信號處理方法、聲波處理裝置和記錄介質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號處理方法、聲波處理裝置和記錄介質(zhì)。
【背景技術(shù)】
[0002]作為光學(xué)成像技術(shù)之一，光聲斷層攝影(PAT)已被廣泛使用。在光聲斷層攝影中，用脈沖光照射被攝體以使得在被攝體內(nèi)部生成的聲波被檢測到，并且分析聲波的信號以使得關(guān)于被攝體內(nèi)部的光學(xué)特性值的信息被可視化。
[0003]已經(jīng)將PAT裝置用于活體的測量來嘗試對形成腫瘤的相對較細(xì)的血管進(jìn)行成像。然而，從這些細(xì)的血管中生成的聲波和由檢測元件所獲得的接收信號相對較弱，因此除非適當(dāng)?shù)爻ピ肼暫腿魏蝹蜗?，否則可能無法獲得具有希望質(zhì)量的圖像。偽像意指這樣一種圖像，其看起來好像存在某物，但是實際上什么都不存在。
[0004]除去偽像的技術(shù)之一在日本專利特開第2011-00414號中公開。在該公開中，因界面聲波產(chǎn)生的瞬時響應(yīng)造成的偽像的除去將被實現(xiàn)。在同一時間點獲得的多個接收信號被彼此相加，使用這多個接收信號的幅度當(dāng)中的最大幅度作為基準(zhǔn)將通過該相加獲得的信號標(biāo)準(zhǔn)化，此后該信號被從各接收信號中減去。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]然而，盡管日本專利特開第2011-00414號公開了減少因瞬時響應(yīng)而生成的大信號所造成的偽像，但是同相噪聲未被考慮在內(nèi)。一般而言，同相噪聲是具有與由界面聲波造成的瞬時響應(yīng)相比足夠小的幅度的信號。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了本發(fā)明的一種用于多個接收信號的信號處理方法，其中多個接收元件各自被配置為在多個采樣時間處接收聲波并且輸出接收信號，該方法包括根據(jù)每一個采樣時間處的多個接收信號當(dāng)中除具有大于閾值的幅度的接收信號之外的多個接收信號來生成代表性值信號，生成指示在每一個采樣時間處獲得的多個接收信號與代表性值信號之間的差值的多個差信號，以及使用該多個差信號來生成圖像數(shù)據(jù)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供了一種聲波處理裝置，其包括各自被配置為在多個采樣時間處接收聲波并且輸出接收信號的多個接收元件，以及被配置為處理該多個接收信號的信號處理單元。該信號處理單元還被配置為根據(jù)每一個采樣時間處的多個接收信號當(dāng)中除具有大于閾值的幅度的接收信號之外的多個接收信號來生成代表性值信號，生成指示在每一個采樣時間處獲得的多個接收信號與代表性值信號之間的差值的多個差信號，以及使用該多個差信號來生成圖像數(shù)據(jù)。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，提供了一種聲波處理裝置，其包括各自被配置為在多個采樣時間處接收聲波并且輸出接收信號的多個接收元件，被配置為不接收聲波并被配置為輸出基準(zhǔn)信號的基準(zhǔn)接收元件，以及被配置為處理該多個接收信號和基準(zhǔn)信號的信號處理單元。該信號處理單元還被配置為生成指示在每一個采樣時間處獲得的多個接收信號與基準(zhǔn)信號之間的差值的差信號，以及根據(jù)這些差信號來生成圖像數(shù)據(jù)。
[0009]根據(jù)參考附圖對各實施例的以下描述，本發(fā)明的另外的特征將變得清晰。下面描述的本發(fā)明的實施例中的每一個都可以被單獨(dú)實現(xiàn)，或者在必要時或在單個實施例中結(jié)合來自各實施例的元素或者特征是有益的情況下可以被實現(xiàn)為多個實施例或其特征的組合。
【附圖說明】
[0010]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的聲波處理裝置的配置的示圖。
[0011]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的信號處理的流程圖。
[0012]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的接收信號的示圖。
[0013]圖4A至圖4D是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的尚未經(jīng)受信號處理的圖像和已經(jīng)經(jīng)受信號處理的圖像之間的比較的示圖。
[0014]圖5A和5B是不出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的接收兀件的布置的不圖。
[0015]圖6是示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的噪聲的狀態(tài)的示圖。
【具體實施方式】
[0016]第一實施例
[0017]將以具有弧型換能器的聲波處理裝置為例來描述本發(fā)明的第一實施例，弧型換能器包括按照弧形布置的多個接收元件。根據(jù)該實施例的聲波處理裝置是光聲波處理裝置，其接收通過用脈沖光照射被攝體而在被攝體中生成的聲波(通常為超聲波)。
[0018]系統(tǒng)配置
[0019]圖1是示出該實施例的聲波處理裝置的配置的示圖。聲波處理裝置包括光照射單元101、換能器102、臺架(stage) 103、光控制器105、接收信號處理單元106、臺架控制器107和裝置控制器108。在該實施例中使用的坐標(biāo)系以換能器102的弧的中心作為基準(zhǔn)，并且臺架103關(guān)于y軸在x-z平面中旋轉(zhuǎn)。光照射單元101沿著x軸用光照射坐標(biāo)的原點。
[0020]被攝體110可以由臺架103關(guān)于y軸旋轉(zhuǎn)。被攝體110可以被保持在被攝體110被懸掛于臺架103的狀態(tài)下。當(dāng)在被攝體110由臺架103旋轉(zhuǎn)的同時光照射單元101用光照射被攝體110時，可以從被攝體110的所有方向獲得信號。注意被攝體110和換能器102被放置在水箱104中。另外，因為水箱104被用水填充，因此生成的聲波被充分地傳輸。填充水箱104的物質(zhì)不限于水，而是可以使用任何物質(zhì)，只要該物質(zhì)可以將從被攝體110生成的聲波傳輸?shù)奖话ㄔ趽Q能器102中的接收元件即可。
[0021]現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述被包括在聲波處理裝置中的部件。
[0022]光照射單元和光控制器
[0023]光照射單元101在光控制器105的控制下用光照射被攝體110。在該實施例中，被攝體110被用來自X軸的正方向的光照射。光照射單元101包括生成光的光源和引導(dǎo)所生成的光以使得被攝體110被用光照射的導(dǎo)光構(gòu)件。光源優(yōu)選是激光光源以便獲得大的輸出。然而，發(fā)光二極管、閃光燈等可以被用作代替激光光源的光源。當(dāng)激光將被使用時，諸如固態(tài)激光器、氣體激光器、染料激光器和半導(dǎo)體激光器的各種激光器可以被使用。照射的時機(jī)、波形、強(qiáng)度等受光控制器105控制。不要求從某一方向照射被攝體110，并且被攝體110可以從多個方向被照射以便不產(chǎn)生盲區(qū)。具體而言，可以提供光照射單元101的多個發(fā)射端子或者可以提供多個光照射單元101。
[0024]為了有效地生成光聲波(這是一種類型的聲波)，光控制器105根據(jù)被攝體110的熱特性用脈沖光在足夠短的時間段內(nèi)照射被攝體110。優(yōu)選的是，如果被攝體110是活體，則光照射單元101所生成的脈沖光的脈沖寬度大約是10至50納秒。另外，優(yōu)選的是，脈沖光的波長足夠用于將光傳輸?shù)奖粩z體110的內(nèi)部。具體而言，在活體的情況下，波長大于或者等于700nm并且小于或者等于llOOnm。在這里假定在本實施例中使用具有800nm波長的鈦藍(lán)寶石激光器(這是一種固態(tài)激光器)。
[0025]換能器和接收信號處理單元
[0026]在被攝體110中的光吸收劑中生成的聲波被換能器102接收。該實施例的換能器102是弧型超聲波換能器，其包括在以坐標(biāo)軸的原點為中心的弧上布置的多個接收元件。這些接收元件所接收的聲波被轉(zhuǎn)換為模擬電信號。具有這種功能的元件的示例包括壓電陶瓷(壓電換能器:PZT)和電容式微加工超聲換能器(CMUT)。另外，接收元件優(yōu)選具有高靈敏度和大頻帶。假定該實施例的換能器102的弧的半徑是60mm，開口具有150度，并且接收元件的數(shù)目是64。然而，實施例不限于這些值。
[0027]被轉(zhuǎn)換為電信號的信號被傳輸?shù)浇邮招盘柼幚韱卧?06，接收信號處理單元106對電信號執(zhí)行放大、AD轉(zhuǎn)換等以便獲得數(shù)字信號。數(shù)字信號被傳輸?shù)窖b置控制器108。接收聲波的時機(jī)被裝置控制器108控制以便與光照射單元101所執(zhí)行的光照射同步。換能器102的接收元件具有例如在從2MHz到5MHz的頻帶中的靈敏度。另外，采樣頻率(速率)至少相對于在將被換能器102檢測到的信號的頻帶中的最大頻率滿足采樣定理。在該實施例中，采樣被以50MHz的采樣速率執(zhí)行2048次?？梢钥紤]到從開始利用脈沖光進(jìn)行照射到脈沖光到達(dá)換能器102的延遲時間來設(shè)置其中執(zhí)行采樣的時段的起