專(zhuān)利名稱(chēng)：用于波束形成中變跡的動(dòng)態(tài)孔徑控制和歸一化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
公開(kāi)的實(shí)施例涉及用于超聲波和相關(guān)波束形成算法的波束形成器、實(shí)現(xiàn)公開(kāi)的波束形成算法的集成電路(IC)及其超聲系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
波束形成(beamforming)是在用于指向性信號(hào)發(fā)射或接收的傳感器陣列中使用的信號(hào)處理技術(shù)。通過(guò)使用自適應(yīng)的或固定的接收/發(fā)射波束圖形獲得空間選擇性。使用波束形成的一種醫(yī)學(xué)應(yīng)用是超聲診斷學(xué)。超聲波能量由發(fā)射波束形成器聚焦在靶組織處，并且靶組織調(diào)制和返回的超聲波能量由接收波束形成器聚焦。該接收波束形成器可以提供信號(hào)，以產(chǎn)生B超圖像、表示靶組織的彩色多普勒或頻譜多普勒信息或其組合。這種波束形成系統(tǒng)可以提供人體組織或其他對(duì)象的組織的實(shí)時(shí)橫斷面(層析成像)二維(2D)圖像。在傳統(tǒng)的超聲成像系統(tǒng)中，定制的專(zhuān)用集成電路(ASIC)器件執(zhí)行波束形成器計(jì)算。作為軟件波束形成解決方案的一部分，變跡(apodization)涉及對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)通道(每個(gè)數(shù)據(jù)通道包括專(zhuān)用的換能器元件)的適當(dāng)增益應(yīng)用，并且需要使每個(gè)數(shù)據(jù)通道內(nèi)的輸入信號(hào)成形。這種成形減少波束形成信號(hào)中的柵旁瓣效應(yīng)，其中該柵旁瓣效應(yīng)源于側(cè)壓幅度變化和換能器元件間隔。在信號(hào)處理數(shù)據(jù)路徑中期望的其他特性包括動(dòng)態(tài)孔徑控制和數(shù)據(jù)歸一化(normalization)。動(dòng)態(tài)孔徑控制 的功能是通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整有效換能器元件的數(shù)量來(lái)保持遍及整體超聲掃描線(xiàn)的期望孔徑。關(guān)于歸一化，由于在每個(gè)樣本數(shù)η (每個(gè)樣本數(shù)η對(duì)應(yīng)于不同的時(shí)刻)可以使用不同數(shù)量的換能器元件，歸一化可以考慮這種縮放效應(yīng)從而為波束形成信號(hào)維持恒定信號(hào)電平。在大部分ASIC波束形成器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，經(jīng)由使數(shù)據(jù)通道特定組合的選擇作為預(yù)期孔徑的函數(shù)的模擬開(kāi)關(guān)，處理孔徑控制。圖1示意性示出用于成像靶組織的常規(guī)超聲波束形成器系統(tǒng)100的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖繪圖，其包括來(lái)自從靶返回的回聲的接收回聲信號(hào)14的基于切換的時(shí)間延遲轉(zhuǎn)向和聚焦。系統(tǒng)100包括包含多個(gè)換能器元件11的接收陣列10，如圖所示其配置成線(xiàn)性陣列。在圖1中動(dòng)態(tài)孔徑控制示意性示出為多對(duì)接收器通道開(kāi)關(guān)16a_16e，這些通道開(kāi)關(guān)在回聲接收時(shí)段期間被孔徑控制電路17按順序關(guān)閉?？讖娇刂齐娐?7在任意給定的采樣時(shí)間(時(shí)刻)動(dòng)態(tài)選擇換能器元件11中的哪些是有效換能器元件。對(duì)于處于接收模式的每個(gè)有效換能器元件11，建立數(shù)據(jù)通道以將靶數(shù)據(jù)從換能器元件11轉(zhuǎn)移到波束形成器中的信號(hào)處理元件。接收通道開(kāi)關(guān)16a_16e是模擬電子開(kāi)關(guān)。數(shù)據(jù)通道與開(kāi)關(guān)16a、16b、16c、16d和16e中的每一個(gè)關(guān)聯(lián)。在回聲接收時(shí)段期間，來(lái)自每個(gè)數(shù)據(jù)通道內(nèi)的相應(yīng)有效換能器元件11的數(shù)據(jù)被延遲相應(yīng)的處理通道時(shí)間延遲，包括圖1所示的轉(zhuǎn)向延遲和聚焦延遲，其起到動(dòng)態(tài)聚焦接收的信號(hào)回聲的作用。盡管沒(méi)有在圖1中示出，在通道時(shí)間延遲的應(yīng)用之后，相應(yīng)的延遲通道信號(hào)被變跡以便采用變跡因子(apodization factor)使每個(gè)接收的通道信號(hào)縮放期望的值，從而減少如上所述的在隨后形成的波束形成信號(hào)中的柵旁瓣效應(yīng)。然后通過(guò)加法放大器15對(duì)變跡信號(hào)求和以產(chǎn)生圖1中示為“聚焦回聲信號(hào)”的波束形成信號(hào)。多個(gè)聚焦回聲信號(hào)可以用于形成掃描線(xiàn)，且多個(gè)掃描線(xiàn)可以被組合以在適合的顯示裝置上形成靶組織的圖像。盡管沒(méi)有示出，加法放大器15輸出的在每個(gè)采樣時(shí)間η的聚焦回聲信號(hào)然后可以被最優(yōu)歸一化。歸一化可以用于使平均信號(hào)水平保持在采樣時(shí)刻η中在整個(gè)掃描線(xiàn)上基本相同(恒定)。由常規(guī)超聲波束形成器系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)孔徑控制類(lèi)型可能難以根據(jù)有效通道的數(shù)量和采樣時(shí)間進(jìn)行同步，尤其如果該實(shí)現(xiàn)是模擬的。由于這種同步困難，作為采樣時(shí)間的函數(shù)確定對(duì)于使平均信號(hào)水平保持沿整個(gè)掃描線(xiàn)相同(恒定)所需的數(shù)據(jù)歸一化通常變得存在更多問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
公開(kāi)的方法包括用于超聲波束形成的變跡方法、由此形成的超聲成像系統(tǒng)和諸如用于實(shí)現(xiàn)超聲成像塊和功 能的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)的硬件，其包含濾波塊、變跡塊、動(dòng)態(tài)孔徑控制塊、控制器和加法器。提供在多個(gè)(k)數(shù)據(jù)通道中表示來(lái)自靶組織的回聲數(shù)據(jù)的數(shù)字通道數(shù)據(jù)和從該多個(gè)數(shù)據(jù)通道選出的預(yù)定數(shù)量(< k)的有效通道(Nac;t)?；谲浖募勺冔E算法利用選擇的變跡函數(shù)h[n，k]動(dòng)態(tài)變跡數(shù)字通道數(shù)據(jù)。通過(guò)產(chǎn)生參數(shù)numApertureChannels (Nap [η])其中Nap [n] ( Nact且基于用于超聲波束形成的動(dòng)態(tài)波束聚焦位置選擇Nap [η]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道，該集成變跡算法應(yīng)用動(dòng)態(tài)孔徑控制以創(chuàng)建有效的孔徑。通過(guò)利用h[n，k]和比例因子之間的向量?jī)?nèi)積產(chǎn)生歸一化的變跡因子hnorm[n, k]，應(yīng)用的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)縮放提供數(shù)據(jù)歸一化。所述歸一化變跡因子可以?xún)H應(yīng)用于Nap[n]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道中數(shù)字通道數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生經(jīng)變跡和歸一化的數(shù)字通道數(shù)據(jù)。在動(dòng)態(tài)變跡之前或者在其之后，濾波也應(yīng)用于Nap[η]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道中的通道數(shù)據(jù)。因?yàn)樽冔E和濾波可以?xún)H應(yīng)用于Nap[n]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道中的數(shù)據(jù)，其中該Nap[n]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道是用于在每個(gè)樣本數(shù)η (時(shí)刻)形成孔徑，所以與變跡和濾波來(lái)自該系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)通道的數(shù)據(jù)這種布置相反，數(shù)據(jù)處理效率顯著提高(例如更少的循環(huán))。公開(kāi)的實(shí)施例通過(guò)提供基于軟件的方法解決對(duì)集成變跡方法的未滿(mǎn)足的需要，其中該基于軟件的方法執(zhí)行動(dòng)態(tài)孔徑控制和歸一化兩方面以便為超聲波束形成器系統(tǒng)產(chǎn)生縮放的波束形成數(shù)據(jù)。公開(kāi)的實(shí)施例能夠在無(wú)數(shù)據(jù)通道切換的情況下變跡，這是因?yàn)槭褂孟蛄績(jī)?nèi)積處理所述歸一化/縮放，由此避免了在數(shù)據(jù)通道之間進(jìn)行切換的需要。因?yàn)樵诿總€(gè)樣本數(shù)(η)的孔徑通道和數(shù)據(jù)歸一化之間的關(guān)系是已知的，所以部分提供更準(zhǔn)確計(jì)時(shí)的集成變跡算法。以軟件為基礎(chǔ)，公開(kāi)的集成變跡算法可以用于任意期望的變跡函數(shù)。由于公開(kāi)的集成變跡方法涉及較少循環(huán)，他們也足以在硬件上實(shí)現(xiàn)，以產(chǎn)生等價(jià)的數(shù)值結(jié)果(相比于更多乘法密集型的傳統(tǒng)算法)。公開(kāi)的集成變跡算法可以用于為整個(gè)超聲圖像中給定(單個(gè))掃描線(xiàn)或者所有掃描線(xiàn)執(zhí)行數(shù)據(jù)歸一化。


圖1示意性示出用于成像靶組織的常規(guī)超聲波束形成器系統(tǒng)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖繪圖，其包括對(duì)來(lái)自換能器元件接收陣列的接收回聲信號(hào)的基于切換的時(shí)間延遲轉(zhuǎn)向和聚焦。圖2根據(jù)示例實(shí)施例示意性示出用于成像靶組織的超聲波束形成器系統(tǒng)的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖繪圖，其包括公開(kāi)的動(dòng)態(tài)孔徑控制和歸一化。圖3根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例示出可以實(shí)現(xiàn)圖2中虛線(xiàn)范圍內(nèi)的所有系統(tǒng)元件的DSPIC的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)圖。圖4是根據(jù)示例實(shí)施例的示例性超聲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)公開(kāi)的動(dòng)態(tài)孔徑控制和歸一化。圖5是根據(jù)示例實(shí)施例的變跡超聲信號(hào)的方法的流程圖，該方法包括動(dòng)態(tài)孔徑控制和歸一化。圖6提供根據(jù)示例實(shí)施例在德克薩斯儀器股份有限公司的C64+體系結(jié)構(gòu)DSP上運(yùn)行的基于漢寧窗的集成變跡算法的軟件流水信息。
具體實(shí)施例方式如上面所述，常規(guī)的超聲系統(tǒng)例如圖1中所示常規(guī)超聲波束形成器系統(tǒng)100使用模擬通道開(kāi)關(guān)執(zhí)行動(dòng)態(tài)孔徑控制、對(duì)通道數(shù)據(jù)執(zhí)行變跡(如果實(shí)現(xiàn))以及對(duì)求和通道數(shù)據(jù)執(zhí)行歸一化(如果實(shí)現(xiàn))，對(duì)求和通道數(shù)據(jù)的歸一化用于縮放平均信號(hào)水平以使其在波束形成器系統(tǒng)內(nèi)分開(kāi)位置(例如，作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理塊)中在整個(gè)掃描線(xiàn)上相同(恒定)。信號(hào)處理的某些部分可以以模擬方式執(zhí)行(例如，孔徑控制17)且某些部分可以以數(shù)字方式執(zhí)行(變跡，如果實(shí)現(xiàn)的話(huà))。相比之下，公開(kāi)的集成變跡方法提供基于軟件的方法，該方法執(zhí)行動(dòng)態(tài)孔徑控制和歸一化，由此將前述獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理操作結(jié)合成單個(gè)操作以確保數(shù)據(jù)縮放準(zhǔn)確度，也消除了開(kāi)關(guān)的需要。公開(kāi)的基于軟件的集成變跡算法可實(shí)現(xiàn)在諸如ASIC、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)和DSP的IC上。由于如下所述用向量?jī)?nèi)積處理縮放，因此消除對(duì)開(kāi)關(guān)的需要。同樣，由于在每個(gè)樣本數(shù)η (時(shí)刻)上用于動(dòng)態(tài)孔徑歸一化的相應(yīng)數(shù)據(jù)通道之間的關(guān)系是已知的，因此該數(shù)據(jù)可以在每個(gè)樣本數(shù)η上準(zhǔn)確縮放。為了更加準(zhǔn)確和確定地實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)孔徑控制和數(shù)據(jù)歸一化兩方面，下面公開(kāi)一種示例性的基于軟件的集成變跡方法。通常，變跡處理的離散時(shí)間實(shí)現(xiàn)方式可以在數(shù)學(xué)上表示為:y[n, k] =h[n, k]*χ[η, k](I)其中h[n，k]是關(guān)于第k個(gè)數(shù)據(jù)通道和樣本數(shù)n的變跡函數(shù)，x[n, k]是以樣本數(shù)η從第k個(gè)數(shù)據(jù)通道接收的信號(hào)，而y[n，k]是以樣本數(shù)η來(lái)自第k個(gè)數(shù)據(jù)通道的經(jīng)濾波的接收信號(hào)。對(duì)于簡(jiǎn)單的單位增益變跡函數(shù)h[n，k]，該變跡函數(shù)h[n，k]可以定義為:糊二{:(2)其中Kap[n]將孔徑通道指數(shù)集合定義為樣本數(shù)η的函數(shù)，其中每個(gè)η對(duì)應(yīng)于具體的時(shí)刻。對(duì)個(gè)更復(fù)雜 的變跡函數(shù)h[n，k]而言，這種特定的高斯窗函數(shù)在本領(lǐng)域中稱(chēng)為漢寧窗，該變跡函數(shù)變成下面的表示:
權(quán)利要求
1.一種用于超聲波束形成的變跡從多個(gè)數(shù)據(jù)通道(k)接收的超聲信號(hào)的方法，其中所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道中的每個(gè)與多個(gè)換能器元件的不同換能器元件關(guān)聯(lián)，所述方法包括: 在所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的每一個(gè)數(shù)據(jù)通道中提供表示從靶組織接收的回聲數(shù)據(jù)的數(shù)字通道數(shù)據(jù)和提供從所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道中選擇的預(yù)定數(shù)量的有效數(shù)據(jù)通道(Nac;t)； 應(yīng)用基于軟件的集成變跡算法以使用選擇的變跡函數(shù)h[n，k]來(lái)動(dòng)態(tài)變跡所述數(shù)字通道數(shù)據(jù)，其中η是樣本數(shù)，使用包含非暫時(shí)性機(jī)器可讀存儲(chǔ)裝置的計(jì)算系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)所述集成變跡算法，所述集成變跡算法包括: (i)應(yīng)用動(dòng)態(tài)孔徑控制創(chuàng)建有效孔徑包括:產(chǎn)生參數(shù)numApertureChannels(Nap[η])其中Nap[n] ( Nart，和基于用于所述超聲波束形成的動(dòng)態(tài)波束聚焦位置從所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道中選擇Nap[n]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道， (ii)通過(guò)使用所述變跡函數(shù)h[n，k]和比例因子之間的向量?jī)?nèi)積關(guān)系產(chǎn)生歸一化變跡因子hnOTm[n，k]，應(yīng)用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)縮放提供數(shù)據(jù)歸一化，和 將所述歸一化變跡因子hnOTm[n，k]應(yīng)用到所述數(shù)字通道數(shù)據(jù)，從而在至少一個(gè)所述[η]時(shí)為由所述Nap[n]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道定義的所述數(shù)據(jù)通道產(chǎn)生經(jīng)變跡和歸一化的數(shù)字通道數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述歸一化變跡因子hnOTm[n，k]僅專(zhuān)門(mén)提供給所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的所述Nap [η]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中用Krat[n]表示所述比例因子，且所述向量?jī)?nèi)積關(guān)系包括:h_[n, k] =Krat [η].h[n, k]其中 O 彡 k 彡 N
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述選擇的變跡函數(shù)h[n，k]包括高斯窗函數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括: 僅為所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的所述Nap[η]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道專(zhuān)門(mén)濾波所述數(shù)字通道數(shù)據(jù)，以便所述經(jīng)變跡和歸一化的數(shù)字通道數(shù)據(jù)包括經(jīng)變跡和歸一化的濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)； 對(duì)所述經(jīng)變跡和歸一化的濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)求和以產(chǎn)生波束形成信號(hào)； 沿直線(xiàn)改變所述動(dòng)態(tài)波束聚焦位置； 多次重復(fù)包括所述求和以及所述改變的所述方法以產(chǎn)生多個(gè)所述波束形成信號(hào)，和 從所述多個(gè)波束形成信號(hào)產(chǎn)生掃描線(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括產(chǎn)生多個(gè)所述掃描線(xiàn)，和結(jié)合所述多個(gè)掃描線(xiàn)以在顯示裝置上形成所述靶組織的圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用數(shù)字信號(hào)處理器即DSP，用于僅為所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的所述Nap[η]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道專(zhuān)門(mén)濾波所述數(shù)字通道數(shù)據(jù)，以便所述經(jīng)變跡和歸一化的數(shù)字通道數(shù)據(jù)包括經(jīng)變跡和歸一化的濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)，并且用于應(yīng)用所述基于軟件的集成變跡算法以動(dòng)態(tài)變跡所述濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)。
8.一種用于超聲波束形成的超聲成像系統(tǒng)，其包括: 多個(gè)(k)換能器元件，用于向靶組織發(fā)射超聲發(fā)射脈沖，并且接收來(lái)自所述靶組織的回聲信號(hào)作為響應(yīng)；發(fā)射部分，其用于為所述超聲發(fā)射脈沖的所述發(fā)射驅(qū)動(dòng)所述多個(gè)換能器元件，以及接收部分，其用于處理由所述多個(gè)換能器響應(yīng)于所述回聲信號(hào)產(chǎn)生的多個(gè)傳感信號(hào)，所述接收部分定義多個(gè)數(shù)據(jù)通道，所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道中的每個(gè)與所述多個(gè)換能器元件的不同換能器元件關(guān)聯(lián)，所述接收部分包括: 數(shù)字化塊，其用于在所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的每個(gè)數(shù)據(jù)通道中產(chǎn)生表示來(lái)自所述回聲信號(hào)的回聲數(shù)據(jù)的數(shù)字通道數(shù)據(jù)， 動(dòng)態(tài)孔徑控制塊，其耦合到所述數(shù)字化塊的輸出端，且包含用于設(shè)置所述系統(tǒng)采用的所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的數(shù)量的Nart塊和用于動(dòng)態(tài)確定用于創(chuàng)建有效孔徑的所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的數(shù)量 Nap[n]的動(dòng)態(tài) numApertureChannels (Nap[n])計(jì)算塊； 濾波塊，其耦合到所述Nap[η]計(jì)算塊的輸出端，用以濾波所述數(shù)字通道數(shù)據(jù)從而產(chǎn)生濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)， 耦合到所述濾波塊的變跡塊； 控制器和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器，它們經(jīng)耦合以控制所述濾波塊、所述變跡塊和所述動(dòng)態(tài)孔徑控制塊； 其中所述控制器執(zhí)行基于軟件的集成變跡算法，以利用選擇的變跡函數(shù)h[n，k]動(dòng)態(tài)變跡所述濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)，其中η是樣本數(shù)，其中包含非暫時(shí)性機(jī)器可讀存儲(chǔ)裝置的計(jì)算系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)所述集成變跡算法，所述集成變跡算法包括: (i )動(dòng)態(tài)孔徑控制，用于控制所述動(dòng)態(tài)孔徑控制塊以創(chuàng)建所述有效孔徑，且包括基于用于所述波束形成的動(dòng)態(tài)波束聚焦位置從所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道中選擇Nap[n]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道，以及 (ii)通過(guò)使用所述變跡函數(shù)h[n，`k]與比例因子Krat[n]之間的向量?jī)?nèi)積關(guān)系產(chǎn)生歸一化變跡因子hnOTm[n，k]，動(dòng)態(tài)數(shù)`據(jù)縮放以提供數(shù)據(jù)歸一化； 其中所述控制器將所述歸一化變跡因子hnOTm[n，k]提供給所述變跡塊以處理所述濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)從而在至少一個(gè)所述[η]時(shí)產(chǎn)生經(jīng)變跡和歸一化的濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)； 用于求和的加法器，其耦合到所述變跡塊的輸出端以形成波束形成信號(hào)； 后端成像顯示處理器，其經(jīng)耦合以接收和處理所述波束形成信號(hào)從而產(chǎn)生顯示信號(hào)，所述顯示信號(hào)適用于使顯示裝置產(chǎn)生圖像，以及 顯示裝置，其用于接收所述顯示信號(hào)并產(chǎn)生所述圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲成像系統(tǒng)，其中所述歸一化變跡因子hnOTm[n，k]僅專(zhuān)門(mén)提供給所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的所述Nap [η]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲成像系統(tǒng)，其中由Krat[η]表示所述比例因子且所述向量?jī)?nèi)積關(guān)系包括:
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲成像系統(tǒng)，其中所述系統(tǒng)可操作用于沿直線(xiàn)改變所述動(dòng)態(tài)波束聚焦位置，且多次重復(fù)所述求和與所述改變以產(chǎn)生多個(gè)所述波束形成信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲成像系統(tǒng)，進(jìn)一步包括使用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)現(xiàn)所述濾波塊、所述變跡塊、所述動(dòng)態(tài)孔徑控制塊、所述控制器和所述加法器。
13.一種用于超聲信號(hào)處理的數(shù)字信號(hào)處理器集成電路即DSP 1C，其包括:襯底，其具有半導(dǎo)體表面； 耦合到數(shù)字化塊的輸出端的動(dòng)態(tài)孔徑控制塊，所述數(shù)字化塊在多個(gè)數(shù)據(jù)通道的每個(gè)數(shù)據(jù)通道中提供表示來(lái)自回聲信號(hào)的回聲數(shù)據(jù)的數(shù)字通道數(shù)據(jù)，所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的每個(gè)與多個(gè)換能器元件的不同換能器元件相關(guān)聯(lián)； 所述動(dòng)態(tài)孔徑控制塊包括用于設(shè)置采用的所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的最大數(shù)量的Nac;t塊和用于動(dòng)態(tài)確定所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的數(shù)量Nap[n]從而創(chuàng)建有效孔徑的動(dòng)態(tài)numApertureChannels (Nap[η])計(jì)算塊； 濾波塊，其耦合到所述Nap[n]計(jì)算塊的輸出端以濾波所述數(shù)字通道數(shù)據(jù)從而產(chǎn)生濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)； 耦合到所述濾波塊的變跡塊； 控制器和相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器 ，它們經(jīng)耦合以控制所述濾波塊、所述變跡塊和所述動(dòng)態(tài)孔徑控制與歸一化塊； 其中所述控制器執(zhí)行基于軟件的集成變跡算法以利用選擇的變跡函數(shù)h[n，k]動(dòng)態(tài)變跡所述濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)，其中η是樣本數(shù)，實(shí)現(xiàn)所述集成變跡算法包括: (i)動(dòng)態(tài)孔徑控制，其用于控制所述動(dòng)態(tài)孔徑控制與歸一化塊以創(chuàng)建所述有效孔徑，且包括基于用于所述波束形成的動(dòng)態(tài)波束聚焦位置從所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道中選擇Nap[n]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道，以及 (ii)通過(guò)使用所述變跡函數(shù)h[n，k]與比例因子Krat[n]之間的向量?jī)?nèi)積關(guān)系產(chǎn)生歸一化變跡因子hnOTm[n，k]，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)縮放以提供數(shù)據(jù)歸一化； 其中所述控制器為所述變跡塊提供所述歸一化變跡因子hnOTm[n，k]以處理所述濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)從而在至少一個(gè)所述[η]時(shí)產(chǎn)生經(jīng)變跡和歸一化的濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)，以及用于求和的加法器，其耦合到所述變跡塊的輸出端以形成波束形成信號(hào)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的DSP1C，其中所述歸一化變跡因子hnOTm[n，k]僅專(zhuān)門(mén)提供給所述多個(gè)數(shù)據(jù)通道的所述Nap [η]個(gè)特定數(shù)據(jù)通道。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的DSP1C，其中用KMt[n]表示所述比例因子，且所述向量?jī)?nèi) 積關(guān)系包括:h_[n, k] =Krat[η].h[n, k]其中O≤k≤N,其中
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的DSP1C，其中所述選擇的變跡函數(shù)h[n，k]包括高斯窗函數(shù)。
全文摘要
一種用于超聲波束形成的變跡方法(500)包括提供(501)在多個(gè)(k)數(shù)據(jù)通道中表示來(lái)自靶組織的回聲數(shù)據(jù)的濾波數(shù)字通道數(shù)據(jù)和預(yù)定數(shù)量的有效通道(Nact)。基于軟件的集成變跡算法利用選擇的變跡函數(shù)h[n,k]動(dòng)態(tài)變跡數(shù)字通道數(shù)據(jù)，其中n是樣本數(shù)。該集成變跡算法通過(guò)產(chǎn)生參數(shù)numApertureChannels(Nap[n])其中Nap[n]<Nact且基于用于波束形成的動(dòng)態(tài)波束聚焦位置選擇Nap[n]個(gè)特定數(shù)字通道，來(lái)應(yīng)用動(dòng)態(tài)孔徑控制創(chuàng)建有效的孔徑。應(yīng)用的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)縮放通過(guò)利用h[n,k]和比例因子之間的向量?jī)?nèi)積產(chǎn)生歸一化的變跡因子hnorm[n,k]，來(lái)提供數(shù)據(jù)歸一化。歸一化的變跡因子被應(yīng)用(503)于Nap[n]個(gè)特定數(shù)字通道中的數(shù)字通道數(shù)據(jù)以產(chǎn)生經(jīng)變跡和歸一化的數(shù)字通道數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01N29/24GK103237500SQ201180058809
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者D·P·馬吉 申請(qǐng)人:德克薩斯儀器股份有限公司