图像切片。如505和530处所示，执行一系列发射接收事件505以便收集对应于第一仰角切片的图像数据。代替执行单个发射接收，执行一系列发射接收事件以便促进相干复合成像。每个发射接收事件505都是通过将一组偏置电压施加到第二电极阵列如500处所示并将一组发射信号发送到第一电极阵列如510处所示来执行的。在520处，所产生的反射或散射超声波被检测为接收信号。如500处所示，施加偏置电压以便生成菲涅尔相位阵列，使得所发射的超声脉冲在仰角方向上聚焦在对应于初始仰角切片的仰角处。此外，如510处所示，将发射信号发送到第一电极阵列以便生成散焦脉冲例如，线性相位波前-类似于平面波，或者发散-例如，圆形-波前。如530处所示，针对一个或多个额外发射事件重复步骤500至520，其中针对不同发射接收事件采用不同菲涅尔相位图案以便减少仰角旁瓣能量对所得图像数据的影响。将发射信号提供到第一电极阵列，使得与不同发射事件相关联的波前适于在方位角方向上执行相干复合成像。提供不同菲涅尔相位图案，使得与给定仰角切片相关联的超声脉冲序列聚焦在共同聚焦区处或附近。例如，如上所述，所发射的超声脉冲可以通过各种菲涅尔相位图案聚焦，使得超声脉冲非常接近，但是在空间上足够分开，使得经过量化的菲涅尔相位图案为不同的。额外地或替代地，如上所述，不同菲涅尔相位图案可以具有共同焦点，但是可以在量化之前以不同相位偏移生成，使得经过量化的菲涅尔相位图案为不同的。如上提到，优选的是在采用不同菲涅尔相位图案时向不同发射脉冲施加群组延迟，使得可以适当地补偿由于菲涅尔相位图案具有不同相关联聚焦位置或不同相位偏移而引起的群组延迟变化。在执行散焦方位角平面波前的相干复合时在方位角平面中执行这些群组延迟的补偿。在步骤540中，对针对不同发射接收事件从第一电极阵列检测到的接收信号进行相干复合以便生成二维仰角图像切片数据。如上解释，使用不同菲涅尔图案有助于降低仰角旁瓣能量对仰角图像切片数据的贡献。接着可以将前述步骤500至540重复一次或多次，如550处所示，以便收集对应于多个仰角切片的图像数据，从而生成一组体积图像数据。如560处所示，接着可以处理体积图像数据以渲染一个或多个图像。请注意，图7中所示的流程图是作为使用相干复合菲涅尔仰角聚焦和方位角成像执行体积成像的方法的非限制性说明性示例来提供的，并且可以在不脱离本公开的预期范围的情况下对流程图中所示的步骤做出修改。例如，接收信号的相干复合在540处示出不需要在针对给定仰角收集接收信号之后立即发生，而是可以改为在已经从多个仰角切片收集接收信号之后在每个切片基础上执行。图7中所示的这种方法具有在两个维度中采用同时复合的优点，从而改善了两个维度中的图像质量，同时有助于高体积帧速率。已经发现，这种方法及其变型可以实现二维仰角切片的快速收集，从而促进体积图像数据的超快收集。例如，在一些示例具体实施中，可以在不到1.25ms内收集每个二维图像切片。请注意，收集多切片体积图像数据集的时间取决于期望或需要多少切片。现在参考图8，示出了用于使用交叉电极换能器基于仰角方向上的相干复合菲涅尔聚焦和方位角方向上的线性或发散波相干复合波束形成来执行成像的示例成像系统。示例系统包括交叉电极超声换能器400其可以是超声成像装置诸如超声成像内窥镜的部件、具有脉冲发生器-接收器电路320的发射波束形成器300、接收波束形成器310、偏压生成器330以及控制和处理硬件200例如，控制器、计算机或其它计算系统。控制和处理硬件200用于控制发射波束形成器300和接收波束形成器310，并且用于处理经过波束形成的接收信号。如图8所示，在一个实施例中，控制和处理硬件200可以包括处理器210、存储器220、系统总线205、一个或多个输入输出装置230以及多个任选额外装置，诸如通信接口260、显示器240、外部存储装置250和数据采集接口270。交叉电极超声换能器400的一个示例在标题为“ROTATINGAPERTUREFORULTRASOUNDIMAGINGWITHACAPACITIVEMEMBRANEORELECTROSTRICTIVEULTRASOUNDTRANSDUCER”的第US20070079658号美国专利申请Wagner中公开。在图8中，交叉电极超声换能器的另一个示例被示出为在电致伸缩层430的任一侧上包括第一电极的第一阵列410和第二电极的第二阵列420。第一电极410在第一方向上延伸，并且第二电极420在第二方向上延伸。第一电极410用于在垂直于超声换能器的发射表面并且包括第一方向的第一平面中聚焦超声能量。第二电极420用于在垂直于超声换能器的发射表面并且包括第二方向的第二平面中聚焦超声能量。第一平面和第二平面可以是垂直的，以便使得能够在正交方向例如，方位角和仰角上进行扫描。在本示例具体实施中，第一电极410和第二电极420被示出为呈垂直交叉配置，但是在其它示例具体实施中，可以以角度为除了90度之外的交叉配置提供所述电极。此外，虽然该图将第一电极和第二电极示出为纵向电极，但是将理解，电极不需要严格地呈线性形状，只要第一电极在第一方向上延伸且第二电极在第二方向上延伸并且在两个维度中界定线性超声元件阵列。将理解，虽然该图示出了包括电致伸缩材料的未切口层作为超声换能层的示例具体实施。虽然可以容易地制作此类实施例，其中通过在单片压电体的顶面和底面上界定电极来形成交叉电极阵列，但是这种方法可能导致元件之间的大量机械串扰，从而降低辐射图案的方向性和质量。在其它示例实施例中，可以采用其它材料和配置来形成交叉电极阵列以便减少机械串扰。例如，可以在阵列的一个维度在一个方向维度上具有切口，而在另一个方向维度上没有切口或两个维度中在元件之间切割或以其它方式形成切口，或者可以用复合压电衬底例如，嵌入在环氧树脂中的柱矩阵代替压电衬底。切口阵列可以被形成为半切口阵列，其中电致伸缩陶瓷仅被部分切割穿过厚度。替代地，交叉电极阵列可以被形成为电容性微机械超声换能器阵列，类似于切口或未切口电致伸缩衬底，其能够在施加偏置电压后即刻进行声学换能，使得当存在偏置电压时在施加电压脉冲后即刻发射超声能量。再次参考图8所示的示例实施例，第一电极的第一阵列410经由TxRx开关320和导体370来与发射波束形成器300电通信，并且使得将发射电压脉冲提供到第一电极的第一阵列用于生成一组散焦超声脉冲以在方位角方向上执行相干复合成像。此外，在发射期间，偏压生成器330经由导体360向第二电极的第二阵列420施加偏压，使得在第二平面内经由菲涅尔孔径聚焦超声脉冲，并且使得菲涅尔相位图案在多个发射事件当中改变，如上所述。执行二维相干复合成像的本示例方法例如，图7所示的示例方法可以经由处理器210和或存储器220来实施。如图8所示，菲涅尔相位图案的控制和与方位角方向上的复合相干成像相关联的发射接收事件的时序的控制可以由控制和处理硬件200经由表示为相干复合模块290的可执行指令来实施。控制和处理硬件200可以包括并执行扫描转换软件例如，实时扫描转换软件。本文所描述的功能性可以部分地经由处理器210中的硬件逻辑来实施并且部分地使用存储器220中所存储的指令来实施。一些实施例可以使用处理器210来实施而无需存储器220中所存储的额外指令。一些实施例使用存储器220中所存储的指令来实施以供一个或多个通用微处理器执行。在一些示例实施例中，可以采用定制处理器，诸如专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA。因此，本公开不限于硬件和或软件的特定配置。再次参考图8，应当理解，图中所示的示例系统10不希望限于给定具体实施中可以采用的部件。例如，所述系统可以包括一个或多个额外处理器。此外，控制和处理硬件200的一个或多个部件可以被提供为介接到处理装置的外部部件。例如，如图所示，发射波束形成器300、接收波束形成器310和偏压生成器330中的任何一者或多者可以被包括作为控制和处理硬件200的部件如虚线内所示，或者可以被提供作为一个或多个外部装置。发射波束形成器300、接收波束形成器310、图像处理模块280和相干复合模块290可以被配置或编程为执行用于执行本文所描述的方法的算法。尽管一些实施例可以在全功能计算机和计算机系统中实施，但是各种实施例能够以多种形式作为计算产品分发并且能够进行应用而不管用于实际上实现所述分发的机器或计算机可读介质的具体类型如何。本文所公开的至少一些方面可以至少部分地以软件体现。也就是说，这些技术可以在计算机系统或其它数据处理系统中响应于其处理器诸如微处理器执行存储器诸如ROM、易失性RAM、非易失性存储器、高速缓冲存储器或远程存储装置中所含有的指令序列来实行。计算机可读存储介质可以用于存储在由数据处理系统执行时致使系统执行各种方法的软件和数据。可执行软件和数据可以存储在各种地方，包括例如ROM、易失性RAM、非易失性存储器和或高速缓冲存储器。这个软件和或数据的部分可以存储在这些存储装置中的任何一者中。如本文所使用，短语“计算机可读材料”和“计算机可读存储介质”是指除了暂态传播信号本身之外的所有计算机可读介质。采用交叉电极配置的本示例实施例提供了优于常规2D阵列设计的显著优势。交叉电极阵列只需要采用2N个电连接和仅N个波束形成通道，因为顶部电极在仰角平面中提供有源透镜控制。用于使用常规2D阵列捕获3D图像体积的替代方法需要N2个元件和波束形成通道。因此，低波束形成复杂性和最小电连接性提供了优于常规2D阵列设计的显著实践优势。这个方面可以在需要小型化封装的一些应用中为有利的，因为电互连是封装的重要部分，并且因此，最小化所需元件的数目对于小型化是重要的。如上所述，像光一样，声波可以使用菲涅尔透镜或波带片方法来聚焦。菲涅尔波带片可以产生紧密聚焦，特别是当使用大孔径时。菲涅尔型方法是通过控制超声换能器上的脉冲极性来实施的。替代地，可以设置正负脉冲图案以模拟被转向的平面波声穿透。对脉冲极性的控制可以使用响应取决于DC偏压的压电衬底即，电致伸缩陶瓷，CMUT代替常规压电材料来实现。这种类型的材料仅在施加偏置电压时才具有压电活性。此外，响应能够使用偏置电压的振幅来调谐。当没有电压施加到换能器时，响应可以忽略不计，并且当施加DC偏压时，所产生的声波的相位被量化为+90度或-90度，这取决于偏压是正的还是负的。因此，来自衬底的发射波前可以仅通过改变沿着衬底的一系列正偏压和负偏压来动态地更改聚焦、转向。这是一个强有力的概念，因为超声图像可以仅使用单个RF数据通道和压电衬底上的一系列偏压来形成。如上所述，平面波在一个发射事件中通过同时使超声阵列的所有元件脉动来声穿透整个图像区。超快成像10,000帧秒可以使用平面波成像来完成，因为整个2D图像可以在一个发射事件中收集。平面波到达整个视场，并且针对每个平面波，针对帧中的每个图像像素位置完成动态接收波束形成。通常通过发射多个平面波或发散波并对每个帧进行相干复合来改善图像质量对比度、SNR、分辨率等。以不同角度发射平面波，使得能够创建合成发射焦点。图14A和图14B中示出了此类平面波的生成的示例。代替产生平坦平面波，阵列上的偏压图案可以产生不均匀不规则的波前。由根据两个极性中的一者量化发射超声波的相位的偏压图案生成的此类波前此后被称为散焦菲涅尔波。在图14C和图14D中提供了此类波前的生成的示例。这些传播波可以以与平面波相同的方式用于执行快速成像。对一系列这些偏压控制菲涅尔波的结果进行相干复合可以以与在平面波成像中相同的方式改善图像质量。为了对发射不同的不规则波前的每个帧进行相干复合，必须知道每个图像像素位置处的相位并将其用于合成发射波束形成。这需要模拟整个图像区的波前并创建从一个图像到下一个图像的相位偏移的查找表。当真正平面波用于成像时，这种计算很简单，因为波前开始并在行进时保持同相。如果仅使用单个RF通道，则必须以某种方式分离接收数据以便隔离来自阵列的每个元件的信息。用于实现此类接收数据分离的一个选项是在接收时仅激活单个元件一个元件被偏置，而所有其它元件被接地，并且接着重复相同的发射偏压图案，沿着阵列移动活动接收元件。针对阵列中的每个偏置元件重复这个过程。利用来自每个单独元件的RF数据，接着可以形成合成接收孔径。这种方法的主要缺点是在使用单个接收阵列元件时SNR降低，并且生成图像所需要的时间增加增加了元件数目N的倍数。然而，在一些示例实施例中，哈达玛编码可以用于接收图案。哈达玛矩阵由等于+1或-1的条目组成，其属性是每一行都是相互正交的。图15中提供了16×16哈达玛矩阵的示例。当接收偏压图案被哈达玛编码时，可以执行矩阵计算以使用正交矩阵的属性解码并检索来自阵列的每个元件的RF数据的等效物，如下所示。在以下等式中，哈达玛矩阵由H给出，针对每个经过编码的接收偏压图案接收的在时间t处的RF数据的列向量由R给出，并且针对每个元件的在时间t处的经过解码的RF数据由E给出。这种方法仍然需要额外发射事件N个事件，偏压图案的每个元件例如，建立偏压图案的电极阵列的每个电极各一个，并且所有元件在接收时都是活动的，以便检测经过编码的接收信号。H-1Rt＝Et在一个示例实施例中，哈达玛接收编码可以用于使用一维偏置电极阵列和单个信号电极执行二维成像。根据此类示例实施例，偏压敏感电限制元件上的动态变化偏压图案由偏置电极阵列生成可以应用于在多个脉冲和经过哈达玛编码的偏压图案上生成二维图像。此类方法可以显著减少所需要的RF模拟通道数目，这可以提供诸如简化电子硬件和相关联成本以及针对基于导管或基于探针的成像应用减小布线系统尺寸等益处。如上提到，可以使用仅连接到单个RF通道的线性元件生成高质量辐射图案，只要DC偏压极性可以在多个脉冲上在元件上变化和动态改变。此类配置的一个示例在图16A中示出。该图示出了响应取决于DC偏压的压电衬底600即，电致伸缩陶瓷，CMUT，其中在衬底的一侧上形成一维偏置电极阵列610，并且在相对侧上形成单个信号RF电极620。将偏置电压施加到偏置电极610，偏置电极610又对压电衬底600进行偏置以控制所发射超声的声相的经过量化的极性。可以根据采用动态一维偏压图案进行二维成像的几个示例实施例采用此类阵列。在一个示例实施例中，一维超声阵列用于发射散焦菲涅尔波，其中每个散焦菲涅尔波具有多个发射脉冲，并且采用接收哈达玛编码，其中不同的哈达玛矩阵行用于对给定散焦菲涅尔波的每个发射脉冲进行接收编码。接着可以对经过哈达玛解码的接收信号进行相干复合以生成二维图像。在另一个示例实施例中，偏置电极阵列可以用于发射聚焦菲涅尔波前，其中针对每条图像线角度发射几个脉冲，并且接收哈达玛编码用于对接收信号进行解码，其中不同的哈达玛矩阵行用于对给定图像线的每个脉冲进行接收编码。对于给定图像线角度，经过哈达玛解码的信号可以随后用于经由动态接收波束形成来生成图像线。可以针对多条图像线重复这个过程以便生成二维图像数据。前述示例二维哈达玛编码实施例可以应用于三维成像，如下文进一步描述。请注意，相对于直接从多个阵列元件访问RF通道数据的常规技术来说，固有地从利用连接到单个RF通道的线性元件使用所述元件上的变化且动态改变的偏压图案生成二维图像产生的折衷是帧速率的显著降低。例如，在涉及菲涅尔聚焦波束的发射与接收哈达玛编码相结合的前述示例实施例中，发射聚焦被重复“N”次，其中“N”是用于哈达玛编码的元件上的偏置通道的数目。本发明的发明人已经发现，在此类实施例中，为了实现高质量成像并避免栅瓣伪影，最少大约64个偏置通道是有益的。使用64个偏置通道，每条图像线将需要64个发射脉冲来有效地解码哈达玛矩阵并获得64个通道的通道数据。使用这么多脉冲，目前将很难实现高帧率成像帧速率＝“N”×线数。替代地，使用涉及利用散焦菲涅尔波进行发射并且对接收信号进行哈达玛编码的另一个示例实施例，每个预复合帧将需要相同平面波的“N”个脉冲来在接收时解码并获得通道数据。如果期望高质量图像，则包括至少40个复合物可能是有益的，考虑到目前可用的技术帧速率＝“N”×复合物数目，这再次使得高帧率成像具有挑战性。在另一个示例实施例中，通道数目与帧速率之间的折衷可以通过采用大于1的RF信号通道数目来调整，并且其中偏置电极数目大于信号电极通道数目。例如，信号通道数目可以是2、3、4、5、6、7或8。图16B中示出了四信号电极配置的示例。如图所示，阵列被分成四个RF信号孔径，其具有相应信号电极622、624、626和628以及相应偏置电极组612、614、616和618。例如，如果采用总共N＝64个偏置通道并且其被分成4个子孔径，则采用四个哈达玛矩阵，每个矩阵具有16个通道，并且相对于单信号通道实施例来说，帧速率增加了4倍。例如，根据涉及菲涅尔聚焦波束的发射与接收哈达玛编码相结合的实施例，整个孔径或其一部分可以用于菲涅尔发射聚焦，但是将在每个子孔径基础上执行接收编码。每条图像线的发射脉冲数目将等于每个子孔径中的偏置电极数目，而不是整个孔径上的偏置电极数目。接着可以沿着图像线对来自子孔径的经过解码的通道数据进行动态接收波束形成，并且针对多条图像线进行重复。因此，此类实施例的帧速率将为：帧速率＝N子孔径数目×线数。替代地，根据采用散焦菲涅尔波的发射与哈达玛接收编码相结合的实施例，整个孔径或其一部分可以用于散焦菲涅尔波的发射，但是将在每个子孔径基础上执行接收编码。每个散焦菲涅尔波的发射脉冲数目将等于每个子孔径中的偏置电极数目，而不是整个孔径中的偏置电极数目。此类实施例的帧速率将是：帧速率＝N子孔径数目×复合物数目。请注意，本文所描述的实施例可以用于有切口的、在电极位于单片压电材料上的情况下无切口的以及在电极位于复合压电材料上的情况下无切口的衬底。涉及哈达玛编码的前述方法其已经在使用一维偏置电极阵列和一个或多个单个电极通道的二维成像的非限制性示例中示出可以应用于使用二维交叉电极阵列的三维成像。如上所述，交叉电极阵列可以使用位于压电衬底顶部的一组线性电极以及位于底部的一组相等但正交的电极来形成。交叉电极阵列解决了3D超声成像中的一些挑战，特别是与网格阵列相比，元件数目的大幅减少。然而，使用这些阵列实时创建双向聚焦体积图像是困难的，因为无法同时对方位角和仰角维度进行波束形成。如下所述，在一些示例实施例中，交叉电极的两个电极阵列中的一者可以用于在仰角方向上在发射时生成散焦菲涅尔波或菲涅尔聚焦脉冲，并且这个电极阵列可以用于哈达玛接收编码。另一个电极阵列可以用于方位角成像。在一些示例实施例中，第二阵列可以用于在方位角方向上进行相干复合，并且相干复合可以与在仰角方向上进行哈达玛编码所需要的多个脉冲发射和接收操作并行例如，同时地执行。在一个示例实施例中，可以采用交叉电极阵列，使得在仰角方向上采用偏压控制散焦菲涅尔波如在先前一维示例实施例中所描述，而可以在方位角方向上执行常规成像即，B模式、平面波或发散波成像，其中针对散焦菲涅尔波执行的复合可以同时有益于两个平面。例如，在仰角和方位角方向上采用散焦波的相干复合的情况下，可以并行执行这种复合。在这种情况下构建3D图像所需要的发射事件的数目取决于实现合适图像质量所必要的复合物的数目和交叉电极阵列的仰角元件的数目。通过针对仰角方向在接收时使用哈达玛编码，则针对每个散焦菲涅尔波，将完成N个复合物，以便正确解码并构建合成接收孔径，其中N是用于哈达玛编码的偏置电极的数目。在此类情况下，帧速率将是：帧速率＝PRF[N*FW]，其中PRF是脉冲重复频率，并且FW是散焦菲涅尔波的数目。同时执行方位角复合，并且因此不影响帧速率。图24提供了说明这种方法的示例具体实施的流程图，其示出了步骤750至790。在使用二维交叉电极阵列的偏压控制三维成像的另一个示例中，偏置电极上的偏压图案可以用于通过近似菲涅尔透镜来在仰角方向上聚焦超声能量，例如，如前述一维阵列示例中所描述。根据本示例实施例，菲涅尔透镜偏压图案可以在发射时在仰角方向上实施，而偏压图案的哈达玛编码可以用于构建合成接收孔径。这些发射接收偏压图案创建了选择3D图像体积的切片的双向仰角焦点。在方位角方向上，另一个电极阵列可以用于平面波或发散波成像。哈达玛编码方法需要N个发射接收事件来解码来自每个仰角元件的贡献，其中N是针对哈达玛编码来偏置的电极的数目。换句话说，针对每个仰角菲涅尔透镜发射偏压图案发射N个超声脉冲。在N个发射接收事件期间，方位角方向上的平面发散波成像正在同时复合以改善切片的图像质量。使用这种方法，构建3D图像所需要的发射事件数目取决于体积中的仰角切片数目和交叉电极阵列的仰角元件数目。在此类情况下，帧速率将是：帧速率＝PRF[N*EL]，其中PRF是脉冲重复频率并且EL是仰角切片数目。图23提供了说明这种方法的示例具体实施的流程图，其示出了步骤700至740。在一个示例具体实施中，可以通过针对每个接收哈达玛编码图案改变菲涅尔透镜图案来进一步改善仰角切片选择性。所得复合降低了发射焦点上的旁瓣能量。根据此类示例实施例，按照上述示例实施例，通过在空间上移位仰角焦点，针对至少两个哈达玛接收图案任选地，所有哈达玛接收图案改变发射聚焦菲涅尔图案。例如，至少两个菲涅尔图案可以对应于不同仰角聚焦深度和或不同仰角聚焦角度。在许多前述示例实施例中，偏压控制菲涅尔透镜用于沿着二维图像区的选定图像线实现聚焦，或者在三维体积的选定仰角平面中实现聚焦，其分别选择单个仰角图像线或切片。已经描述了各种实施例，其中在发射和接收两者时或者仅在发射时例如，在接收时使用哈达玛编码采用菲涅尔透镜。此外，已经表明，在单个图像线或切片上对多个菲涅尔透镜图案进行相干复合降低了旁瓣能量并提高了图像质量。在一些示例实施例中，这个概念可以扩展到相邻图像线或切片。例如，如果用于相邻图像线或切片的脉冲保持同相或在焦点处进行相位调整，则可以重复使用针对在给定图像线或切片附近的图像线或图像切片收集的信号数据。当以这种方式重复使用来自相邻图像线或切片的数据时，旁瓣能量被进一步抑制，而帧速率没有降低。例如，在一些示例具体实施中，可以对紧邻给定图像线或图像切片的图像线或切片进行复合，并且这可以针对图像数据的一个或多个图像线或图像切片来实施。在另一个示例实施例中，给定图像线或图像切片的任一侧或两侧上的两个或更多个邻近图像线或图像切片可以被复合。将理解，来自邻近图像线或切片的信号的复合可以在哈达玛编码和波束形成之前或之后执行。前述基于菲涅尔的成像示例实施例或其变型中的任一者可以根据涉及来自邻近图像线或图像切片的图像数据的复合的本示例实施例进行调整。此类实施例的示例具体实施在图17中示出，其中针对每条线使用20个菲涅尔聚焦位置，并且两条相邻图像线652和654被重复用于当前图像线650。用于多线或多切片复合的此类旁瓣能量降低的示例在以下示例4中提供。示例呈现以下示例是为了使得本领域的技术人员能够理解并实践本公开的实施例。其不应被认为是对本公开的范围的限制，而仅仅是说明性的和代表性的。示例1：使用对应于空间不同聚焦位置的菲涅尔相位图案进行菲涅尔相干复合聚焦的模拟在本示例中，使用场II模拟40MHz1D相控阵列，并且通过选择对应于在共同焦点附近的不同位置的菲涅尔相位图案来执行相干复合菲涅尔聚焦。通过将焦点沿中心轴线远离阵列移动来生成的三个示例菲涅尔图案在图2A至图2C中示出。针对所关注的场收集双向脉冲回波测量值，并且针对每个菲涅尔图案进行复合n＝36。错误！未找到参考源。图9A至图9F示出了与轴上情况图9C至图9F相比的来自离轴30度的模拟RF数据图9A至图9B。图9A、图9C和图9E示出了36个单独脉冲回波，而图9B、图9D和图9F示出了平均脉冲。如可以从图9A至图9B看出，离轴能量相干地复合，并且平均值显著降低。相反，轴上脉冲图9C至图9F具有相同相位，并且平均信号没有损失强度。如可以在图9C至图9F中看到，针对每个菲涅尔图案在聚焦脉冲的振幅中存在可变性，这解释了为什么复合脉冲的振幅比最大的单个脉冲要小。在本示例中，通过复合来实现主瓣旁瓣能量的13dB改善。这接近15.5dB的理论改善。图10中示出了对双向辐射图案的改善。在维持主瓣宽度的同时，降低了旁瓣电平。这个示例是使用36个复合事件来执行的，以便说明所述概念，然而，结果将随着平均值的数目增加而改善。此外，可以通过横向以及轴向移动焦点或者通过改变用于量化为0或λ2的偏移相位如以下示例中所示出来生成独特菲涅尔图案。向发射和接收脉冲施加群组延迟校正以便校正不同菲涅尔相位图案当中的飞行时间变化。错误！未找到参考源。图11A至图11B示出了群组延迟补偿的效果，其展示了在焦点处来自两个不同菲涅尔相位图案的两个示例脉冲。当不使用群组延迟时，在焦点处的脉冲异相，如图11A所示。然而，当添加群组延迟时，脉冲同相并且相长干涉，如图11B所示。示例2：使用对应于相位偏移的菲涅尔相位图案进行菲涅尔相干复合聚焦的模拟本示例描述了被执行以说明当在量化之前使用相位偏移的变化生成不同菲涅尔图案时使用复合实现的性能改善的模拟。对先前示例中所描述的40MHz1D相控阵列进行模拟，并且针对所关注的场收集双向脉冲回波测量值并针对每个菲涅尔图案进行复合。在本示例中，通过在0弧度与2π弧度n＝16之间改变相位偏移值来生成16个独特菲涅尔图案。错误！未找到参考源。图12A至图12F示出了与轴上情况图12C至图12F相比的来自离轴30度的模拟RF数据图12A至图12B。图12A、图12C和图12E示出了16个单独脉冲回波，而图12B、图12D和图12F示出了平均脉冲。如可以在图12A至图12B中看到，离轴能量不相干地复合，并且平均值显著降低。相反，轴上脉冲具有重叠相位，如可以在图12E至图12F中看到。在这个示例中，通过复合实现了主瓣旁瓣能量的12.2dB改善。对双向辐射图案的改善在图13中示出。向发射和接收脉冲施加群组延迟校正以便校正由于在生成不同菲涅尔相位图案时所采用的不同相位偏移而导致的飞行时间变化。示例3：用于1D阵列的偏压控制菲涅尔波前成像的模拟为了说明，通过使用场II建模40MHz64元件1D阵列来完成使用动态接收波束形成的偏压控制菲涅尔波前成像[3]。结果在图16A和图16B中示出，其示出了位于轴上的散射体和位于阵列边缘的散射体的辐射图案轮廓。增加菲涅尔波复合物的数目会显著降低旁瓣电平，这转化为图像质量提高。具有哈达玛编码接收偏压图案的偏压控制菲涅尔透镜的模拟也是通过使用场II建模40MHz64元件1D阵列来完成的。结果在图19A和图19B中示出，其示出了位于轴上和位于阵列边缘的辐射图案轮廓。所述模拟是使用64个发射接收事件以使用哈达玛矩阵解码从每个元件接收的贡献来完成的。经过解码的接收信号被波束形成，然而，在发射时的聚焦是由菲涅尔透镜偏压图案提供的。示例4：来自相邻图像线或仰角切片的数据的复合通过使用场II建模10MHz64元件1D阵列来完成在复合来自相邻仰角线的数据时在发射和接收时的偏压控制菲涅尔透镜的模拟。成像线和菲涅尔透镜聚焦位置在图17中示出。在这个示例中，针对每条成像线使用20个复合物，并且来自两条相邻图像线的数据被重复用于当前线，总共有60个复合物，其中在哈达玛解码之后执行复合。结果在图20A和图20B中示出，其示出了位于轴上和位于阵列边缘的辐射图案轮廓并且将单条线上的20个复合物与三条成像线上的60个复合物进行比较。在复合来自相邻仰角切片的数据的第二示例中，使用场II模拟了40MHz64元件2D交叉电极阵列。在发射时实施偏压控制菲涅尔透镜，并且在接收时应用哈达玛编码图案。在哈达玛解码和波束形成之前收集并相干复合来自位于当前切片的任一侧上的图像线的数据。在图21A和图21B中针对位于轴上以及位于阵列边缘附近的聚焦示出在仰角方向上的所得辐射图案。图22A至图22D示出了针对二维交叉电极阵列展现复合相邻仰角切片对脉冲长度的影响的曲线图，其示出了A在仰角中的在发射时的单个菲涅尔透镜和哈达玛接收编码的处理脉冲，其中聚焦在中心上，B在仰角中的在发射时的单个菲涅尔透镜和哈达玛接收编码的处理脉冲，其中聚焦到广角，C在仰角中的在发射时的单个菲涅尔透镜和哈达玛接收编码以及三个相邻仰角切片的复合的处理脉冲，其中聚焦在中心上；以及D在发射时的单个菲涅尔透镜和哈达玛接收编码以及三个相邻仰角切片的复合的处理脉冲，其中聚焦到广角。纵轴为任意脉冲振幅，并且横轴为时间。上文所描述的特定实施例已经借助于示例来示出，并且应当理解，这些实施例可以容易做出各种修改和替代形式。还应当理解，权利要求书不希望限于所公开的特定形式，而是覆盖落在本公开的精神和范围内的所有修改、等效物和替代物。

权利要求：1.一种超声成像系统，包括：超声阵列，包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述第一电极阵列和所述第二电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令以用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供所述发射信号，使得每个超声脉冲在所述方位角方向上不聚焦，并且使得所述多个超声脉冲具有适于在所述方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供所述偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处或附近，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案；b对所述第一电极阵列在每个超声脉冲发射之后响应性地接收的接收信号进行相干复合，从而获得对应于所述选定仰角的二维图像数据集，并且其中经由与所述不同菲涅尔相位图案相关联的所述接收信号的相干复合，与每个菲涅尔相位图案相关联的菲涅尔旁瓣得以减少；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及d处理所述三维图像数据以生成一个或多个图像。2.根据权利要求1所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得所述一组菲涅尔相位图案中的每一者为不同的。3.根据权利要求2所述的超声成像系统，其中所述不同菲涅尔相位图案被选择为使得相对于针对所有所述多个超声脉冲使用共同菲涅尔相位图案会获得的仰角旁瓣能量，仰角旁瓣能量的降低因子在所述多个超声脉冲中的超声脉冲数目的平方根的25％内。4.根据权利要求1至3中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得通过在相位缠绕之前为至少两个不同菲涅尔相位图案中的每一者选择不同相位偏移来生成所述至少两个不同菲涅尔相位图案。5.根据权利要求4所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得针对使用相位偏移生成的每个菲涅尔相位图案，向分别与其相关联的发射信号添加群组延迟以补偿所述相位偏移。6.根据权利要求1至3中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得通过为至少两个不同菲涅尔相位图案中的每一者选择不同仰角聚焦深度来生成所述至少两个不同菲涅尔相位图案。7.根据权利要求6所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得针对与不同仰角聚焦深度相关联的每个菲涅尔相位图案，向分别与其相关联的发射信号添加群组延迟以补偿所述不同仰角聚焦深度。8.根据权利要求1至3中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得通过为至少两个不同菲涅尔相位图案中的每一者选择不同仰角来生成所述至少两个不同菲涅尔相位图案。9.根据权利要求1至8中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为生成所述发射信号，使得每个超声脉冲的所述波前在所述方位角平面内是线性的，并且使得与不同脉冲相关联的所述波前在所述方位角平面内在不同方向上成角度。10.根据权利要求1至8中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为生成所述发射信号，使得每个超声脉冲以在所述方位角平面中发散的波前传播。11.根据权利要求10所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为生成所述发射信号，使得分别与每个超声脉冲相关联的所述波前具有不同虚拟源位置。12.根据权利要求1至11中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为在检测到所述接收信号时向所述第二电极阵列提供偏置信号，使得菲涅尔相位图案还形成为用于执行仰角聚焦。13.根据权利要求12所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得在发射和接收期间形成相同菲涅尔相位图案。14.根据权利要求12所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得在发射和接收期间形成不同菲涅尔相位图案。15.根据权利要求1至14中任一项所述的超声成像系统，其中所述控制和处理电路被配置为使得通过结合菲涅尔相位聚焦采用多个分裂和延迟仰角子孔径来执行一个或多个超声脉冲的仰角聚焦。16.根据权利要求1至15中任一项所述的超声成像系统，其中所述超声阵列元件在电致伸缩层内由所述第一电极阵列和所述第二电极阵列界定。17.根据权利要求1至15中任一项所述的超声成像系统，其中所述超声阵列元件包括电容性微机械超声换能器CMUT阵列元件。18.根据权利要求1至15中任一项所述的超声成像系统，其中所述超声阵列元件在至少一个维度上被切口。19.根据权利要求1至15中任一项所述的超声成像系统，其中所述超声阵列元件在至少一个维度上被部分切口。20.一种控制超声阵列执行相干复合成像的方法，所述超声阵列包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且其中所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供，并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供所述发射信号，使得每个超声脉冲在所述方位角方向上不聚焦，并且使得所述多个超声脉冲具有适于在所述方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供所述偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处或附近，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案；b对所述第一电极阵列在发射每个超声脉冲之后响应性地接收的接收信号进行相干复合，从而获得对应于所述选定仰角的二维图像数据集，并且其中经由与所述不同菲涅尔相位图案相关联的所述接收信号的相干复合减少与每个菲涅尔相位图案相关联的菲涅尔旁瓣；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及d处理所述三维图像数据以生成一个或多个图像。21.根据权利要求20所述的方法，其中所述组菲涅尔相位图案中的每一者为不同的。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述不同菲涅尔相位图案被选择为使得相对于针对所有所述多个超声脉冲使用共同菲涅尔相位图案会获得的仰角旁瓣能量，仰角旁瓣能量的降低因子在所述多个超声脉冲中的超声脉冲数目的平方根的25％内。23.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，通过在相位缠绕之前为至少两个不同菲涅尔相位图案中的每一者选择不同相位偏移来生成所述至少两个不同菲涅尔相位图案。24.根据权利要求23所述的方法，其中针对使用相位偏移生成的每个菲涅尔相位图案，向分别与其相关联的发射信号添加群组延迟以补偿所述相位偏移。25.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，通过为至少两个不同菲涅尔相位图案中的每一者选择不同仰角聚焦深度来生成所述至少两个不同菲涅尔相位图案。26.根据权利要求25所述的方法，其中针对与不同仰角聚焦深度相关联的每个菲涅尔相位图案，向分别与其相关联的发射信号添加群组延迟以补偿所述不同仰角聚焦深度。27.根据权利要求20至22中任一项所述的方法，通过为至少两个不同菲涅尔相位图案中的每一者选择不同仰角来生成所述至少两个不同菲涅尔相位图案。28.根据权利要求20至27中任一项所述的方法，其中生成所述发射信号，使得每个超声脉冲的所述波前在所述方位角平面内是线性的，并且使得与不同脉冲相关联的所述波前在所述方位角平面内在不同方向上成角度。29.根据权利要求20至27中任一项所述的方法，其中生成所述发射信号，使得每个超声脉冲以在所述方位角平面中发散的波前传播。30.根据权利要求29所述的方法，其中生成所述发射信号，使得分别与每个超声脉冲相关联的所述波前具有不同虚拟源位置。31.根据权利要求20至30中任一项所述的方法，其中在检测到所述接收信号时向所述第二电极阵列提供偏置信号，使得还形成菲涅尔相位图案用于执行仰角聚焦。32.根据权利要求31所述的方法，其中在发射和接收期间形成相同菲涅尔相位图案。33.根据权利要求31所述的方法，其中在发射和接收期间形成不同菲涅尔相位图案。34.根据权利要求20至33中任一项所述的方法，其中通过结合菲涅尔相位聚焦采用多个分裂和延迟仰角子孔径来执行一个或多个超声脉冲的仰角聚焦。35.根据权利要求20至34中任一项所述的方法，其中所述超声阵列元件在电致伸缩层内由所述第一电极阵列和所述第二电极阵列界定。36.根据权利要求20至34中任一项所述的方法，其中所述超声阵列元件包括电容性微机械超声换能器CMUT阵列元件。37.根据权利要求20至34中任一项所述的方法，其中所述超声阵列元件在至少一个维度上被切口。38.根据权利要求20至34中任一项所述的方法，其中所述超声阵列元件在至少一个维度上被部分切口。39.一种超声成像系统，包括：超声阵列，包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述第一电极阵列和所述第二电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组发射偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供所述发射信号，使得每个超声脉冲在所述方位角方向上不聚焦，并且使得所述多个超声脉冲具有适于在所述方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供所述发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处；以及向所述第二电极阵列施加接收偏置电压，使得每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中分别与所述超声脉冲相关联的所述独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述第一电极阵列在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来解码所述接收信号，并且在所述仰角方向上采用所述经过解码的接收信号的动态接收波束形成来生成与所述选定仰角相关联的双向聚焦；以及对所述经过解码并波束形成的接收信号进行相干复合以获得对应于所述选定仰角的二维图像数据集；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及d处理所述三维图像数据以生成一个或多个图像。40.根据权利要求39所述的系统，其中所述控制和处理电路还被配置为通过在哈达玛解码和波束形成之前对与一个或多个相邻仰角切片相关联的接收信号进行相干复合来降低与至少一个仰角切片相关联的旁瓣能量。41.根据权利要求39或40所述的系统，其中针对给定仰角切片采用的所述菲涅尔相位图案中的至少两者为不同的，从而降低旁瓣能量。42.根据权利要求39或40所述的系统，针对给定仰角切片采用的所述菲涅尔相位图案中的至少两者在仰角或仰角聚焦深度中具有相对偏移。43.一种超声成像系统，包括：超声阵列，包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述第一电极阵列和所述第二电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组发射偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供所述发射信号，使得每个超声脉冲在所述方位角方向上不聚焦，并且使得所述多个超声脉冲具有适于在所述方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供所述发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述第二电极阵列施加接收偏置电压，使得对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述第一电极阵列在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案解码所述接收信号；以及在所述仰角和方位角方向上对所述经过解码的接收信号进行相干复合以获得三维图像数据；以及c处理所述三维图像数据以生成一个或多个图像。44.一种超声成像系统，包括：一维超声阵列，包括在信号电极阵列与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述偏置电极阵列的元件数目超过所述信号电极阵列的电极数目，使得所述超声阵列包括一组子孔径，每个子孔径包括单个信号电极和多个相邻偏置电极；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极阵列和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极阵列的电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供所述发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在选定图像线处；以及向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得针对每个子孔径，每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，其中分别与所述超声脉冲相关联的所述独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述信号电极阵列的每个电极在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来在每个子孔径基础上解码所述接收信号；以及采用来自所述子孔径的所述经过解码的接收信号的动态接收波束形成来获得对应于所述选定图像线的图像线；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外图像线相关联的额外图像线，从而获得二维图像数据集；以及d处理所述二维图像数据以生成一个或多个图像。45.根据权利要求44所述的系统，其中所述控制和处理电路还被配置为通过在哈达玛解码和波束形成之前或之后对与一个或多个相邻图像线相关联的接收信号进行复合来降低与至少一个图像线相关联的旁瓣能量。46.根据权利要求44或45所述的系统，其中所述超声阵列驻留在成像探针内。47.一种超声成像系统，包括：一维超声阵列，包括在信号电极阵列与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述偏置电极阵列的元件数目超过所述信号电极阵列的电极数目，使得所述超声阵列包括一组子孔径，每个子孔径包括单个信号电极和多个相邻偏置电极；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极阵列和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极阵列的电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供所述发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得针对每个子孔径，对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述信号电极阵列的每个电极在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案在每个子孔径基础上解码所述接收信号；以及对所述经过解码的接收信号进行相干复合以获得二维图像数据；以及c处理所述二维图像数据以生成一个或多个图像。48.根据权利要求47所述的系统，其中所述超声阵列驻留在成像探针内。49.一种超声成像系统，包括：一维超声阵列，包括在信号电极与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供所述发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在选定图像线处；以及向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，其中分别与所述超声脉冲相关联的所述独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述信号电极在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来在每个子孔径基础上解码所述接收信号；以及采用所述经过解码的接收信号的动态接收波束形成来获得对应于所述选定图像线的图像线；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外图像线相关联的额外图像线，从而获得二维图像数据集；以及d处理所述二维图像数据以生成一个或多个图像。50.根据权利要求49所述的系统，其中所述控制和处理电路还被配置为通过在哈达玛解码和波束形成之前或之后对与一个或多个相邻图像线相关联的接收信号进行复合来降低与至少一个图像线相关联的旁瓣能量。51.根据权利要求49或50所述的系统，其中所述超声阵列驻留在成像探针内。52.一种超声成像系统，包括：一维超声阵列，包括在信号电极与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供所述发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述信号电极在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案解码所述接收信号；以及对所述经过解码的接收信号进行相干复合以获得二维图像数据；以及c处理所述二维图像数据以生成一个或多个图像。53.根据权利要求52所述的系统，其中所述超声阵列驻留在成像探针内。54.一种使用超声阵列执行成像的方法，所述超声阵列包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组发射偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供所述发射信号，使得每个超声脉冲在所述方位角方向上不聚焦，并且使得所述多个超声脉冲具有适于在所述方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供所述发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在由选定仰角表征的选定仰角切片焦点处；以及向所述第二电极阵列施加接收偏置电压，使得每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中分别与所述超声脉冲相关联的所述独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述第一电极阵列在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来解码所述接收信号，并且在所述仰角方向上采用所述经过解码的接收信号的动态接收波束形成来生成与所述选定仰角相关联的双向聚焦；以及对所述经过解码并波束形成的接收信号进行相干复合以获得对应于所述选定仰角的二维图像数据集；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外仰角相关联的额外二维数据集，从而获得包括多个二维图像数据集的三维图像数据集；以及d处理所述三维图像数据以生成一个或多个图像。55.一种使用超声阵列执行成像的方法，所述超声阵列包括在第一电极阵列与第二电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中所述第一电极阵列的电极沿方位角方向间隔开并垂直于方位角方向延伸，并且所述第二电极阵列的电极沿仰角方向间隔开并垂直于仰角方向延伸，使得所述第一电极阵列和所述第二电极阵列以交叉电极配置来提供；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述第一电极阵列的相应电极发送一组发射信号，同时向所述第二电极阵列的相应电极提供一组发射偏置电压；其中向所述第一电极阵列提供所述发射信号，使得每个超声脉冲在所述方位角方向上不聚焦，并且使得所述多个超声脉冲具有适于在所述方位角方向上执行相干复合成像的相应波前；并且其中向所述第二电极阵列提供所述发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述第二电极阵列施加接收偏置电压，使得对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述第一电极阵列在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案解码所述接收信号；以及在所述仰角和方位角方向上对所述经过解码的接收信号进行相干复合以获得三维图像数据；以及c处理所述三维图像数据以生成一个或多个图像。56.一种使用一维超声阵列执行成像的方法，所述一维超声阵列包括在信号电极阵列与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述偏置电极阵列的元件数目超过所述信号电极阵列的电极数目，使得所述超声阵列包括一组子孔径，每个子孔径包括单个信号电极和多个相邻偏置电极；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述超声成像系统还包括可操作地连接到所述信号电极阵列和所述偏置电极阵列的控制和处理电路，所述控制和处理电路包括处理器和存储器，其中所述处理器被配置为执行所述存储器中所存储的指令用于执行以下步骤：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极阵列的电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供所述发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在选定图像线处；以及向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得针对每个子孔径，每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，其中分别与所述超声脉冲相关联的所述独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述信号电极阵列的每个电极在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来在每个子孔径基础上解码所述接收信号；以及采用来自所述子孔径的所述经过解码的接收信号的动态接收波束形成来获得对应于所述选定图像线的图像线；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外图像线相关联的额外图像线，从而获得二维图像数据集；以及d处理所述二维图像数据以生成一个或多个图像。57.一种使用一维超声阵列执行成像的方法，所述一维超声阵列包括在信号电极阵列与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件，其中所述偏置电极阵列的元件数目超过所述信号电极阵列的电极数目，使得所述超声阵列包括一组子孔径，每个子孔径包括单个信号电极和多个相邻偏置电极；并且其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极阵列的电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供所述发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得针对每个子孔径，对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述信号电极阵列的每个电极在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案在每个子孔径基础上解码所述接收信号；以及对所述经过解码的接收信号进行相干复合以获得二维图像数据；以及c处理所述二维图像数据以生成一个或多个图像。58.一种使用一维超声阵列执行成像的方法，所述一维超声阵列包括在信号电极与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供所述发射偏置电压以形成菲涅尔相位图案，所述菲涅尔相位图案被配置为将相应超声脉冲聚焦在选定图像线处；以及向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，其中分别与所述超声脉冲相关联的所述独特接收偏置电压组对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述信号电极在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来在每个子孔径基础上解码所述接收信号；以及采用所述经过解码的接收信号的动态接收波束形成来获得对应于所述选定图像线的图像线；c重复步骤a和b一次或多次以收集与一个或多个额外图像线相关联的额外图像线，从而获得二维图像数据集；以及d处理所述二维图像数据以生成一个或多个图像。59.一种使用一维超声阵列执行成像的方法，所述一维超声阵列包括在信号电极与偏置电极阵列之间界定的多个超声阵列元件；其中每个超声阵列元件能够进行声学换能，使得从其发射的超声波的相位取决于施加到其上的偏置电压的极性；所述方法包括：a控制所述超声阵列依序发射多个超声脉冲，使得针对所述多个超声脉冲中的每个超声脉冲，向所述信号电极发送发射信号，并且向所述偏置电极阵列的电极提供一组发射偏置电压；其中向所述偏置电极阵列提供所述发射偏置电压以形成一组菲涅尔相位图案，其中每个菲涅尔相位图案被配置为形成相应散焦菲涅尔波，并且其中所述菲涅尔相位图案的至少一个子集是不同菲涅尔相位图案，并且其中针对多个超声脉冲重复每个菲涅尔相位图案；向所述偏置电极阵列施加接收偏置电压，使得对应于给定菲涅尔相位图案的每个超声脉冲具有与之相关联的独特接收偏置电压组，并且其中所述独特接收偏置电压组分别对应于哈达玛矩阵的不同行；b对所述信号电极在针对每个超声脉冲施加所述接收偏置电压期间接收的接收信号进行复合，其中通过以下方式执行复合：采用所述哈达玛矩阵来针对每个菲涅尔图案解码所述接收信号；以及对所述经过解码的接收信号进行相干复合以获得二维图像数据；以及c处理所述二维图像数据以生成一个或多个图像。

百度查询： 达尔豪斯大学 用于使用相干复合菲涅尔聚焦进行超声波束形成的系统和方法

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