医学超声成像(US),计算机断层扫描(CT),以及核磁共振成像(MRI)三者并列称为临床中最常用的三大医学影像技术。而医学超声成像又由于无辐射,便于携带,实时成像和价格相对低廉等特点而在临床中得到了广泛的应用。在超声成像系统中,波束合成技术对图像质量起到了决定性的作用。目前商业界广泛采用的波束合成方法是基于逐线扫描的延时叠加技术(DAS)融合动态孔径变迹的技术。但是逐线扫查方式严重限制了帧率,在某些帧率要求较高的情景中逐渐变得力不从心。基于平面波发射的扫查方式,是仅仅发射一次平面波去覆盖总个成像区域,可以达到很高的帧率,但是同时伴随而来的问题是成像质量严重下降。为了解决这个问题,引入了相干复合和自适应波束合成两项技术。相干平面波复合是一种在帧率和图像质量之间折衷的技术,使用较少角度个数的平面波成像时,图像质量会随之下降,尤其是对旁瓣伪影的抑制效果会变差。除此之外,还有一类被称为轴瓣的伪影被报道。本文类比孔径域优化图像质量的方法,尝试在相干平面波复合的角度域进行变迹,相干性测量及最优权重向量计算等操作去进一步优化成像质量,以及根据轴瓣的生成机制,尝试抑制甚至消除掉此类伪影。自适应波束合成大体可分为两类:最小方差无损响应类(MV)和相干因子类(CF)。如果将其直接应用到平面波成像中去,图像会出现图像整体变暗,背景散斑不均匀,甚至在高亮散射子附近区域出现黑色条带状的伪影等问题。第一类最小方差自适应中的基于特征空间的最小方差无损响应波束合成方法(ESBMV)在信噪比或信干噪较低时,不正确的划分信号子空间标准会生成黑带状的伪影。对此本文研究了算法的划分信号子空间标准,提出了将导向向量和特征向量夹角的余弦值作为新的划分标准,同时考虑到离轴信号和轴上信号相关性也不低,最后决定将新旧标准以或的关系联合起来作为最后的划分标准。此外对算法在无回声囊肿数据中表现的高性能提出了猜想:算法高对比度性能的本质是无回声囊肿真实像和伪影像重叠造成测量的对比度性能虚高。并且设计了一系列低回声囊肿实验来验证猜想。第二类相干因子自适应中,虽然很多学者已经针对超声回波信号信噪比或信干噪比不足的问题而对其有所改进,如相位/符号相干因子,比例维纳因子,广义相干因子和空时平滑因子等改进版本的相干因子。通过比较发现上述四种改进方案都是引入了一个调节因子去达成图像质量和纹理细节信息之间的折衷。而每个成像点的情况不同,都取一个固定的调节值显然不可取。为此本文根据每个成像点的属性映射调节值给每个成像点,来进一步提高成像性能。由于相干因子自适应是有损响应的过程,必然会造成背景区域散斑特性一定程度上破坏,为此本文开展了时间平滑和相干因子图像空间滤波两项技术对散斑特性保持的可行性研究。综上所述,本文着重研究了基于平面波发射扫查方式下的波束合成技术。(1)类比孔径域的图像优化方法,在相干平面波复合的角度域进行变迹,相干性评估和最优MV权重向量等操作去进一步提高图像质量。(2)以及根据轴瓣的形成机制去抑制这一类伪影。在单个角度平面波中,(3)提出了与局部信噪比相关的相干因子改进方案去改善算法性能,使得生成的图像质量有所改善。(4)在基于特征空间的最小方差无损响应自适应波束合成技术中,修饰了对期望信号空间和噪声-干扰信号空间的划分标准,使其更加准确地分类。最后进一步对算法的本质进行了研究,提出了算法的高性能本质是囊肿区域真实像和伪影像重叠而凑巧造就测量的对比度很好,并设计了一系列的低回声囊肿实验去验证猜想。