超聲信號的預處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的超聲信號的預處理方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：接收N條回波信號，從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N；對接收到的N條所述回波信號進行線性插值計算，以將N條回波信號增加至P條回波信號，其中，P大于N；以計算出的系統(tǒng)函數(shù)和P條回波信號為基礎，進行反卷積處理；獲取目標圖像。該超聲信號的預處理方法及系統(tǒng)，在獲取目標圖像之前，采用反卷積處理所述回波信號，去除所述回波信號中的噪聲，并最大程度保留原始所述回波信號，使最終獲取的目標圖像對比度顯著增強，進而提升了目標圖像的分辨率，同時使獲取的目標圖像的組織紋理也更加細致，清晰。
【專利說明】超聲信號的預處理方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲診斷成像領域，涉及一種超聲信號的預處理方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)的飛速發(fā)展以及人類對自身生活水平要求的不斷提高，作為臨床診斷的醫(yī)學超聲診斷成像技術(shù)成為醫(yī)學技術(shù)發(fā)展最快的領域之一。
[0003]其中，通過接收、處理回波信號以得到目標圖像的醫(yī)用超聲儀被廣泛使用，當代醫(yī)用超聲儀，無論是線形掃描還是扇形掃描，超聲換能器所接收到的回波信號通常都包含三部分信息:第一部分部分是被測組織結(jié)構(gòu)的有用信息(也稱為組織紋理)；第二部分是由于系統(tǒng)成像分辨率有限等原因造成的對組織紋理的模糊化信息；此外還有因超聲波的散射產(chǎn)生的隨機相位疊加，以及儀器自身因素、環(huán)境設備因素等產(chǎn)生的隨機噪聲。
[0004]超聲成像所得圖像是第一部分信息與第二部分信息的卷積，再加上第三部分信息。卷積的結(jié)果使被測信號的圖像分辨率下降；被測物讀出形狀發(fā)生畸變；噪聲使對比度下降；同時，超聲成像系統(tǒng)的系統(tǒng)函數(shù)隱藏在檢獲的信號中，難以分離，這是任何一個信號檢測系統(tǒng)的固有局限性。
[0005]當前的超聲設備，對掃查獲得的信號一般會進行接收控制、信號中處理，超聲成像完成以獲取目標圖像，之后再對獲取的目標圖像進行處理，稱之為“后處理”，即離線處理(Off Line);具體的，在超聲成像完成之后，對每副目標圖像均估算出各自的系統(tǒng)函數(shù)，且不考慮多幅目標圖像是否由同一個系統(tǒng)生成。因此，每副目標圖像的系統(tǒng)函數(shù)是不同的，這種情況稱為系統(tǒng)函數(shù)和被測組織相關(guān)，這違背了測量的“系統(tǒng)唯一性”這一基本準則；同時，采用該處理方法獲取目標圖像的過程中，獲取速度和效率都非常低下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種使獲取到的目標圖像系統(tǒng)組織紋理更加細致、清晰的超聲信號的預處理方法及系統(tǒng)。
[0007]相應的，本發(fā)明的一種超聲信號的預處理方法，所述方法包括以下步驟:
51、接收N條回波信號，從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N ；
52、對接收到的N條所述回波信號進行線性插值計算，以將N條回波信號增加至P條回波信號，其中，P大于N ；
53、以計算出的系統(tǒng)函數(shù)和P條回波信號為基礎，進行反卷積處理；
54、獲取目標圖像。
[0008]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟SI具體包括:接收N條回波信號，從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號，并采用倒雙譜辨識處理進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N。
[0009]作為本發(fā)明的進一步改進，所述反卷積處理為傅立葉-小波正則反卷積處理。[0010]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3具體包括:去除所述回波信號中的噪聲。
[0011]作為本發(fā)明的進一步改進，“去除所述回波信號中的噪聲”步驟包括:采用傅里葉域-Tikhonov收縮處理所述回波信號，以削弱所述回波信號中的噪聲。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進，“去除所述回波信號中的噪聲”步驟還包括:采用小波硬閾值收縮處理所述回波信號，再次分解所述回波信號，對所述回波信號二次去除噪聲。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，“去除所述回波信號中的噪聲”步驟還包括:采用小波域維納濾波處理所述回波信號。
[0014]相應的，本發(fā)明一種超聲信號的預處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:
通信單元，用于接收N條回波信號；
處理單元，用于從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N ；
對接收到的N條所述回波信號進行線性插值計算，以將N條回波信號增加至P條回波信號，其中，P大于N ；
以計算出的系統(tǒng)函數(shù)和P條回波信號為基礎，進行反卷積處理；
獲取目標圖像。
[0015]作為本發(fā)明的 進一步改進，所述處理單元還用于接收N條回波信號，從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號，并采用倒雙譜辨識處理進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，所述反卷積處理為傅立葉-小波正則反卷積處理。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，所述處理單元還用于去除所述回波信號中的噪聲。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進,所述處理單元還用于采用傅里葉域-Tikhonov收縮處理所述回波信號，以削弱所述回波信號中的噪聲；采用小波硬閾值收縮處理所述回波信號，再次分解所述回波信號，對所述回波信號二次去除噪聲；采用小波域維納濾波處理所述回波信號。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的超聲信號的預處理方法及系統(tǒng)，在獲取目標圖像之前，采用反卷積處理所述回波信號，去除所述回波信號中的噪聲，并最大程度保留原始所述回波信號，使最終獲取的目標圖像對比度顯著增強，進而提升了目標圖像的分辨率，同時使獲取的目標圖像的組織紋理也更加細致，清晰。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中提供的超聲信號的處理方法的流程圖；
圖2是本發(fā)明實施方式中提供的超聲信號的處理方法的流程圖；
圖3是本發(fā)明實施方式中提供的超聲信號的預處理方法的流程圖；
圖4是本發(fā)明實施方式提供的超聲信號的預處理系統(tǒng)的模塊示意圖。
【具體實施方式】
[0021]以下將結(jié)合附圖所示的實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。但實施方式并不限制本發(fā)明，本領域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。[0022]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中超聲信號的處理方法，該方法主要包括以下步驟:
Ml、通過超聲儀發(fā)射掃查線掃查目標組織，以對原始圖像進行采樣；
M2、接收所述回波信號；
M3、根據(jù)所述回波信號完成超聲成像，獲取目標圖像；
M4、最后對所述目標組織估算系統(tǒng)函數(shù)，以對所述目標圖像做進一步處理。
[0023]以上過程采用的是后處理技術(shù)，即在獲得目標圖像的基礎上進一步處理，以使最終獲取的目標圖像更為突出；然而，由于采用上述方法，醫(yī)用超聲儀掃查不同的目標圖像時，每次獲取的系統(tǒng)函數(shù)不同。違背了測量的“系統(tǒng)唯一性”這一基本準則，進而導致了圖像處理過程低速、低效。
[0024]如圖2所示，本發(fā)明超聲信號的處理方法，該方法主要包括以下步驟:
P1、通過超聲儀發(fā)射掃查線掃查目標組織，以對原始圖像進行采樣；
P2、接收所有回波信號；
P3、對所述回波信號進行預處理；
P4、根據(jù)所述回波信號完成超聲成像，獲取目標圖像；
本發(fā)明的超聲信號處理方法與現(xiàn)有技術(shù)的超聲信號處理方法的區(qū)別之處在于:在根據(jù)所述回波信號完成超聲成像之前，所述方法還包括，對所述超聲信號進行預處理，之后再根據(jù)經(jīng)過預處理后的所述回波信號完成超聲成像，得到目標圖像。此時獲得的目標圖像即為最終要獲取的目標圖像。且對所述目標圖像不再采用后處理技術(shù)進行處理。
[0025]如圖3所示，圖3是本發(fā)明實施方式中提供的超聲信號的預處理方法的流程圖；是圖2中步驟P3的具體介紹，具體的，本發(fā)明的一種超聲信號的預處理方法，所述方法包括以下步驟:
51、接收N條回波信號，從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N ；
52、對接收到的N條所述回波信號進行線性插值計算，以將N條回波信號增加至P條回波信號，其中，P大于N ；
53、以計算出的系統(tǒng)函數(shù)和P條回波信號為基礎，進行反卷積處理；
54、獲取目標圖像。
[0026]相應的，在本發(fā)明一實施方式中，由于所述系統(tǒng)函數(shù)是未知的，因此在進行所述反卷積處理之前，首先進行系統(tǒng)辨識，即盲反卷積(blind deconvolution)。
[0027]具體的，所述步驟SI具體包括:接收N條回波信號，從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號，并采用倒雙譜辨識處理進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N。采用該種方法計算出的所述系統(tǒng)函數(shù)，可以根據(jù)環(huán)境溫度，濕度變化等外界因素的影響，實時計算出合適的所述系統(tǒng)函數(shù)。
[0028]選用高階譜分析的方法，對于高斯信號，所有的高階累積量都為零，可以消除非高斯系統(tǒng)里高斯白噪聲和有色噪聲的干擾，提高信噪比；在非最小相位系統(tǒng)中，高階譜方法可以保留信號的相位特征。
[0029]具體的，采用倒雙譜辨識處理以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其實現(xiàn)方法如下:
零平均信號y (η)的三階累積量定義為:
【權(quán)利要求】
1.一種超聲信號的預處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、接收N條回波信號，從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N ； 52、對接收到的N條所述回波信號進行線性插值計算，以將N條回波信號增加至P條回波信號，其中，P大于N ； 53、以計算出的系統(tǒng)函數(shù)和P條回波信號為基礎，進行反卷積處理； 54、獲取目標圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲信號的預處理方法，其特征在于，所述步驟SI具體包括: 接收N條回波信號，從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號，并采用倒雙譜辨識處理進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲信號的預處理方法，其特征在于，所述反卷積處理為傅立葉-小波正則反卷積處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲信號的預處理方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括:去除所述回波信號中的噪聲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4 所述的超聲信號的預處理方法，其特征在于，“去除所述回波信號中的噪聲”步驟包括: 采用傅里葉域-Tikhonov收縮處理所述回波信號，以削弱所述回波信號中的噪聲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲信號的預處理方法，其特征在于，“去除所述回波信號中的噪聲”步驟還包括: 采用小波硬閾值收縮處理所述回波信號，再次分解所述回波信號，對所述回波信號二次去除噪聲。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲信號的預處理方法，其特征在于，“去除所述回波信號中的噪聲”步驟還包括: 采用小波域維納濾波處理所述回波信號。
8.一種超聲信號的預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 通信單元，用于接收N條回波信號； 處理單元，用于從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N ； 對接收到的N條所述回波信號進行線性插值計算，以將N條回波信號增加至P條回波信號，其中，P大于N ； 以計算出的系統(tǒng)函數(shù)和P條回波信號為基礎，進行反卷積處理； 獲取目標圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲信號的預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元還用于接收N條回波信號，從接收到的N條所述回波信號中隨機抽取M條所述回波信號，并采用倒雙譜辨識處理進行處理，以計算出系統(tǒng)函數(shù)，其中，M小于N。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲信號的預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述反卷積處理為傅立葉-小波正則反卷積處理。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲信號的預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元還用于去除所述回波信號中的噪聲。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的超聲信號的預處理系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元還用于采用傅里葉域-Tikhonov收縮處理所述回波信號，以削弱所述回波信號中的噪聲；采用小波硬閾值收縮處理所述回波信號，再次分解所述回波信號，對所述回波信號二次去除噪聲；采用小波域維納濾波處理所 述回波信號。
【文檔編號】A61B8/08GK103784164SQ201410054451
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年2月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月18日
【發(fā)明者】石昊, 陳惠人 申請人:飛依諾科技(蘇州)有限公司