脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統(tǒng)，所述方法包括：S1、在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應(yīng)的IQ信號，以組成每個回波信號對應(yīng)的IQ信號序列；S2、在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；S3、在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列；S4、分別獲取每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)，根據(jù)每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)獲得總包絡(luò)信號，以用于最終的頻譜顯示。本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波方法及處理系統(tǒng)，可以準確濾除低速雜波運動信息，提高了超聲成像設(shè)備的方便性和使用效率，提升了超聲圖像的質(zhì)量。
【專利說明】
脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療超聲技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲成像因其無創(chuàng)性、實時性、操作方便、價格便宜等諸多優(yōu)勢，使其成為臨床上應(yīng)用最為廣泛的輔助診斷的手段之一。其中，脈沖多普勒成像能方便快捷地測出血流的具體流速，在臨床診斷中成為某些病癥的判斷標準。
[0003]脈沖多普勒是根據(jù)多普勒效應(yīng)，從超聲回波信號中檢測出多普勒頻移，從而計算出血流速度。超聲回波信號主要由三部分構(gòu)成:人體組織反射引起的高強度雜波分量，血流散射子產(chǎn)生的血流多普勒分量，還有系統(tǒng)的熱噪聲。其中雜波分量的強度比血流信號要強很多，所以在頻譜分析過程中，需要用壁濾波器對雜波分量進行有效的抑制，所以壁濾波的設(shè)計就顯得非常重要。
[0004]目前壁濾波方法是在慢時間方向，對正交解調(diào)后的IQ數(shù)據(jù)進行高通濾波，從而去除掉低頻多普勒分量。常用的壁濾波器有:低階FIR型濾波器、IIR型濾波器和多項式回歸濾波器。在這些濾波器中，投影初始化IIR濾波器和多項式回歸濾波器的性能具有阻帶衰減大、過渡帶窄和不損失數(shù)據(jù)等優(yōu)點，其中投影初始化IIR濾波器的阻帶截止頻率更為靈活多變。
[0005]根據(jù)多普勒效應(yīng)，散射子運動的速度導(dǎo)致的在慢時間方向的頻移帶寬取決于速度大小和信號帶寬。當脈沖多普勒采用門較大，此時發(fā)射信號較長，帶寬較窄，如果組織和血管壁靜止或以較慢的速度運動時，在慢時間方向上，傳統(tǒng)的濾波器能獲取較好的濾波效果；但當組織運動較快，或者采樣門較小發(fā)射信號帶寬較寬時，雜波分量的頻移帶寬就容易和血流的頻移帶寬重合，這就導(dǎo)致傳統(tǒng)的濾波器很難有效去除雜波信號。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統(tǒng)。
[0007]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實施方式的脈沖多普勒壁濾波處理方法，所述方法包括以下步驟:S1、在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應(yīng)的IQ信號，以組成每個回波信號對應(yīng)的IQ信號序列；
52、在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；
53、在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列；
54、分別獲取每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)，根據(jù)每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)獲得總包絡(luò)信號，以用于最終的頻譜顯示。
[0008]作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述步驟S2具體包括:
預(yù)設(shè)M個存儲空間，每個存儲空間存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列；
分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。
[0009]作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述步驟S3具體包括:
P1、分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成M組濾波前變換序列；
P2、根據(jù)預(yù)設(shè)的速度閾值、初始發(fā)射信號的重復(fù)掃查頻率、初始發(fā)射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬，獲取所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率；
P3、根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器；
使用所述快時間濾波器分別對M組濾波前變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。
[0010]作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述步驟P3具體包括:
根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬之間的數(shù)值關(guān)系，設(shè)計所述快時間濾波器的系數(shù)，將M組濾波前變換序列分別經(jīng)過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。
[0011]作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述步驟P3具體包括:
分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列；
分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬和所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O;
對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
[0012]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的之一，本發(fā)明一實施方式提供一種脈沖多普勒壁濾波處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:門采樣模塊，用于在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應(yīng)的IQ信號，以組成每個回波信號對應(yīng)的IQ信號序列；
慢時間處理模塊，用于在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；
快時間處理模塊，用于在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列；
輸出模塊，用于分別獲取每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)，根據(jù)每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)獲得總包絡(luò)信號，以用于最終的頻譜顯示。
[0013]作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述慢時間處理模塊還用于:
預(yù)設(shè)M個存儲空間，每個存儲空間存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列；
分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。
[0014]作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述快時間處理模塊還用于:
分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成M組濾波前變換序列； 根據(jù)預(yù)設(shè)的速度閾值、初始發(fā)射信號的重復(fù)掃查頻率、初始發(fā)射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬，獲取所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率；
根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器；
使用所述快時間濾波器分別對M組濾波前變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。
[0015]作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述快時間處理模塊具體用于:
根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬之間的數(shù)值關(guān)系，設(shè)計所述快時間濾波器的系數(shù)，將M組濾波前變換序列分別經(jīng)過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。。
[0016]作為本發(fā)明一實施方式的進一步改進，所述快時間處理模塊具體用于:
分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列；
分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬和所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O;
對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波方法及處理系統(tǒng)，通過對IQ信號在慢時間方向做快速傅里葉變換獲得其頻移分布，以獲得對于每個頻移和截止速度對應(yīng)的信號頻率分量，根據(jù)該頻率分量計算在基帶IQ信號上的截止頻率，從而通過在快時間方向進行該截止頻率的濾波處理，準確濾除低速雜波運動信息，本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波處理方法不僅有效去除了低于速度閾值散射子的運動信息，同時有效保持了高于速度閾值的散射子信息，提高了超聲成像設(shè)備的方便性和使用效率，提升了超聲圖像的質(zhì)量。
【附圖說明】
[0018]圖1是傳統(tǒng)的成像系統(tǒng)的整體模塊示意圖；
圖2是傳統(tǒng)的脈沖多普勒壁濾波處理系統(tǒng)的模塊示意圖圖3是本發(fā)明一實施方式中脈沖多普勒壁濾波處理方法的流程示意圖；
圖4是本發(fā)明一實施方式中脈沖多普勒壁濾波處理系統(tǒng)的模塊示意圖；
圖5A、圖5B是本發(fā)明一具體示例中分別采用傳統(tǒng)的脈沖多普勒壁濾波處理方法與本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的二維FFT分布圖的對比示意圖；
圖5C、圖5D是本發(fā)明一具體示例中分別采用傳統(tǒng)的脈沖多普勒壁濾波處理方法與本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的速度譜圖的對比示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下將結(jié)合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)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)。
[0020]需要說明的是，本發(fā)明主要應(yīng)用于超聲設(shè)備，相應(yīng)的，所述待測物可為待測組織，在此不做詳細贅述。
[0021]結(jié)合圖1所示，多普勒成像系統(tǒng)的模塊示意圖;脈沖多普勒壁濾波過程中；
通過探頭向組織中發(fā)射脈沖信號，所述脈沖信號經(jīng)組織中反射形成超聲信號經(jīng)由探頭換能器的不同基元轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔M信號，通過前放模塊放大，再由A/D數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號;各個不同基元的數(shù)字信號經(jīng)過波束合成模塊，合成為射頻信號;射頻信號經(jīng)過固定頻率的正交解調(diào)后，將正交解調(diào)結(jié)果I/Q信號送入相應(yīng)的處理模塊。
[0022]上述脈沖多普勒壁濾波過程中；發(fā)射脈沖信號的掃查重復(fù)頻率PRF、發(fā)射中心頻率fO為系統(tǒng)預(yù)設(shè)數(shù)值，對數(shù)字信號進行波束合成過程中，需要通過低通濾波器做正交解調(diào)，所述低通濾波器的解調(diào)帶寬B_iq也為系統(tǒng)預(yù)設(shè)閾值。
[0023]結(jié)合圖2所示，傳統(tǒng)的脈沖多普勒(PW)模式成像需經(jīng)過如下過程:
在門門采樣模塊中，將在采樣門里的信號采樣點截出，再將截出的所有采樣點求平均，送入后面的壁濾波模塊，壁濾波一般為高通濾波器，主要用來在慢時間方向上慮除信號中低速運動的組織信號，傳統(tǒng)方法有低階FIR型濾波器、IIR型濾波器和多項式回歸濾波器。在這些濾波器中，投影初始化IIR濾波器和多項式回歸濾波器的性能具有阻帶衰減大、過渡帶窄和不損失數(shù)據(jù)等優(yōu)點，其中投影初始化IIR濾波器的阻帶截止頻率更為靈活多變。壁濾波后的信號，就送入后面的FFT能量計算模塊和雙聲道分離模塊。
[0024]FFT能量計算模塊，對壁濾波后的信號做快速傅里葉變換(FFT)，獲得每個頻移分量的能量大小，再通過動態(tài)范圍壓縮模塊進行對數(shù)壓縮，最后進行頻譜顯示。
[0025]雙聲道分離模塊主要將信號的正負頻譜進行左右聲道分離，再經(jīng)過速率轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)聲卡所需的采樣率，最后進行音頻播放。
[0026]結(jié)合圖3所示，圖3為本發(fā)明一實施方式中脈沖多普勒壁濾波處理方法的流程圖，所述方法包括:
51、在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應(yīng)的IQ信號，以組成每個回波信號對應(yīng)的IQ信號序列；
本發(fā)明一具體示例中，為了方便描述，將每條回波信號上N個采樣點分別對應(yīng)的IQ信號分別以IQ(x，y)表示，所述(x，y)表示采樣點的坐標。
[0027]通常情況下，根據(jù)采樣門大小在相應(yīng)的回波信號上進行采樣，所述采樣門大小以SV表示。
[0028]相應(yīng)的，對于第i個回波信號，i為正整數(shù)，其對應(yīng)的IQ信號序列可表示為: {IQ(l，i)，IQ(2，i)，IQ(3，i)，‘-.1Q(N，i)}
其中，N = 2*SV/c*fs，fs為采樣頻率。
[0029]進一步的，本發(fā)明一實施方式中，所述方法還包括:
52、在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。
[0030]本發(fā)明一具體示例中，預(yù)設(shè)M個存儲空間，每個存儲空間用于存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列；當M個存儲空間全部存儲數(shù)據(jù)后，下一個IQ信號序列需等待最前端存儲空間中的IQ信號序列輸出或清除后，再進行存儲。
[0031]本發(fā)明【具體實施方式】中，在慢時間方向上，選取M組IQ信號序列做FFT變換，
M組IQ信號序列依次為:{ IQ(l，i)，IQ(2，i)，IQ(3，i)，‘-，IQ(N，i)}
{ IQ(l，i+l)，IQ(2，i+l)，IQ(3，i+l)，...，IQ(N，i+l)}
{ IQ(l，i+2)，IQ(2，i+2)，IQ(3，i+2)，"_，IQ(N，i+2)}
{ IQ(I，i+M-1)，IQ(2，i+M-1)，IQ(3，i+M-1)，...，IQ(N,i+M_l)}
分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；
相應(yīng)的，組成的N組慢時間序列依次為:
{ IQ(l，i)，IQ(l，i+l)，IQ(l，i+2)，."，IQ(l，i+M-l)}
{ IQ(2，i)，IQ(2，i+l)，IQ(2，i+2)，‘"，IQ(2，i+M-l)}
{ IQ(3，i)，IQ(3，i+l)，IQ(3，i+2)，‘"，IQ(3，i+M-l)}
{ IQ(N，i)，IQ(N，i+l)，IQ(N，i+2)，‘"，IQ(N，i+M-l)}
對上述N組慢時間變化序列做FFT變換后，獲得N組FFT變化序列依次為:
{ IQ_fft(l,i),IQ_fft(l,i+l),IQ_fft(l,i+2),---,IQ_fft(l,i+M-l)}
{ IQ_fft(2,i),IQ_fft(2,i+l),IQ_fft(2,i+2),---,IQ_fft(2,i+M-1)}
{ IQ_fft(3,i),IQ_fft(3,i+l),IQ_fft(3,i+2),---,IQ_fft(3,i+M-1)}
{ IQ_fft(N,i),IQ_fft(N,i+l),IQ_fft(N,i+2),---,IQ_fft(N,i+M-l)}
進一步的，本發(fā)明一實施方式中，所述方法還包括:
S3、在快時間方向上，分別對對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。
[0032]所述步驟S3具體包括:
P1、分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成M組濾波前變換序列；
本發(fā)明【具體實施方式】中，獲得的M組濾波前變換序列依次為:
{ IQ_fft(l,i),IQ_fft(2,i),IQ_fft(3,i),---,IQ_fft(N,i)}
{ IQ_fft(l,i+l),IQ_fft(2,i+l),IQ_fft(3,i+l),---,IQ_fft(N,i+l)}
{ IQ_fft(l,i+2),IQ_fft(2,i+2),IQ_fft(3,i+2),---,IQ_fft(N,i+2)}
{ IQ_fft(l,i+M-l),IQ_fft(2,i+M-l),IQ_fft(3,i+M-l),---,IQ_fft(N,i+M-l)}
進一步的，所述步驟S3還包括:
P2、根據(jù)預(yù)設(shè)的速度閾值、初始發(fā)射信號的重復(fù)掃查頻率、初始發(fā)射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬，獲取所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率。
[0033]本發(fā)明一具體示例中，所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率frej(i)表示， frej(i) = max( (1-l)/M*PRF*c/(2*abs(Vrej))-fO，_B_iq/2)
其中，PRF表示初始發(fā)射信號的重復(fù)掃查頻率，Vrej表示預(yù)設(shè)速度閾值，f0表示初始發(fā)射信號的中心頻率，B_iq/2表示對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬，abs()表示取絕對值，max()表示取兩者較大值。
[0034]進一步的，所述步驟S3還包括:
P3、根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器；
本發(fā)明其中一種實施方式中，在快時間方向上，對M組濾波前變換序列做時域濾波處理。
[0035]根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬之間的數(shù)值關(guān)系，設(shè)計所述快時間濾波器的系數(shù)。
[0036]若frej(i)不等于_B_iq/2，
則快時間濾波器的上截止頻率B_hp和下截止頻率B_lp分別為:
Bp_lp = -B_iq/2;
Bp_hp = frej(i);
若frej(i)等于_B_iq/2，
則所述快時間濾波器的系數(shù)為O。
[0037]進一步的，將M組濾波前變換序列分別經(jīng)過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。
[0038]所述M組濾波變換序列依次為:
{IQ_fft_f ilterd(I,i),ilterd(2,i),ilterd(3,i)，...，IQ_fft_f ilterd(N,i)}
{IQ_fft_filterd(l，i+1)，ilterd(2，i+1)，IQ_fft_filterd(3,i+1)，...，IQ_fft_filterd(N, i+1)}
{IQ_fft_filterd(l,i+2)，IQ_fft_filterd(2,i+2)，IQ_fft_filterd(3,i+2)，...，IQ_fft_filterd(N, i+2)}
{IQ_fft_filterd(l，i+M-1)，ilterd(2,i+M-1)，IQ_fft_filterd(3,i+M-1)，...，IQ_fft_filterd(N，i+M-1)}
本發(fā)明另一種實施方式中，在快時間方向上，對M組濾波前變換序列做頻域濾波處理。
[0039]分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列；所述M組濾波前FFT變換序列依次為:
{IQ_fft_fast_fft(I，i)，IQ_fft_fast_fft(2，i)，IQ_fft_fast_fft(3，i)，…，IQ_fft_fast_fft(N,i)}
{IQ_fft_fast_fft(l,i+1),IQ_fft_fast_fft(2,i+1),IQ_fft_fast_fft(3,i+1)，...，IQ_fft_fast_fft(N, i+1)}
{IQ_fft_fast_fft(l,i+2),IQ_fft_fast_fft(2,i+2)，IQ_fft_fast_fft(3,i+2)，…，IQ_fft_fast_fft(N, i+2)}
{IQ_fft_fast_fft(l，i+M-1)，IQ_fft_fast_fft(2,i+M-1)，IQ_fft_fast_fft(3,i+M-1)，...，IQ_fft_fast_fft(N,i+M-1)}
分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬和所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O;
對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
[0040]所述M組濾波變換序列依次為:
{IQ_fft_f ilterd(I,i),ilterd(2,i),ilterd(3,i)，...，IQ_fft_f ilterd(N,i)}
{IQ_fft_filterd(l,i+1),ilterd(2,i+1),IQ_fft_filterd(3,i+1)，...，IQ_fft_filterd(N, i+1)}
{IQ_fft_filterd(l,i+2)，IQ_fft_filterd(2,i+2)，IQ_fft_filterd(3,i+2)，...，IQ_fft_filterd(N, i+2)}
{IQ_fft_filterd(l，i+M-1)，ilterd(2,i+M-1)，IQ_fft_filterd(3,i+M-1)，...，IQ_fft_filterd(N，i+M-1)}
進一步的，本發(fā)明一實施方式中，所述方法還包括:
S4、分別獲取每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)，根據(jù)每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)獲得總包絡(luò)信號，以用于最終的頻譜顯示。
[0041 ]本發(fā)明的【具體實施方式】中，根據(jù)每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)獲得總包絡(luò)信號過程中，可以去各組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)的平均值、加權(quán)平均值、最小值、最大值、邊值以及中值作為總包絡(luò)信號，在此不做詳細贅述。
[0042]如下示例中，取各組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)的平均值作為總包絡(luò)信號。
[0043]所述總包絡(luò)信號以Spec_sum(i)表示，貝Ij
Spec_sum(i)=fabs(IQ_fft_filterd(I,i))+fabs(IQ_fft_filterd(2,i))+---+fabs(IQ_fft_filterd (N，i))，
其中i = 0,1，2，…M，fabs()表示分別對每組濾波變換序列求復(fù)數(shù)的包絡(luò)。
[0044]具體的，將獲得的總包絡(luò)信號進行動態(tài)范圍壓縮，最后進行輸出顯示，在此不做詳細贅述。
[0045]結(jié)合圖5A-圖5D所示，圖5A為采用傳統(tǒng)的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的二維FFT分布圖；圖5B為采用本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波處理方法所獲得的二維FFT分布圖；圖5C為采用傳統(tǒng)的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的速度譜圖；圖5D為采用本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的速度譜圖。
[0046]圖5A-圖5D中，采樣門大小SV=0.01m，發(fā)射中心頻率為f0= 5MHz的正弦波，掃查重復(fù)頻率PRF為8KHz，散射子速度分別為 0.lm/s和0.13m/s，Sita = O,Vrej = 0.115m/sο
[0047]通過圖5A-圖5D可知:傳統(tǒng)脈沖多普勒壁濾波處理方法不僅沒有有效濾除低于速度閾值的散射子的運動信息，還削弱了高于速度閾值散射子的信息，本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波處理方法不僅有效去除了低于速度閾值散射子的運動信息，同時有效保持了高于速度閾值的散射子信息。
[0048]結(jié)合圖4所示，本發(fā)明一實施方式中提供的脈沖多普勒壁濾波處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:門采樣模塊100、慢時間處理模塊200、快時間處理模塊300、輸出模塊400。
[0049]門采樣模塊100用于在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應(yīng)的IQ信號，以組成每個回波信號對應(yīng)的IQ信號序列；
本發(fā)明一具體示例中，為了方便描述，將每條回波信號上N個采樣點分別對應(yīng)的IQ信號分別以IQ(x，y)表示，所述(x，y)表示采樣點的坐標。
[0050]通常情況下，根據(jù)采樣門大小在相應(yīng)的回波信號上進行采樣，所述采樣門大小以SV表示。
[0051]相應(yīng)的，對于第i個回波信號，i為正整數(shù)，其對應(yīng)的IQ信號序列可表示為: {IQ(l，i)，IQ(2，i)，IQ(3，i)，‘-.1Q(N，i)}
其中，N = 2*SV/c*fs，fs為采樣頻率。
[0052]進一步的，本發(fā)明一實施方式中，慢時間處理模塊200用于:在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。
[0053]本發(fā)明一具體示例中，慢時間處理模塊200預(yù)設(shè)M個存儲空間，每個存儲空間用于存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列；當M個存儲空間全部存儲數(shù)據(jù)后，下一個IQ信號序列需等待最前端存儲空間中的IQ信號序列輸出或清除后，再進行存儲。
[0054]本發(fā)明【具體實施方式】中，在慢時間方向上，慢時間處理模塊200用于選取M組IQ信號序列做FFT變換，
M組IQ信號序列依次為:
{ IQ(l，i)，IQ(2，i)，IQ(3，i)，‘-，IQ(N，i)}
{ IQ(l，i+l)，IQ(2，i+l)，IQ(3，i+l)，...，IQ(N，i+l)}
{ IQ(l，i+2)，IQ(2，i+2)，IQ(3，i+2)，"_，IQ(N，i+2)}
{ IQ(I，i+M-1)，IQ(2，i+M-1)，IQ(3，i+M-1)，...，IQ(N,i+M_l)}
慢時間處理模塊200還用于分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；
相應(yīng)的，組成的N組慢時間序列依次為:
{ IQ(l，i)，IQ(l，i+l)，IQ(l，i+2)，."，IQ(l，i+M-l)}
{ IQ(2，i)，IQ(2，i+l)，IQ(2，i+2)，‘"，IQ(2，i+M-l)}
{ IQ(3，i)，IQ(3，i+l)，IQ(3，i+2)，‘"，IQ(3，i+M-l)}
{ IQ(N，i)，IQ(N，i+l)，IQ(N，i+2)，‘"，IQ(N，i+M-l)}
慢時間處理模塊200對上述N組慢時間變化序列做FFT變換后，獲得N組FFT變化序列依次為:
{ IQ_fft(2,i),IQ_fft(2,i+1),IQ_fft(2,i+2),???,IQ_fft(2,i+M-1)}
{ IQ_fTt(3，i)，IQ_fTt(3，i+l)，IQ_fTt(3，i+2)，‘"，IQ_fft(3，i+M-l)}
{ IQ_fft(N,i),IQ_fft(N,i+l),IQ_fft(N,i+2),---,IQ_fft(N,i+M-l)}
進一步的，本發(fā)明一實施方式中，快時間處理模塊300用于:在快時間方向上，分別對對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。
[0055]快時間處理模塊300具體用于:分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成M組濾波前變換序列；
本發(fā)明【具體實施方式】中，獲得的M組濾波前變換序列依次為:
{ IQ_fft(l,i),IQ_fft(2,i),IQ_fft(3,i),---,IQ_fft(N,i)}
{ IQ_fft(l,i+l),IQ_fft(2,i+l),IQ_fft(3,i+l),---,IQ_fft(N,i+l)}
{ IQ_fft(l,i+2),IQ_fft(2,i+2),IQ_fft(3,i+2),---,IQ_fft(N,i+2)}
{ IQ_fft(l,i+M-l),IQ_fft(2,i+M-l),IQ_fft(3,i+M-l),---,IQ_fft(N,i+M-l)}
進一步的，快時間處理模塊300還用于:根據(jù)預(yù)設(shè)的速度閾值、初始發(fā)射信號的重復(fù)掃查頻率、初始發(fā)射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬，獲取所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率。
[0056]本發(fā)明一具體示例中，所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率frej(i)表示， frej(i) = max( (1-l)/M*PRF*c/(2*abs(Vrej))-fO，_B_iq/2)
其中，PRF表示初始發(fā)射信號的重復(fù)掃查頻率，Vrej表示預(yù)設(shè)速度閾值，f0表示初始發(fā)射信號的中心頻率，B_iq/2表示對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬，abs()表示取絕對值，max()表示取兩者較大值。
[0057]進一步的，快時間處理模塊300還用于:根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器；
本發(fā)明其中一種實施方式中，在快時間方向上，快時間處理模塊300用于對M組濾波前變換序列做時域濾波處理。
[0058]根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬之間的數(shù)值關(guān)系，設(shè)計所述快時間濾波器的系數(shù)。
[0059]若frej(i)不等于_B_iq/2，
則快時間濾波器的上截止頻率B_hp和下截止頻率B_lp分別為:
Bp_lp = -B_iq/2;
Bp_hp = frej(i);
若frej(i)等于_B_iq/2，
則所述快時間濾波器的系數(shù)為O。
[0060]進一步的，快時間處理模塊300用于將M組濾波前變換序列分別經(jīng)過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。
[0061 ]所述M組濾波變換序列依次為:
{IQ_fft_f ilterd(I,i),ilterd(2,i),ilterd(3,i)，...，IQ_fft_f ilterd(N,i)}
{IQ_fft_filterd(l,i+1),ilterd(2,i+1),IQ_fft_filterd(3,i+1)，...，IQ_fft_filterd(N, i+1)}
{IQ_fft_filterd(l,i+2)，IQ_fft_filterd(2,i+2)，IQ_fft_filterd(3,i+2)，...，IQ_fft_filterd(N, i+2)}{IQ_fft_filterd(l，i+M-1)，ilterd(2,i+M-1)，IQ_fft_filterd(3,i+M-1)，...，IQ_fft_filterd(N，i+M-1)}
本發(fā)明另一種實施方式中，在快時間方向上，快時間處理模塊300用于對M組濾波前變換序列做頻域濾波處理。
[0062]分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列；所述M組濾波前FFT變換序列依次為:
{IQ_fft_fast_fft(I，i)，IQ_fft_fast_fft(2，i)，IQ_fft_fast_fft(3，i)，…，IQ_fft_fast_fft(N,i)}
{IQ_fft_fast_fft(l,i+1),IQ_fft_fast_fft(2,i+1),IQ_fft_fast_fft(3,i+1)，...，IQ_fft_fast_fft(N, i+1)}
{IQ_fft_fast_fft(l,i+2),IQ_fft_fast_fft(2,i+2)，IQ_fft_fast_fft(3,i+2)，…，IQ_fft_fast_fft(N, i+2)}
{IQ_fft_fast_fft(l，i+M-1)，IQ_fft_fast_fft(2,i+M-1)，IQ_fft_fast_fft(3,i+M-1)，...，IQ_fft_fast_fft(N,i+M-1)}
快時間處理模塊300還用于分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬和所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O;
對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
[0063]所述M組濾波變換序列依次為:
{IQ_fft_f ilterd(I,i),ilterd(2,i),ilterd(3,i)，...，IQ_fft_f ilterd(N,i)}
{IQ_fft_filterd(l,i+1),ilterd(2,i+1),IQ_fft_filterd(3,i+1)，...，IQ_fft_filterd(N, i+1)}
{IQ_fft_filterd(l,i+2)，IQ_fft_filterd(2,i+2)，IQ_fft_filterd(3,i+2)，...，IQ_fft_filterd(N, i+2)}
{IQ_fft_filterd(l，i+M-1)，ilterd(2,i+M-1)，IQ_fft_filterd(3,i+M-1)，...，IQ_fft_filterd(N，i+M-1)}
進一步的，本發(fā)明一實施方式中，輸出模塊400用于:分別獲取每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)，根據(jù)每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)獲得總包絡(luò)信號，以用于最終的頻譜顯不O
[0064]本發(fā)明的【具體實施方式】中，根據(jù)每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)獲得總包絡(luò)信號過程中，可以去各組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)的平均值、加權(quán)平均值、最小值、最大值、邊值以及中值作為總包絡(luò)信號，在此不做詳細贅述。
[0065]如下示例中，取各組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)的平均值作為總包絡(luò)信號。[ΟΟ??] 所述總包絡(luò)信號以Spec_sum(i)表示，貝丨J
Spec_sum(i)=fabs(IQ_fft_filterd(I,i))+fabs(IQ_fft_filterd(2,i))+---+fabs(IQ_fft_filterd (N，i))， 其中i = 0,1,2，…M，fabs()表示分別對每組濾波變換序列求復(fù)數(shù)的包絡(luò)。
[0067]具體的，所述系統(tǒng)還包括動態(tài)壓縮模塊以及顯示模塊，所述動態(tài)壓縮模塊將獲得的總包絡(luò)信號進行動態(tài)范圍壓縮，所述顯示模塊用于對經(jīng)過動態(tài)壓縮模塊處理的數(shù)據(jù)結(jié)果輸出顯示，在此不做詳細贅述。
[0068]所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)中模塊的具體工作過程，可以參考前述方法實施方式中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0069]綜上所述，本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波方法及處理系統(tǒng)，通過對IQ信號在慢時間方向做快速傅里葉變換獲得其頻移分布，以獲得對于每個頻移和截止速度對應(yīng)的信號頻率分量，根據(jù)該頻率分量計算在基帶IQ信號上的截止頻率，從而通過在快時間方向進行該截止頻率的濾波處理，準確濾除低速雜波運動信息，本發(fā)明的脈沖多普勒壁濾波處理方法不僅有效去除了低于速度閾值散射子的運動信息，同時有效保持了高于速度閾值的散射子信息;提高了超聲成像設(shè)備的方便性和使用效率，提升了超聲圖像的質(zhì)量。
[0070]為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種模塊分別描述。當然，在實施本申請時可以把各模塊的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現(xiàn)。
[0071]通過以上的實施方式的描述可知，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本申請可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)?；谶@樣的理解，本申請的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以保存在保存介質(zhì)中，如R0M/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設(shè)備(可以是個人計算機，信息推送服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本申請各個實施方式或者實施方式的某些部分所述的方法。
[0072]以上所描述的裝置實施方式僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的模塊可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可以是或者也可以不是物理模塊，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網(wǎng)絡(luò)模塊上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現(xiàn)本實施方式方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實施。
[0073]本申請可以在由計算機執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等等。也可以在分布式計算環(huán)境中實踐本申請，在這些分布式計算環(huán)境中，由通過通信網(wǎng)絡(luò)而被連接的遠程處理設(shè)備來執(zhí)行任務(wù)。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括保存設(shè)備在內(nèi)的本地和遠程計算機保存介質(zhì)中。
[0074]應(yīng)當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
[0075]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應(yīng)的IQ信號，以組成每個回波信號對應(yīng)的IQ信號序列； 52、在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列； 53、在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列； 54、分別獲取每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)，根據(jù)每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)獲得總包絡(luò)信號，以用于最終的頻譜顯示。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括: 預(yù)設(shè)M個存儲空間，每個存儲空間存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列； 分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括: Pl、分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成M組濾波前變換序列； P2、根據(jù)預(yù)設(shè)的速度閾值、初始發(fā)射信號的重復(fù)掃查頻率、初始發(fā)射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬，獲取所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率； P3、根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器； 使用所述快時間濾波器分別對M組濾波前變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述步驟P3具體包括:根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬之間的數(shù)值關(guān)系，設(shè)計所述快時間濾波器的系數(shù)，將M組濾波前變換序列分別經(jīng)過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述步驟P3具體包括: 分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列； 分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬和所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O; 對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。6.一種脈沖多普勒壁濾波處理系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 門采樣模塊，用于在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應(yīng)的IQ信號，以組成每個回波信號對應(yīng)的IQ信號序列； 慢時間處理模塊，用于在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列； 快時間處理模塊，用于在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列； 輸出模塊，用于分別獲取每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)，根據(jù)每組濾波變換序列對應(yīng)的復(fù)數(shù)包絡(luò)獲得總包絡(luò)信號，以用于最終的頻譜顯示。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的脈沖多普勒壁濾波處理系統(tǒng)，其特征在于，所述慢時間處理模塊還用于: 預(yù)設(shè)M個存儲空間，每個存儲空間存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列； 分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的脈沖多普勒壁濾波處理系統(tǒng)，其特征在于，所述快時間處理模塊還用于: 分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數(shù)據(jù)，組成M組濾波前變換序列； 根據(jù)預(yù)設(shè)的速度閾值、初始發(fā)射信號的重復(fù)掃查頻率、初始發(fā)射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬，獲取所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率； 根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器； 使用所述快時間濾波器分別對M組濾波前變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脈沖多普勒壁濾波處理系統(tǒng)，其特征在于，所述快時間處理模塊具體用于:根據(jù)所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬之間的數(shù)值關(guān)系，設(shè)計所述快時間濾波器的系數(shù)，將M組濾波前變換序列分別經(jīng)過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的脈沖多普勒壁濾波處理系統(tǒng)，其特征在于，所述快時間處理模塊具體用于: 分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列； 分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調(diào)以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調(diào)帶寬和所述預(yù)設(shè)速度閾值對應(yīng)的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O; 對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
【文檔編號】G06K9/00GK105919625SQ201610357221
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月26日
【發(fā)明人】郭建軍, 陳惠人
【申請人】飛依諾科技(蘇州)有限公司