專利名稱：一種填充多普勒信號間隙的方法和裝置及其超聲成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用超聲成像系統(tǒng)，尤其是涉及一種填充多普勒信號間隙的方法和裝置。
背景技術(shù)：
醫(yī)用超聲成像系統(tǒng)利用超聲波在人體中的傳播，得到人體組織和器官結(jié)構(gòu)的超聲波特征信息。目前的醫(yī)用超聲成像系統(tǒng)中，高壓脈沖波加載在探頭各陣元上，激勵陣元產(chǎn)生高頻超聲波進(jìn)而形成發(fā)射波束進(jìn)入人體。探頭各陣元接收人體組織結(jié)構(gòu)散射或反射的回波，形成接收波束。超聲成像系統(tǒng)提取超聲回波中的信息，形成各種成像模式顯示。 超聲成像系統(tǒng)實時顯示二維圖像(B模式成像、彩色血流成像等)和頻譜多普勒信息等信息。通常，臨床醫(yī)生在實時觀察人體組織解剖結(jié)構(gòu)的同時，需要同時獲得其它的信息，比如某多普勒采樣容積內(nèi)的血流狀況等信息。血流狀況信息的獲得有兩種途徑顯示器中實時顯示的聲譜圖和揚聲器中實時播放的多普勒聲音信號。因此，超聲成像系統(tǒng)需要同時工作在多種模式下。超聲成像系統(tǒng)為了實現(xiàn)上述兩種(或兩種以上)不同成像模式的實時顯示，利用了時分復(fù)用技術(shù)，為不同的成像模式分配不同的時間段，而且系統(tǒng)周期性地在不同模式下快速切換。以臨床上常用的B+D雙工模式(B模式+脈沖頻譜多普勒模式)為例，系統(tǒng)通過控制發(fā)射脈沖的時序，實現(xiàn)兩種模式的交替掃描。最簡單的一種方法是單個B脈沖和單個多普勒脈沖交替發(fā)射，該方法最大的缺點是多普勒脈沖的重復(fù)發(fā)射頻率降低，導(dǎo)致可檢測的最大血流速度大大降低。另外一種相似的實現(xiàn)方法是單個B脈沖和多個多普勒脈沖交替發(fā)射，該方法雖然改善了多普勒檢測最大流速的問題，但單幀B型圖像的成像時間延長，二維圖像的實時性受到影響?？紤]到二維圖像的成像質(zhì)量，另一種掃描方式是成像系統(tǒng)在掃描完一幀二維圖像后啟動多普勒脈沖的發(fā)射，且多普勒脈沖的發(fā)射次數(shù)足夠多，保證獲得至少一條完整的多普勒功率譜譜線。由于在B模式成像的時間段，無法采集到多普勒信號，導(dǎo)致多普勒信號的不連續(xù)。這種不連續(xù)現(xiàn)象(稱為間隙，即Gap)在聲譜圖上表現(xiàn)為斷裂的頻譜，可能導(dǎo)致計算機自動提取多普勒頻譜參數(shù)失效；而在聲音輸出上則出現(xiàn)周期性的突然靜音，使得聲音輸出失去臨床診斷參考意義。因此，多普勒信號間隙填充技術(shù)已經(jīng)成為超聲成像系統(tǒng)必備的一項重要技術(shù)。這種技術(shù)利用信號處理的方法對間隙進(jìn)行填充，使得填充后的信號在聲音和頻譜上都能保持很好的連續(xù)性，減小多普勒信號采集的不連續(xù)性對診斷準(zhǔn)確性的影響。然而，如何有效地填充多普勒信號間隙一直是頻譜多普勒技術(shù)應(yīng)用中的一個難點。現(xiàn)有技術(shù)中的一種多普勒信號間隙填充方式是基于AR模型估計的多普勒信號間隙填充方法。首先，估計間隙前、后多普勒數(shù)據(jù)的AR模型系數(shù)和激勵噪聲的方差，并由這些AR系數(shù)估計出模型的反射系數(shù)；然后，通過內(nèi)插方法得到間隙期間的反射系數(shù)；最后，利用估計的反射系數(shù)求出對應(yīng)的AR系數(shù),并由該AR系數(shù)構(gòu)造一個IIR(Infinite ImpulseResponse，無限沖擊響應(yīng))濾波器。該方法可以獲得連續(xù)的譜圖和聲音輸出，但是當(dāng)信號帶寬較寬時，需要用較高階數(shù)的AR模型進(jìn)行頻譜逼近，尤其是當(dāng)檢測到的血流信號中同時存在正、反向血流的情況下，容易導(dǎo)致AR模型參數(shù)估計誤差偏大，從而影響了填充后譜圖和聲音的質(zhì)量。另外，該方法很難保證間隙填充后I、Q兩路數(shù)據(jù)的正交性，從而在譜圖中造成鏡像。現(xiàn)有的另一種間隙填充方法是一種利用間隙前、后多普勒數(shù)據(jù)填充間隙的方法。該方法對間隙前、后的數(shù)據(jù)首先進(jìn)行高通濾波處理，目的就是為了濾除組織和血管壁等低速信號，然后正序讀出并填充間隙。間隙前半段利用間隙前面的數(shù)據(jù)填充，間隙后半段利用間隙后面的數(shù)據(jù)填充。該方法所采用的高通濾波器是經(jīng)過初始化的IIR濾波器，雖然濾波器的暫態(tài)影響被大大降低，但所產(chǎn)生的無效數(shù)據(jù)仍達(dá)到了濾波器階數(shù)的幾倍，這意味著需要填充的間隙長度被明顯擴展。另外，該方法在填充間隙過程中進(jìn)行了三次拼接，而過多的拼接次數(shù)對于使用加權(quán)方法來保證拼接位置數(shù)據(jù)的連續(xù)性是不利的
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供一種多普勒信號間隙擴展小、間隙填充時拼接次數(shù)少、使得間隙填充效果更好的多普勒信號間隙填充方法及裝置。本發(fā)明實施例公開的技術(shù)方案包括提供一種填充多普勒信號間隙的方法，其特征在于包括獲取多普勒信號，所述多普勒信號中含有間隙；對所述多普勒信號進(jìn)行有限沖擊響應(yīng)濾波，獲得濾波后的多普勒信號；在所述濾波后的多普勒信號中，在所述間隙之前選擇一預(yù)定長度的信號，并將所述預(yù)定長度的信號以經(jīng)過所述預(yù)定長度的信號的后端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙前的映射信號；在所述濾波后的多普勒信號中，在所述間隙之后選擇一預(yù)定長度的信號，并將所述預(yù)定長度的信號以經(jīng)過所述預(yù)定長度的信號的前端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙后的映射信號；加權(quán)疊加所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號，獲得間隙填充信號；將所述間隙填充信號拼接到所述濾波后的多普勒信號的間隙中，獲得填充了間隙的多普勒信號；對所述填充了間隙的多普勒信號進(jìn)行無限沖擊響應(yīng)濾波。本發(fā)明實施例還提供一種填充多普勒信號間隙的裝置，其特征在于包括信號獲取單元，用于獲取多普勒信號，所述多普勒信號中含有間隙；有限沖擊響應(yīng)濾波單元，用于對所述多普勒信號進(jìn)行有限沖擊響應(yīng)濾波，獲得濾波后的多普勒信號；信號映射單元，用于在所述濾波后的多普勒信號中，在所述間隙之前選擇一預(yù)定長度的信號，并將所述預(yù)定長度的信號以經(jīng)過所述預(yù)定長度的信號的后端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙前的映射信號；以及在所述濾波后的多普勒信號中，在所述間隙之后選擇一預(yù)定長度的信號，并將所述預(yù)定長度的信號以經(jīng)過所述預(yù)定長度的信號的前端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙后的映射信號；第一加權(quán)單元，用于加權(quán)所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號，獲得間隙填充信號；
填充單元，用于將所述間隙填充信號拼接到所述濾波后的多普勒信號的間隙中，獲得填充了間隙的多普勒信號；無限沖擊響應(yīng)濾波單元，用于對所述填充了間隙的多普勒信號進(jìn)行無限沖擊響應(yīng)濾波。
本發(fā)明實施例還提供一種超聲成像系統(tǒng)，包括探頭、發(fā)射/接收選擇開關(guān)、發(fā)射電路、接收電路、波束合成模塊、信號處理模塊和輸出設(shè)備，其特征在于所述信號處理模塊包括上述的填充多普勒信號間隙的裝置。本發(fā)明實施例中的壁濾波包括間隙填充前的FIR預(yù)濾波和間隙填充之后的IIR濾波兩個階段，即濾除了多普勒信號中的由靜止或慢速運動組織引起的雜波，也利用了 FIR濾波暫態(tài)響應(yīng)時間短的特征減小了因壁濾波引起的間隙長度的擴展，使得信號整體間隙小，提高了信號間隙填充的效果。


圖I為本發(fā)明一個實施例的超聲成像系統(tǒng)的框圖；圖2為本發(fā)明一個實施例的填充多普勒信號間隙的方法的流程圖；圖3為本發(fā)明一個實施例的信號映射及加權(quán)的示意圖；圖4為本發(fā)明一個實施例的間隙前的映射信號和間隙后的映射信號加權(quán)的示意圖；圖5為本發(fā)明一個實施例的填充多普勒信號間隙的裝置的框圖示意圖。
具體實施例方式如圖I所示，為本發(fā)明一個實施例的超聲成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。超聲成像系統(tǒng)包括探頭2、發(fā)射/接收選擇開關(guān)3、發(fā)射電路4、接收電路5、波束合成模塊6、信號處理模塊7、輸出設(shè)備8。發(fā)射電路4將一組經(jīng)過延遲聚焦的脈沖發(fā)送到探頭2，探頭2向受測機體組織(圖中未示出)發(fā)射超聲波，經(jīng)一定延時后接收從受測機體組織反射回來的帶有組織信息的超聲回波，并將此超聲回波重新轉(zhuǎn)換為電信號。接收電路5接收這些電信號，并將這些超聲回波信號送入波束合成模塊6。超聲回波信號在波束合成模塊6完成聚焦延時、加權(quán)和通道求和，再經(jīng)過信號處理模塊7進(jìn)行信號處理以得到超聲圖像等信息，然后送入輸出設(shè)備8輸出。超聲成像系統(tǒng)通常需要同時工作在多種模式下。超聲成像系統(tǒng)為了實現(xiàn)上述兩種(或兩種以上)不同成像模式的實時顯示，通常利用時分復(fù)用技術(shù)，為不同的成像模式分配不同的時間段，而且系統(tǒng)周期性地在不同模式下快速切換。以常用的B+D雙工模式(B模式+脈沖頻譜多普勒模式)為例，可以在掃描完一幀二維圖像后啟動多普勒脈沖的發(fā)射，獲得至少一條完整的多普勒功率譜譜線。由于在B模式成像的時間段，無法采集到多普勒信號，導(dǎo)致多普勒信號的不連續(xù)。這種不連續(xù)現(xiàn)象(稱為間隙，即Gap)在聲譜圖上表現(xiàn)為斷裂的頻譜，可能導(dǎo)致計算機自動提取多普勒頻譜參數(shù)失效；而在聲音輸出上則出現(xiàn)周期性的突然靜音，使得聲音輸出失去臨床診斷參考意義。因此，在進(jìn)行信號處理時需要對這種間隙進(jìn)行填充。本發(fā)明一個實施例中，信號處理模塊7包括一填充多普勒信號間隙的裝置。通過該裝置，信號處理模塊7通過一種填充多普勒信號間隙的方法來填充多普勒信號的間隙。如圖2所示，本發(fā)明一個實施例中，該填充多普勒信號間隙的裝置的填充多普勒信號間隙的方法包括獲取多普勒信號步驟22、FIR濾波步驟24、選擇FIR濾波后的間隙前、后的信號作對稱映射步驟26、加權(quán)對稱映射后的信號步驟28、用加權(quán)后的信號填充間隙步驟30和IIR濾波步驟32。在步驟22中，該填充多普勒信號間隙的裝置首先獲取多普勒信號，本發(fā)明一個實施例中，該獲取的多普勒信號為超聲成像系統(tǒng)的探頭2接收的回波信號經(jīng)波束合成等處理，并經(jīng)過正交解調(diào)之后的信號，其中包括同相分量(I分量)和正交分量(Q分量)。該獲取的多普勒信號中包含有前文所述的間隙。在超聲成像系統(tǒng)中，需要對信號做壁濾波處理以濾除由靜止或慢速運動組織引起的雜波。對于濾波器而言，都會存在一段時間的暫態(tài)響應(yīng)，即濾波起始的一段信號數(shù)據(jù)無效。在多模式工作情況下，對每一段非間隙期間信號的濾波，都會帶來間隙后一段信號處于 濾波器暫態(tài)響應(yīng)位置，從而造成該段無效。也就是說，濾波器暫態(tài)響應(yīng)時間段的信號不能夠作為有效信號參與計算，必須加以剔除，否則會引起更大的誤差，這樣，多普勒信號間隙就包括了由于其工作模式切換(即其它模式掃描或其它模式成像)引起的間隙和由于壁濾波暫態(tài)響應(yīng)引起的間隙。如果壁濾波直接采用IIR濾波器結(jié)構(gòu)而不加任何修正，由于IIR濾波器的暫態(tài)響應(yīng)時間可以達(dá)到該IIR濾波器階數(shù)的幾十倍，因此壁濾波暫態(tài)響應(yīng)所引起的間隙會很大，從而使得多普勒信號中需要填充的間隙過大，且浪費大量有效數(shù)據(jù)。由于多普勒信號間隙填充本質(zhì)上是根據(jù)間隙前后的信號對間隙處的信號的一種估計，間隙過大會影響填充后的信號的效果，造成信號較大失真。即使對IIR濾波器進(jìn)行一定修正來縮短暫態(tài)響應(yīng)時間，如采用初始化濾波器、正反向濾波、回歸濾波等方法，HR濾波器的暫態(tài)響應(yīng)仍然會達(dá)到該IIR濾波器階數(shù)的幾倍。本發(fā)明實施例中，壁濾波包括兩個階段填充間隙(下文詳述)前的FIR預(yù)濾波(即步驟24)和填充間隙后的IIR濾波(即步驟32)。在步驟24中，對獲取的包含有間隙的多普勒信號用FIR (Finite ImpulseResponse，有限沖擊響應(yīng))濾波器作預(yù)濾波。由于FIR濾波器的暫態(tài)響應(yīng)時間長度等于該FIR濾波器階數(shù)，因此，可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的連續(xù)多普勒掃描次數(shù)及其它模式掃描引起的間隙時間長度，設(shè)計適當(dāng)階數(shù)的FIR濾波器以盡可能減小濾波器暫態(tài)影響，從而減少無效數(shù)據(jù)的長度，也就縮短了因濾波器暫態(tài)響應(yīng)而引起的間隙。FIR濾波之后，進(jìn)行間隙填充的環(huán)節(jié)。本發(fā)明實施例中，用FIR濾波之后的多普勒信號中的間隙前和間隙后的信號來填充該間隙。步驟26和步驟28用于根據(jù)預(yù)濾波后的信號的間隙前和間隙后的信號獲得用來填充間隙的信號。步驟26中，在預(yù)濾波后的多普勒信號中，在間隙之前選擇一預(yù)定長度的信號，并將該預(yù)定長度的信號以經(jīng)過該預(yù)定長度的信號的后端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙前的映射信號；在間隙之后選擇一預(yù)定長度的信號，并將該預(yù)定長度的信號以經(jīng)過該預(yù)定長度的信號的前端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙后的映射信號；如圖3所示，為本發(fā)明一個實施例的多普勒信號填充的一個具體實例多普勒信號的一部分的示意圖。其中，示意性地示出了兩個脈沖波多普勒(PW)掃描和一個B掃描，B掃描位于PW掃描之間,PW掃描被B掃描所中斷，即PW掃描獲得多普勒信號一定時間后,切換到B模式掃描成像；B模式掃描成像一定時間后，再切換到PW掃描成像。圖3中，多普勒信號的整個間隙長度L由B掃描引起間隙長度LI和FIR預(yù)濾波暫態(tài)所引起間隙L2構(gòu)成。在步驟26中，在間隙前、后的分別選擇兩段長度均為L的信號XI、X2，并分別向后、向前映射，獲得間隙前的映射信號ΧΓ和間隙后的映射信號X2’。其中，間隙前、后選擇的信號的長度可以為L，即等于間隙的長度，也可以大于間隙的長度。選擇的兩段信號可以是與間隙相連的，即這兩段信號的靠近該間隙一側(cè)的端點就是該間隙前、后的信號在該間隙處的端點(不連續(xù)點)；選擇的兩段信號也可以是不與該間隙相連的，即這兩段信號的靠近該間隙一側(cè)的端點不是該間隙前、后的信號在該間隙處的端點(不連續(xù)點)，而是距離該端點(不連續(xù)點)一定的距離。
本實施例中，選擇的間隙前、后的兩段信號分別向后、向前映射，是指分別以經(jīng)過該段信號后端點和前端點的軸線為軸做對稱映射。其中的前、后可以是指多普勒信號在時間上的先后順序。時間在先的為前，在后的為后。如圖3所示，選擇的間隙前的長度為L的信號Xl以經(jīng)過其后端點R的軸線為軸向后作對稱映射(即翻轉(zhuǎn))，該軸線垂直于時間軸，即該對稱映射是平行于時間軸做對稱映射，對稱映射后，獲得間隙前的映射信號ΧΓ ;選擇的間隙后的長度為L的信號X2以經(jīng)過其前端點F的軸線為軸向前作對稱映射(即翻轉(zhuǎn))，該軸線垂直于時間軸，即該對稱映射是平行于時間軸做對稱映射，對稱映射后，獲得間隙后的映射信號X2’。此時得到的兩段映射信號X1’、X2’在時域中是完全重疊的。步驟26獲得的間隙前的映射信號和間隙后的映射信號均包括I分量和Q分量。這些映射信號將用來填充間隙(下文詳述)。在一個實施例中，為了保證這些映射信號的正交性，將該間隙前的映射信號和間隙后的映射信號中的I分量或者Q分量取相反數(shù)，或者直接將這些映射信號中的I分量和Q分量對調(diào)。在步驟28，將前述的間隙前的映射信號和間隙后的映射信號進(jìn)行加權(quán)，然后疊加，獲得間隙填充信號?？梢苑謩e使用合適的加權(quán)函數(shù)對該間隙前的映射信號和間隙后的映射信號進(jìn)行加權(quán)。如圖3所示，間隙前的映射信號ΧΓ與間隙后的映射信號Χ2’加權(quán)并疊加后獲得間隙填充信號Y。如圖4所不,一個實施例中,用加權(quán)函數(shù)Wsl、Ws2對該映射信號進(jìn)行加權(quán)，然后疊加，獲得間隙填充信號Y，其中加權(quán)函數(shù)Wsl、Ws2的疊加結(jié)果為I。在步驟28獲得間隙填充信號之后，在步驟30中，用該獲得的間隙填充信號填充該經(jīng)過FIR預(yù)濾波之后的多普勒信號的間隙，即將間隙填充信號拼接到FIR預(yù)濾波之后的多普勒信號的間隙的位置，其拼接點即為該間隙的端點。這樣，獲得填充了間隙的完整的多普勒信號。在圖3所示的實例中，點R、F即為拼接點?？梢?，本發(fā)明實施例中，填充該間隙只進(jìn)行了兩次拼接，只有兩個拼接點。填充(拼接)之后，在填充開始和結(jié)束的位置，即前后兩個拼接點的位置，可能會存在填充后的多普勒信號不平滑連續(xù)現(xiàn)象。為了消除這些拼接點處的不平滑連續(xù)，本發(fā)明一個實施例中，可采用加權(quán)方法使之平滑連續(xù)。例如，對拼接點前后的信號分別采用加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)，其中拼接點前的信號的加權(quán)函數(shù)為逐漸減小并收斂到零的函數(shù)，即收斂到零的單調(diào)遞減函數(shù)；拼接點后的信號的加權(quán)函數(shù)為由零開始逐漸增加的函數(shù)，即起始點為零的單調(diào)遞增函數(shù)。如圖3中的加權(quán)函數(shù)WinDl、WinGl、WinG2、WinD2所示。其中，這些加權(quán)函數(shù)的寬度可以根據(jù)實際情況的需要而設(shè)置，且相互之間可以相同，也可以不同。例如，圖3中的加權(quán)函數(shù)WinDl、WinGl、WinG2及WinD2的長度分別為D1、G1、G2、D2。通過這樣的處
理，使填充后的多普勒信號在拼接點位置保持平滑連續(xù)。間隙填充之后，在步驟32中，即進(jìn)行本發(fā)明實施例的壁濾波的第二階段，對填充間隙后的全部多普勒數(shù)據(jù)進(jìn)行IIR濾波處理。由此可見，間隙填充處理過程中的總壁濾波器實際上是由間隙填充前的FIR濾波器與間隙填充后的IIR濾波器進(jìn)行級聯(lián)的結(jié)構(gòu)形式，三者的系統(tǒng)函數(shù)滿足下式Hwf = Hfir · Hiir其中，Hwf, Hfir及H&分別為所述的總壁濾波器、間隙填充前的FIR濾波器及間隙填充后的IIR濾波器的系統(tǒng)函數(shù)，Hwf和H&的階數(shù)和系數(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計得到。本發(fā)明一個實施例中，前述包括兩個階段的壁濾波以及間隙填充處理完成后，信 號還可以送至常規(guī)壁濾波環(huán)節(jié)再進(jìn)行一次低頻分量濾波，以濾除在間隙填充過程中可能引入某些無用的低頻分量，然后送至譜分析和聲音處理等環(huán)節(jié)。相應(yīng)地，如圖5所示，本發(fā)明實施例中，使用前述實施例中的填充多普勒信號間隙的方法的填充多普勒信號間隙的裝置包括信號獲取單元62、FIR濾波單元64、信號映射單元66、第一加權(quán)單元68、填充單元70和IIR濾波單元72。信號獲取單元62用于獲取多普勒信號，其中該獲取的多普勒信號可以為超聲成像系統(tǒng)的探頭2接收的回波信號經(jīng)波束合成等處理，并經(jīng)過正交解調(diào)之后的信號，其中包括同相分量(I分量)和正交分量(Q分量)。該獲取的多普勒信號中包含有前文所述的間隙。FIR濾波單元64用于對信號獲取單元62獲取的多普勒信號進(jìn)行FIR預(yù)濾波，該FIR濾波單元可以是一 FIR濾波器，其階數(shù)和系數(shù)可以根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的掃描參數(shù)、間隙長度等實際情況靈活設(shè)計。信號映射單元66和第一加權(quán)單元68用于根據(jù)FIR濾波單元64預(yù)濾波后的多普勒信號的間隙前和間隙后的信號獲得用來填充間隙的信號。信號映射單元66在FIR濾波單元64預(yù)濾波后的多普勒信號中，在間隙之前選擇一預(yù)定長度的信號，并將該預(yù)定長度的信號以經(jīng)過該預(yù)定長度的信號的后端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙前的映射信號；在間隙之后選擇一預(yù)定長度的信號，并將該預(yù)定長度的信號以經(jīng)過該預(yù)定長度的信號的前端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙后的映射信號。信號映射單兀66獲得間隙前的映射信號和間隙后的映射信號后，第一加權(quán)單兀68將該間隙前的映射信號和間隙后的映射信號進(jìn)行加權(quán)，然后疊加，獲得間隙填充信號。其中，用于對這兩個信號進(jìn)行加權(quán)的兩個加權(quán)函數(shù)的和為I。獲得間隙填充信號后，填充單元70用該間隙填充信號填充該經(jīng)過FIR預(yù)濾波之后的多普勒信號的間隙，即將間隙填充信號拼接到FIR預(yù)濾波之后的多普勒信號的間隙的位置，其拼接點即為該間隙的端點。這樣，獲得填充了間隙的完整的多普勒信號。獲得填充了間隙的完整的多普勒信號后，IIR濾波單元72進(jìn)行本發(fā)明實施例的壁濾波的第二階段，對填充間隙后的全部多普勒數(shù)據(jù)進(jìn)行IIR濾波處理。該IIR濾波單元72可以是一 IIR濾波器，其階數(shù)和系數(shù)可以根據(jù)超聲成像系統(tǒng)的參數(shù)(如掃描參數(shù)等)靈活設(shè)計得到。本發(fā)明另一實施例中，該填充多普勒信號間隙的裝置還可以包括第二加權(quán)單元，該第二加權(quán)單元用于對填充了間隙的多普勒信號中的拼接點前和拼接點后的信號用加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理，其中加權(quán)拼接點前的信號的加權(quán)函數(shù)為逐漸遞減到零的函數(shù)，加權(quán)拼接點后的信號的加權(quán)函數(shù)為由零逐漸增加的函數(shù)。本發(fā)明另一實施例中，該填充多普勒信號間隙的裝置還可以包括映射信號分量處理單元，用于在加權(quán)間隙前的映射信號和間隙后的映射信號之前，將間隙前的映射信號和間隙后的映射信號中的同相分量或正交分量取反；或者將間隙前的映射信號和間隙后的映射信號中的同相分量和正交分量對調(diào)。本發(fā)明另一實施例中，該填充多普勒信號間隙的裝置還可以包括壁濾波單元，用于對前述經(jīng)過了 FIR濾波單元64、信號映射單元66、第一加權(quán)單元68、填充單元70和IIR濾波單元72后的多普勒信號再進(jìn)行常規(guī)的壁濾波，以濾除在間隙填充過程中可能引入某些無用的低頻分量。 經(jīng)過該填充多普勒信號間隙的裝置處理后的信號然后被送至后續(xù)的譜分析和聲音處理等裝置，進(jìn)行譜分析和聲音信號處理。以上通過具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于這些具體的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對本發(fā)明做各種修改、等同替換、變化等等，這些變換只要未背離本發(fā)明的精神，都應(yīng)在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種填充多普勒信號間隙的方法，其特征在于包括 獲取多普勒信號，所述多普勒信號中含有間隙； 對所述多普勒信號進(jìn)行有限沖擊響應(yīng)濾波，獲得濾波后的多普勒信號； 在所述濾波后的多普勒信號中，在所述間隙之前選擇一預(yù)定長度的信號，并將所述預(yù)定長度的信號以經(jīng)過所述預(yù)定長度的信號的后端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙前的映射信號； 在所述濾波后的多普勒信號中，在所述間隙之后選擇一預(yù)定長度的信號，并將所述預(yù)定長度的信號以經(jīng)過所述預(yù)定長度的信號的前端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙后的映射信號； 加權(quán)疊加所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號，獲得間隙填充信號； 將所述間隙填充信號拼接到所述濾波后的多普勒信號的間隙中，獲得填充了間隙的多普勒信號； 對所述填充了間隙的多普勒信號進(jìn)行無限沖擊響應(yīng)濾波。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述預(yù)定長度等于所述間隙的長度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述間隙的長度為由超聲成像模式切換引起的間隙長度和所述有限沖擊響應(yīng)濾波的暫態(tài)引起的間隙長度之和。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述預(yù)定長度的信號與所述間隙相連。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于還包括對所述填充了間隙的多普勒信號中的所述間隙填充信號與所述濾波后的多普勒信號拼接的拼接點前和所述拼接點后的信號用加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理，其中加權(quán)所述拼接點前的信號的加權(quán)函數(shù)為逐漸遞減到零的函數(shù)，加權(quán)所述拼接點后的信號的加權(quán)函數(shù)為由零逐漸增加的函數(shù)。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于所述多普勒信號為正交解調(diào)后的信號，包括同相分量和正交分量。
7.如權(quán)利要求I至6中任意一項所述的方法，其特征在于加權(quán)所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號，獲得間隙填充信號之前還包括 將所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號中的同相分量或正交分量取反；或 將所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號中的同相分量和正交分量對調(diào)。
8.如權(quán)利要求I至7中任意一項所述的方法，其特征在于對無限沖擊響應(yīng)濾波后的填充了間隙的多普勒信號進(jìn)行壁濾波。
9.一種填充多普勒信號間隙的裝置，其特征在于包括 信號獲取單元，用于獲取多普勒信號，所述多普勒信號中含有間隙； 有限沖擊響應(yīng)濾波單元，用于對所述多普勒信號進(jìn)行有限沖擊響應(yīng)濾波，獲得濾波后的多普勒信號； 信號映射單元，用于在所述濾波后的多普勒信號中，在所述間隙之前選擇一預(yù)定長度的信號，并將所述預(yù)定長度的信號以經(jīng)過所述預(yù)定長度的信號的后端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙前的映射信號；以及在所述濾波后的多普勒信號中，在所述間隙之后選擇一預(yù)定長度的信號，并將所述預(yù)定長度的信號以經(jīng)過所述預(yù)定長度的信號的前端點的軸線為軸進(jìn)行對稱映射，獲得間隙后的映射信號； 第一加權(quán)單元，用于加權(quán)所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號，獲得間隙填充信號； 填充單元，用于將所述間隙填充信號拼接到所述濾波后的多普勒信號的間隙中，獲得填充了間隙的多普勒信號； 無限沖擊響應(yīng)濾波單元，用于對所述填充了間隙的多普勒信號進(jìn)行無限沖擊響應(yīng)濾波。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于還包括 第二加權(quán)單元，用于對所述填充了間隙的多普勒信號中的所述間隙填充信號與所述濾波后的多普勒信號拼接的拼接點前和所述拼接點后的信號用加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)處理，其中加權(quán)所述拼接點前的信號的加權(quán)函數(shù)為逐漸遞減到零的函數(shù)，加權(quán)所述拼接點后的信號的加權(quán)函數(shù)為由零逐漸增加的函數(shù)。
11.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于還包括 映射信號分量處理單元，用于在加權(quán)所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號之前 將所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號中的同相分量或正交分量取反；或 將所述間隙前的映射信號和所述間隙后的映射信號中的同相分量和正交分量對調(diào)。
12.如權(quán)利要求9至11任意一項所述的裝置，其特征在于還包括 壁濾波單元，用于對無限沖擊響應(yīng)濾波后的填充了間隙的多普勒信號進(jìn)行壁濾波。
13.—種超聲成像系統(tǒng)，包括探頭、發(fā)射/接收選擇開關(guān)、發(fā)射電路、接收電路、波束合成模塊、信號處理模塊和輸出設(shè)備，其特征在于所述信號處理模塊包括如權(quán)利要求9至12中任意一項所述的填充多普勒信號間隙的裝置。
全文摘要
本發(fā)明實施例公開了一種填充多普勒信號間隙的方法及裝置，包括獲取多普勒信號；對該多普勒信號進(jìn)行有限沖擊響應(yīng)濾波；在間隙前、后選擇預(yù)定長度的信號，并將預(yù)定長度的信號向后、向前對稱映射；加權(quán)獲得的映射信號；將間隙填充信號拼接到間隙中；對填充了間隙的多普勒信號進(jìn)行無限沖擊響應(yīng)濾波。本發(fā)明實施例中壁濾波包括間隙填充前的有限沖擊響應(yīng)預(yù)濾波和間隙填充之后的限沖擊響應(yīng)濾波兩個階段，即濾除了多普勒信號中的由靜止或慢速運動組織引起的雜波，也利用了有限沖擊響應(yīng)濾波暫態(tài)響應(yīng)時間短的特征減小了因壁濾波引起的間隙長度的擴展，使得信號整體間隙小，提高了信號間隙填充的效果。
文檔編號A61B8/08GK102871689SQ20111019925
公開日2013年1月16日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者李博, 李雷, 吉挺瀾 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司