專利名稱：多普勒超聲成像的自動(dòng)優(yōu)化方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲診斷系統(tǒng)中的多普勒成像技術(shù)，具體涉及多普勒成像中動(dòng)態(tài)范圍 與增益的自動(dòng)優(yōu)化方法及其裝置。
背景技術(shù)：
在醫(yī)用超聲成像系統(tǒng)的頻譜多普勒成像(Spectral Doppler Imaging)過程中，超 聲前端發(fā)射超聲信號(hào)進(jìn)入人體目標(biāo)組織，檢測(cè)其多普勒頻移(Doppler Frequency Shift) 信息，并實(shí)時(shí)獲取其頻譜或功率譜，經(jīng)過特定的灰階變換，顯示在屏幕上，即為多普勒頻譜， 其包含著與人體組織運(yùn)動(dòng)或血流的速度相關(guān)信息。在灰階變換過程中，有兩個(gè)重要的圖像 參數(shù)增益(Gain)與動(dòng)態(tài)范圍(Dynamic Range，DR)，其取值影響著頻譜層次感、頻譜亮度、 頻譜中有效信息含量、噪聲含量、有效信息飽和程度等各方面。傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，通過系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定或者用戶實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)來控制增益與動(dòng)態(tài)范圍參 數(shù)。由于人體不同目標(biāo)組織、不同檢測(cè)人體、不同檢測(cè)參數(shù)等所獲得的信號(hào)與噪聲均具有較 大的差異，預(yù)先設(shè)定參數(shù)不能滿足所有臨床需求。而用戶實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)需要一定的操作時(shí)間，往 往不能快速方便地調(diào)節(jié)到最優(yōu)顯示效果，因此對(duì)用戶的操作有較高的要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，有一種自動(dòng)優(yōu)化增益與動(dòng)態(tài)范圍的方法，先在已有各種參數(shù)下獲取 多普勒信號(hào)，去除其中的干擾信號(hào)，再結(jié)合單獨(dú)方式獲取的噪聲信號(hào)，對(duì)增益與動(dòng)態(tài)范圍進(jìn) 行優(yōu)化，動(dòng)態(tài)范圍設(shè)置為高出平均噪聲的有效信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍，增益則設(shè)置為在不丟 失信號(hào)的基礎(chǔ)上對(duì)噪聲進(jìn)行最小化。但其噪聲信號(hào)在不發(fā)射超聲能量的情況下獲得，不能 準(zhǔn)確估計(jì)噪聲?，F(xiàn)有技術(shù)中，還有一種自動(dòng)校正增益的方法，其獲取一段多普勒子數(shù)據(jù)，計(jì)算出其 中的噪聲特征與信號(hào)特征，然后根據(jù)噪聲特征與信號(hào)特征的比較結(jié)果來進(jìn)行增益校正。但 由于該方法并沒有同時(shí)考慮到動(dòng)態(tài)范圍的影響，單獨(dú)校正增益參數(shù)限制了頻譜顯示的進(jìn)一 步優(yōu)化。現(xiàn)有技術(shù)中，還有一種自動(dòng)頻譜優(yōu)化方法，基于某噪聲模型或者預(yù)先的經(jīng)驗(yàn)測(cè)量 計(jì)算出噪聲閾值，由此截除譜壓縮曲線中低于該噪聲閾值的部分，再結(jié)合某信號(hào)幅度統(tǒng)計(jì) 值，對(duì)灰階變換曲線進(jìn)行優(yōu)化。該方法雖然在優(yōu)化過程中可能造成了動(dòng)態(tài)范圍的更改，但并 非直接通過優(yōu)化增益與動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的方式來進(jìn)行?？梢姮F(xiàn)有技術(shù)中存在一定的缺陷，需要進(jìn)一步地改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種多普勒超聲成像中動(dòng)態(tài)范圍與增益的自動(dòng)優(yōu)化方法，對(duì)動(dòng)態(tài)范圍 和增益兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行校正與優(yōu)化，實(shí)時(shí)改善多普勒頻譜的成像效果。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下按照本發(fā)明實(shí)施例的第一方面，提供一種多普勒超聲成像的自動(dòng)優(yōu)化方法，包括 以下步驟實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征量；從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量，并 根據(jù)所述噪聲特征量和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍；對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)進(jìn)行調(diào) 整，將其限制在與所述信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍相關(guān)的范圍內(nèi)；查找參考增益，并以此為基礎(chǔ)對(duì) 系統(tǒng)增益參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。按照本發(fā)明實(shí)施例的第二方面，提供一種多普勒超聲成像中動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的自動(dòng) 優(yōu)化方法，包括以下步驟實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù) 中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征量；從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提 取信號(hào)特征量，并根據(jù)所述噪聲特征量和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍；根據(jù)所述 信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍確定一參考數(shù)值范圍，當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)在該參考數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，保持 該動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)；當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)不在該參考數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，修改動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)使其進(jìn)入 該參考數(shù)值范圍。按照本發(fā)明實(shí)施例的第三方面，提供一種多普勒超聲成像中增益參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化 方法，包括以下步驟實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所 包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征量；在增益檔位列表中尋找參考 增益，使得系統(tǒng)顯示輸出的最小信號(hào)強(qiáng)度剛好為或者最接近于所述噪聲特征量；在增益檔 位列表中獲取比所述參考增益小若干個(gè)檔位的增益值，作為優(yōu)化后的增益參數(shù)，所述若干 個(gè)檔位可以由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定或者由用戶調(diào)節(jié)重新設(shè)置。按照本發(fā)明實(shí)施例的第四方面，提供一種多普勒超聲成像的自動(dòng)優(yōu)化裝置，包括 以下模塊采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；噪聲估計(jì)模塊，用于估 計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征值；信號(hào) 提取模塊，用于從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量；計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述噪聲特征量 和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍；第一優(yōu)化模塊，用于對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)進(jìn)行調(diào) 整，將其限制在與所述信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍相關(guān)的范圍內(nèi)；第二優(yōu)化模塊，用于查找參考增 益，并以此為基礎(chǔ)對(duì)系統(tǒng)增益參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。按照本發(fā)明實(shí)施例的第五方面，提供一種多普勒超聲成像中動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的自動(dòng) 優(yōu)化裝置，包括以下模塊采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；噪聲估 計(jì)模塊，用于估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪 聲特征值；信號(hào)提取模塊，用于從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量；計(jì)算模塊，用于根據(jù) 所述噪聲特征量和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍；動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)優(yōu)化模塊，根據(jù)所 述信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍確定一參考數(shù)值范圍，當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)在該參考數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，保 持該動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)；當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)不在該參考數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，修改動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)使其進(jìn) 入該參考數(shù)值范圍。按照本發(fā)明實(shí)施例的第六方面，提供一種多普勒超聲成像中增益參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化 裝置，包括以下模塊采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；噪聲估計(jì)模 塊，用于估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特 征值；查找模塊，用于在增益檔位列表中尋找參考增益，使得系統(tǒng)顯示輸出的最小信號(hào)強(qiáng)度 剛好為或者最接近于所述噪聲特征量；調(diào)整模塊，用于在增益檔位列表中獲取比所述參考 增益小若干個(gè)檔位的增益值，作為優(yōu)化后的增益參數(shù)，所述若干個(gè)檔位可以由系統(tǒng)預(yù)先設(shè) 定或者由用戶調(diào)節(jié)重新設(shè)置。
按照本發(fā)明實(shí)施例的方法和裝置，基于優(yōu)化后的動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)與增益參數(shù)，可以 獲得在信息量、層次感、亮度、噪聲含量、飽和程度等各方面綜合平衡的頻譜顯示輸出。下面將結(jié)合附圖并通過具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所應(yīng)用的多普勒超聲成像系統(tǒng)進(jìn)行增益與動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)優(yōu) 化的框圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例的增益與動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)自動(dòng)優(yōu)化的流程圖；圖3為典型的多普勒聲譜圖的示意圖；圖4為迭代多次野值剔除法估計(jì)噪聲的流程圖，其中，判別階段的參考值不一定 是0.01，也可為其他較小的值；圖5為灰階變換曲線的示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的多普勒超聲成像的自動(dòng)優(yōu)化裝置示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的多普勒超聲成像中動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化裝置示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的多普勒超聲成像中增益參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明實(shí)施例所應(yīng)用的多普勒超聲成像系統(tǒng)進(jìn)行增益、動(dòng)態(tài)范圍優(yōu)化的結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)圖。超聲回波信號(hào)經(jīng)波束合成后形成射頻回波信號(hào)，然后進(jìn)入多普勒處理環(huán)節(jié)，估計(jì)出 多普勒信號(hào)的頻譜或功率譜，并進(jìn)行譜包絡(luò)的檢測(cè)。接著進(jìn)入譜壓縮環(huán)節(jié)，對(duì)譜線數(shù)據(jù)進(jìn)行 壓縮，改善信號(hào)的輸出范圍。在多普勒顯示之前，需要進(jìn)行優(yōu)化判別，該優(yōu)化判別步驟中可 以設(shè)置為由用戶調(diào)節(jié)按鈕或開關(guān)控制判別，也可以設(shè)置為系統(tǒng)根據(jù)某特征參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)判 別。如果判別結(jié)果為不進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，則系統(tǒng)采用預(yù)先設(shè)定的或者用戶選擇好的增益與動(dòng) 態(tài)范圍參數(shù)進(jìn)行灰階變換并顯示輸出；如果判別結(jié)果為需要進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化，則進(jìn)入?yún)?shù)優(yōu) 化環(huán)節(jié)，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行增益與動(dòng)態(tài)范圍的參數(shù)優(yōu)化計(jì)算，并采用優(yōu)化后的增益與動(dòng)態(tài)范圍 參數(shù)進(jìn)行灰階變換及顯示輸出。圖2為本發(fā)明實(shí)施例中增益與動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化方法的流程圖。步驟1 實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)，用于增益與動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的自 動(dòng)優(yōu)化計(jì)算。上述一段時(shí)間，可以為一個(gè)心動(dòng)周期、多個(gè)心動(dòng)周期、1秒或其他時(shí)間長度等。步驟2 估計(jì)上述多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，記為mNoise。一個(gè)典型的多普勒聲譜圖如圖3所示，其中X軸所在的位置是譜圖的基線位置，從 基線開始向譜圖的兩側(cè)，表示多普勒頻移頻率逐漸升高，基線上方為正頻率，基線下方為負(fù) 頻率。在圖3上，還描繪了聲譜圖上信號(hào)的最大包絡(luò)曲線，其中，上包絡(luò)曲線勾畫了基線上 方譜圖的最外邊界，下包絡(luò)曲線勾畫了基線下方譜圖的最外邊界。在最大包絡(luò)曲線的外邊， 幾乎沒有信號(hào)存在，可以認(rèn)為是噪聲。本發(fā)明中，用于估計(jì)噪聲水平的方法有多種，估計(jì)的準(zhǔn)確度各有差異。比如可以采 用迭代多次野值剔除法進(jìn)行噪聲估計(jì)來提高準(zhǔn)確度。如圖4(其中，判別階段的參考值不一 定是0. 01，也可為其他較小的值)所示，首先進(jìn)行聲譜圖的包絡(luò)曲線計(jì)算，即聲譜圖的最大 頻率曲線估計(jì)，然后，把最大頻率曲線外的數(shù)據(jù)認(rèn)為是噪聲，在頻域進(jìn)行平均值估計(jì)，作為每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的噪聲估計(jì)，構(gòu)成噪聲原始估計(jì)曲線。由于信號(hào)的影響，噪聲曲線中可能出現(xiàn)一 些較大的峰值，即野值。通過迭代多次野值剔除算法不斷把噪聲曲線中幅度較大的異常值 剔除，從而得到更準(zhǔn)確的噪聲估計(jì)。步驟3 統(tǒng)計(jì)上述所選多普勒譜線數(shù)據(jù)中各頻率點(diǎn)上的最大信號(hào)強(qiáng)度，形成向量 A0聲譜圖可以看成一個(gè)二維矩陣，沿著X軸的方向，表示離散的時(shí)間點(diǎn)，沿著Y軸方 向，表示離散的頻率點(diǎn)。在本發(fā)明中，沿著X軸的方向，統(tǒng)計(jì)每個(gè)頻率點(diǎn)上的最大值，形成一 個(gè)向量A。該向量對(duì)應(yīng)著該段多普勒譜線數(shù)據(jù)中在各個(gè)頻率點(diǎn)上出現(xiàn)的最大信號(hào)強(qiáng)度。步驟4 計(jì)算出噪聲特征量xMin，噪聲特征量是上述平均噪聲水平mNoise的函數(shù)， 比如令xMin為mNoise與某固定參數(shù)α的乘積，該α可以由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定。xMin與mNoise 的關(guān)系，也可以為其他函數(shù)關(guān)系，可以為mNoise加上或減去某系數(shù)、mNoise的指數(shù)函數(shù)、或 者預(yù)先指定一組對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行查表等。步驟5 計(jì)算出信號(hào)特征量xMax，信號(hào)特征量是上述向量A的函數(shù)，比如令xMax為 向量A中的最大值。也可以在這個(gè)基礎(chǔ)上再乘以某系數(shù)β、加上或減去某系數(shù)、甚至令xMax 為向量A的第二大的值等等。步驟6 利用噪聲特征量xMin和信號(hào)特征量xMax計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍，記為 DR_ref。該DR_ref對(duì)應(yīng)著實(shí)際信號(hào)的最高信噪比，也即實(shí)際信號(hào)的最大強(qiáng)度變化范圍。一段多普勒功率信號(hào)的數(shù)據(jù)范圍是xMin xMax，則可以認(rèn)為xMax-xMin是信號(hào)的 實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍DR_ref ；也可以先將多普勒功率信號(hào)的數(shù)據(jù)范圍進(jìn)行對(duì)數(shù)壓縮10*log(x)， 則可以認(rèn)為10*lOg(XMax)-10*lOg(xMin)是信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍。對(duì)數(shù)壓縮的計(jì)算方式不 同，比如對(duì)數(shù)壓縮公式為50*log(x)，實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍的表示方式也隨之不同。但無論表示方 式如何變化，DR_ref都是與信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍相對(duì)應(yīng)的。步驟7 利用DR_ref與優(yōu)化前系統(tǒng)的原動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)DR_old，進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍參數(shù) 優(yōu)化，優(yōu)化后的動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)記為DR_new，有
'DR_old,kx xDR_ref < DR_old <k2 xDR_ref
xDR_ref,DR_old<kx xDR_ref k2 xDR_ref, DR_old >k2xDR_ref 其中，DR_old由系統(tǒng)預(yù)先確定，也可由用戶重新設(shè)置。參數(shù)kl與k2由系統(tǒng)預(yù)先 設(shè)定，從而將DR_new限制在與實(shí)際信號(hào)最高信噪比DR_ref有關(guān)的一個(gè)范圍內(nèi)。實(shí)際應(yīng)用 中，這兩個(gè)參數(shù)會(huì)根據(jù)不同的信號(hào)特征來進(jìn)行設(shè)定。比如信噪比高的、信噪比低的，可以采 用不同的組合。不同的探頭，也可以采用不同的組合。通常情況下kl與k2的取值相差不 大大，以盡可能多地將所有范圍的信號(hào)進(jìn)行顯示輸出。實(shí)際上，顯示輸出較大的信號(hào)范圍與 較好的頻譜灰階層次感(或?qū)Ρ榷?這兩種需求總是存在一定的矛盾，比如采用DR_new = DR_ref時(shí)，即采用kl = k2 = 1時(shí)，可以保證不同強(qiáng)度的信號(hào)總是全部得以顯示輸出，但如 果信號(hào)信噪比太高，即DR_ref太大，就會(huì)造成頻譜層次感不明顯。比如采用DR_neW < DR_ ref，就可以增強(qiáng)不同強(qiáng)度信號(hào)之間的灰階層次感，增加頻譜對(duì)比度，但是需要以丟失小部 分信號(hào)作為代價(jià)。比如采用DR_new > DR_ref，就可以減小頻譜飽和程度，但頻譜層次感減 弱。因此，參數(shù)kl與k2的選擇主要為了保證優(yōu)化后的頻譜在這兩種需求之間取得一種較 合適的平衡。 DR new =
步驟8 獲取增益為0時(shí)灰階變換曲線的起始點(diǎn)P，如圖5中實(shí)線所示。圖中，變換 后的灰階范圍不一定是0 255，也可以為其他值，實(shí)際系統(tǒng)中也可以有多種顯示的color map，將信號(hào)映射為不同的顏色或者偽彩色?；译A變換曲線也不一定是直線，可以為多段斜 率不同的直線相連而成，也可以是曲線。該點(diǎn)P的縱坐標(biāo)Py為0，即對(duì)應(yīng)著0灰階，其橫坐 標(biāo)Px則對(duì)應(yīng)著顯示輸出的最小信號(hào)強(qiáng)度。本發(fā)明中，Px與優(yōu)化后的動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)DR_new 呈特定的函數(shù)關(guān)系。也可以由系統(tǒng)設(shè)定Px為某個(gè)固定的值，使其不隨DR_new的變化而變 化。步驟9 利用Px與系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定的增益檔位列表，進(jìn)行增益參數(shù)優(yōu)化，優(yōu)化后的增 益參數(shù)記為Gain_neWo如圖5中虛線所示，在灰階變換環(huán)節(jié)中，隨著增益的不斷增加，灰階變換曲線整體 不斷左移，曲線起始點(diǎn)P不斷左移，系統(tǒng)顯示輸出的最小信號(hào)強(qiáng)度不斷減小。在所有增益檔 位列表中，可以尋找到某參考增益Gain_ref，使得系統(tǒng)顯示輸出的最小信號(hào)強(qiáng)度剛好為上 述噪聲特征量xMin，或者使得該增益參數(shù)相對(duì)其他增益檔位所對(duì)應(yīng)的灰階變換曲線起點(diǎn)P 的橫坐標(biāo)與噪聲特征量xMin最接近。然后，在上述增益檔位列表中，獲取比參考增益Gain_ref小且相差N個(gè)檔位的增 益值，作為優(yōu)化后的增益參數(shù)Gain_new。其中，N值由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定，也可由用戶調(diào)節(jié)重新 設(shè)置。其大小受到相鄰增益檔位增益增量的影響，也受到用戶對(duì)頻譜顯示中噪聲含量期望 的影響。本發(fā)明中，增益檔位可以是均勻的，也可以是不均勻的，相鄰檔位之間增益的增量 越小，增益優(yōu)化的效果越好。N取值越大，則噪聲去除效果越好，但頻譜可能越暗，小信號(hào)丟 失率越大。實(shí)際使用中N的選擇會(huì)盡量使得在噪聲含量與頻譜亮度、小信號(hào)增強(qiáng)之間達(dá)到 較合適的平衡。最終，優(yōu)化后的增益參數(shù)可以保證最終顯示的多普勒頻譜中盡量不包含噪 聲，或者包含用戶所需的噪聲含量，同時(shí)使得信號(hào)在顯示中盡可能的得到增強(qiáng)。此外，本發(fā)明中，若Px與優(yōu)化后的動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)DR_neW有關(guān)，則優(yōu)化后的增益參 數(shù)Gain_new與DR_new有關(guān)；若Px為某個(gè)與DR_neW無關(guān)的值，則優(yōu)化后的增益參數(shù)Gain_ new不受DR_new的影響。如圖6所示，本發(fā)明還提供了一種多普勒超聲成像的自動(dòng)優(yōu)化裝置，其包括采集 模塊，用于實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；噪聲估計(jì)模塊，用于估計(jì)多普勒譜線數(shù) 據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征值；信號(hào)提取模塊，用于從 多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量；計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述噪聲特征量和信號(hào)特征量計(jì) 算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍；第一優(yōu)化模塊，用于對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將其限制在與 所述信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍相關(guān)的范圍內(nèi)；第二優(yōu)化模塊，用于查找參考增益，并以此為基礎(chǔ) 對(duì)系統(tǒng)增益參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。如圖7所示，本發(fā)明還提供了一種多普勒超聲成像中動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化裝 置，其包括采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；噪聲估計(jì)模塊，用于 估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征值；信 號(hào)提取模塊，用于從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量；計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述噪聲特征 量和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍；動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)優(yōu)化模塊，根據(jù)所述信號(hào)的實(shí)際 動(dòng)態(tài)范圍確定一參考數(shù)值范圍，當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)在該參考數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，保持該動(dòng)態(tài)范圍 參數(shù)；當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)不在該參考數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，修改動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)使其進(jìn)入該參考數(shù)值范圍。如圖8所示，本發(fā)明還提供了一種多普勒超聲成像中增益參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化裝置， 其包括采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；噪聲估計(jì)模塊，用于估計(jì) 多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征值；查找模 塊，用于在增益檔位列表中尋找參考增益，使得系統(tǒng)顯示輸出的最小信號(hào)強(qiáng)度剛好為或者 最接近于所述噪聲特征量；調(diào)整模塊，用于在增益檔位列表中獲取比所述參考增益小若干 個(gè)檔位的增益值，作為優(yōu)化后的增益參數(shù)，所述若干個(gè)檔位可以由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定或者由用 戶調(diào)節(jié)重新設(shè)置。以上通過具體的實(shí)施例對(duì)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(shí)施 例。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，還可以對(duì)本發(fā)明做各種修改、等同替換、變化等等，例如將上 述實(shí)施例中的一個(gè)步驟或模塊分為兩個(gè)或更多個(gè)步驟或模塊來實(shí)現(xiàn)，或者相反，將上述實(shí) 施例中的兩個(gè)或更多個(gè)步驟或模塊的功能放在一個(gè)步驟或模塊中來實(shí)現(xiàn)，而且其中有些步 驟或模塊的次序是沒有限制的。但是，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(hù)范圍之內(nèi)。另外，本申請(qǐng)說明書和權(quán)利要求書所使用的一些術(shù)語都是相對(duì)的，并不是限 制，僅僅是為了便于描述。
權(quán)利要求
一種多普勒超聲成像的自動(dòng)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征量；從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量，并根據(jù)所述噪聲特征量和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍；對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將其限制在與所述信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍相關(guān)的范圍內(nèi)；查找參考增益，并以此為基礎(chǔ)對(duì)系統(tǒng)增益參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，提取所述信號(hào)特征量包括統(tǒng)計(jì)所述多普 勒譜線數(shù)據(jù)中各頻率點(diǎn)上的最大信號(hào)強(qiáng)度，形成強(qiáng)度向量，根據(jù)該強(qiáng)度向量計(jì)算信號(hào)特征量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)進(jìn)行調(diào)整包括 根據(jù)所述信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍確定一參考數(shù)值范圍，當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)在該參考數(shù)值范圍內(nèi) 時(shí)，保持該動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)；當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)不在該參考數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，修改動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)使 其進(jìn)入該參考數(shù)值范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)系統(tǒng)增益參數(shù)進(jìn)行調(diào)整包括在增益檔位列表中尋找參考增益，使得系統(tǒng)顯示輸出的最小信號(hào)強(qiáng)度剛好為或者最接 近于所述噪聲特征量；在增益檔位列表中獲取比所述參考增益小若干個(gè)檔位的增益值，作為優(yōu)化后的增益參 數(shù)，所述若干個(gè)檔位可以由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定或者由用戶調(diào)節(jié)重新設(shè)置。
5.一種多普勒超聲成像中動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征量；從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量，并根據(jù)所述噪聲特征量和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào) 的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍；根據(jù)所述信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍確定一參考數(shù)值范圍，當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)在該參考數(shù)值范 圍內(nèi)時(shí)，保持該動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)；當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)不在該參考數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，修改動(dòng)態(tài)范圍參 數(shù)使其進(jìn)入該參考數(shù)值范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，提取所述信號(hào)特征量包括統(tǒng)計(jì)所述多普 勒譜線數(shù)據(jù)中各頻率點(diǎn)上的最大信號(hào)強(qiáng)度，形成強(qiáng)度向量，根據(jù)該強(qiáng)度向量計(jì)算信號(hào)特征 量。
7.一種多普勒超聲成像中增益參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟 實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征量；在增益檔位列表中尋找參考增益，使得系統(tǒng)顯示輸出的最小信號(hào)強(qiáng)度剛好為或者最接近于所述噪聲特征量；在增益檔位列表中獲取比所述參考增益小若干個(gè)檔位的增益值，作為優(yōu)化后的增益參 數(shù)，所述若干個(gè)檔位可以由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定或者由用戶調(diào)節(jié)重新設(shè)置。
8.一種多普勒超聲成像的自動(dòng)優(yōu)化裝置，其特征在于，包括以下模塊 采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；噪聲估計(jì)模塊，用于估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲 水平計(jì)算噪聲特征值；信號(hào)提取模塊，用于從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述噪聲特征量和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍； 第一優(yōu)化模塊，用于對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將其限制在與所述信號(hào)的實(shí)際動(dòng) 態(tài)范圍相關(guān)的范圍內(nèi)；第二優(yōu)化模塊，用于查找參考增益，并以此為基礎(chǔ)對(duì)系統(tǒng)增益參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
9.一種多普勒超聲成像中動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化裝置，其特征在于，包括以下模塊采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；噪聲估計(jì)模塊，用于估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲 水平計(jì)算噪聲特征值；信號(hào)提取模塊，用于從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量； 計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述噪聲特征量和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍； 動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)優(yōu)化模塊，根據(jù)所述信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍確定一參考數(shù)值范圍，當(dāng)動(dòng)態(tài) 范圍參數(shù)在該參考數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)，保持該動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)；當(dāng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)不在該參考數(shù)值 范圍內(nèi)時(shí)，修改動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)使其進(jìn)入該參考數(shù)值范圍。
10.一種多普勒超聲成像中增益參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化裝置，其特征在于，包括以下模塊 采集模塊，用于實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；噪聲估計(jì)模塊，用于估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲 水平計(jì)算噪聲特征值；查找模塊，用于在增益檔位列表中尋找參考增益，使得系統(tǒng)顯示輸出的最小信號(hào)強(qiáng)度 剛好為或者最接近于所述噪聲特征量；調(diào)整模塊，用于在增益檔位列表中獲取比所述參考增益小若干個(gè)檔位的增益值，作為 優(yōu)化后的增益參數(shù)，所述若干個(gè)檔位可以由系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定或者由用戶調(diào)節(jié)重新設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多普勒超聲成像的自動(dòng)優(yōu)化方法和裝置，以及多普勒超聲成像中動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化方法和裝置，以及多普勒超聲成像中增益參數(shù)的自動(dòng)優(yōu)化方法。所述方法主要包括實(shí)時(shí)采集一段時(shí)間內(nèi)的多普勒譜線數(shù)據(jù)；估計(jì)多普勒譜線數(shù)據(jù)中所包含的平均噪聲水平，根據(jù)該平均噪聲水平計(jì)算噪聲特征量；從多普勒譜線數(shù)據(jù)中提取信號(hào)特征量，并根據(jù)所述噪聲特征量和信號(hào)特征量計(jì)算信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍；對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，將其限制在與所述信號(hào)的實(shí)際動(dòng)態(tài)范圍相關(guān)的范圍內(nèi)；查找參考增益，并以此為基礎(chǔ)對(duì)系統(tǒng)增益參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。按照本發(fā)明實(shí)施例的方法和裝置，能夠?qū)崟r(shí)改善多普勒頻譜的成像效果，獲得在信息量、層次感、亮度、噪聲含量、飽和程度等各方面綜合平衡的頻譜顯示輸出。
文檔編號(hào)A61B8/06GK101879076SQ20091010722
公開日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者李雙雙, 李雷 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司