專利名稱：超聲波成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波成像方法和設(shè)備，更具體地說，涉及用超聲波束依次逐條聲線地重復(fù)掃描物體內(nèi)部以接收回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀用的超聲波成像方法和設(shè)備。
圖像的清晰度隨掃描聲線的密度而變化。聲線密度越大，清晰度越好。聲線密度越小，清晰度越差?；芈晱?qiáng)度的表示范圍隨著回聲接收的動態(tài)范圍而變化。隨著動態(tài)范圍增大，表示范圍增大；而隨著動態(tài)范圍縮小，表示范圍減小。圖像的信噪比(SNR)隨著幀平均強(qiáng)度而變化。隨著幀平均強(qiáng)度上升，信噪比改善；而隨著幀平均強(qiáng)度降低，信噪比減小。
超聲波成像設(shè)備的用戶要針對每個成像目的適當(dāng)?shù)卣{(diào)整聲線密度、動態(tài)范圍、幀平均強(qiáng)度等之后才進(jìn)行成像。但是，既然這樣的調(diào)整在很大程度上取決于各用戶的技巧，因此并非每個用戶都能在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行成像。
(1)按照解決上述問題的一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像方法，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括以下步驟每次獲得一個新的圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；隨著所述相關(guān)值的增大而增大掃描的聲線密度，并隨著所述相關(guān)值的減小而降低掃描的聲線密度。
(2)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新的圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；和聲線密度調(diào)整裝置，用以隨著所述相關(guān)值的增大而增大掃描的所述聲線密度，并隨著所述相關(guān)值的減小而降低掃描的所述聲線密度。
在本發(fā)明(1)和(2)所描述的方面中，每次獲得新圖像幀時計(jì)算新圖像幀和前一圖像幀之間的相關(guān)值，隨著相關(guān)值的增大而加大掃描的聲線密度，并隨著相關(guān)值的降低而減小聲線密度。
該兩圖像幀之間的差別越小，亦即圖像的時間變化越小，相關(guān)值就越大。因此，通過增大聲線密度，以改善圖像的清晰度，對于緩慢移動的物體，可以獲得精確的成像。
另一方面，兩圖像幀之間的差別越大，亦即圖像的時間變化越大，相關(guān)值就越小。因此，通過減小聲線密度，以增大圖像的幀速率，對于快速移動的物體，可以獲得時間分辨率良好的成像。
(3)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像方法，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括以下步驟每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；隨著相關(guān)值的增大而增大回聲接收的動態(tài)范圍，并隨著相關(guān)值的減小而縮小回聲接收的動態(tài)范圍。
(4)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；和動態(tài)范圍調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而加大回聲接收的動態(tài)范圍，并隨著相關(guān)值的減小而縮小回聲接收的動態(tài)范圍。
在本發(fā)明(3)和(4)所描述的方面中，每次獲得新圖像幀時計(jì)算新圖像幀和前一圖像幀之間的相關(guān)值，隨著相關(guān)值增大而加大回聲接收的動態(tài)范圍，并隨著相關(guān)值的降低而縮小回聲接收的動態(tài)范圍。
兩圖像幀之間的差別越小，亦即圖像的時間變化越小，相關(guān)值就越大。因此，通過加大動態(tài)范圍，以加大回聲強(qiáng)度的表示范圍，對于緩慢移動的物體，可以獲得精確的成像。
另一方面，兩圖像幀之間的差別越大，亦即圖像的時間變化越大，相關(guān)值就越小。因此，通過縮小動態(tài)范圍，以縮小回聲強(qiáng)度的表示范圍，對于快速移動的物體，可以獲得簡化的成像。
(5)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像方法，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括以下步驟每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；隨著相關(guān)值增大而提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，并隨著相關(guān)值減小而降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
(6)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；和幀平均調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，并隨著相關(guān)值的減小而降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
在本發(fā)明(5)和(6)所描述的方面中，每次獲得新圖像幀時計(jì)算新圖像幀和前一圖像幀之間的相關(guān)值，隨著相關(guān)值的增大而提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，并隨著相關(guān)值的降低而降低。
兩圖像幀之間的差別越小，亦即圖像的時間變化越小，相關(guān)值就越大。因此，通過提高幀平均強(qiáng)度，以改善圖像的信噪比，對于緩慢移動的物體可以獲得精確的成像。
另一方面，兩圖像幀之間的差別越大，亦即圖像的時間變化越大，相關(guān)值就越小。因此，通過降低幀平均強(qiáng)度，以改善變化的響應(yīng)性，可以為快速移動的物體獲得時間分辨率良好的成像。
(7)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像方法，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括以下步驟每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；隨著相關(guān)值的增大而提高掃描的聲線密度，并隨著相關(guān)值的減小而降低掃描的聲線密度，隨著相關(guān)值的增大而加大回聲接收的動態(tài)范圍，而隨著相關(guān)值的減小而縮小回聲接收的動態(tài)范圍。
(8)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；聲線密度調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而提高掃描的聲線密度，并隨著相關(guān)值的減小而降低掃描的聲線密度；和動態(tài)范圍調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而加大回聲接收的動態(tài)范圍，并隨著相關(guān)值的減小而縮小回聲接收的動態(tài)范圍。
在本發(fā)明(7)和(8)所描述的方面中，每次獲得新圖像幀時計(jì)算新圖像幀和前一圖像幀之間的相關(guān)值，隨著相關(guān)值增大而提高掃描的聲線密度并加大回聲接收的動態(tài)范圍，而且隨著相關(guān)值的減小而降低掃描的聲線密度并縮小回聲接收的動態(tài)范圍。
因此，提高聲線密度以改善圖像清晰度，并加大回聲接收的動態(tài)范圍以加大回聲強(qiáng)度的表示范圍，可以為緩慢移動的物體獲得精確的成像。
另外，降低聲線密度以提高圖像的幀速率，并縮小回聲接收的動態(tài)范圍以縮小回聲強(qiáng)度的表示范圍，可以為快速移動的物體獲得時間分辨率良好的簡化成像。
(9)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像方法，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括以下步驟每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；隨著相關(guān)值的增大而提高掃描的聲線密度，并隨著相關(guān)值減小而降低掃描的聲線密度；隨著相關(guān)值的增大而提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，而隨著相關(guān)值的減小而降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
(10)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；聲線密度調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而提高掃描的聲線密度，并隨著相關(guān)值的減小而降低掃描的聲線密度；和幀平均調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，并隨著相關(guān)值的減小而降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
在本發(fā)明(9)和(10)所描述的方面中，每次獲得新圖像幀時計(jì)算新圖像幀和前一圖像幀之間的相關(guān)值，隨著相關(guān)值的增大而提高掃描的聲線密度并提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，而且隨著相關(guān)值的減小而降低掃描的聲線密度并降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
因此，提高聲線密度以改善圖像清晰度，并提高幀平均強(qiáng)度以改善圖像的信噪比，可以為緩慢移動的物體獲得精確的成像。
另外，降低聲線密度以提高圖像的幀速率，并降低幀平均強(qiáng)度以改善變化的響應(yīng)性，可以為快速移動的物體獲得時間分辨率良好的成像。
(11)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像方法，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括以下步驟每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；隨著相關(guān)值增大而加大回聲接收的動態(tài)范圍，并隨著相關(guān)值的減小而縮小回聲接收的動態(tài)范圍；隨著相關(guān)值的增大而提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，而隨著相關(guān)值的縮小而降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
(12)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；動態(tài)范圍調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而加大回聲接收的動態(tài)范圍，并隨著相關(guān)值的減小而縮小回聲接收的動態(tài)范圍；和幀平均調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，并隨著相關(guān)值的減小而降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
在本發(fā)明(11)和(12)所描述的方面中，每次獲得新圖像幀時計(jì)算新圖像幀和前一圖像幀之間的相關(guān)值，隨著相關(guān)值的增大而加大回聲接收的動態(tài)范圍并提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，而且隨著相關(guān)值的減小而縮小動態(tài)范圍并降低幀平均強(qiáng)度。
因此，加大動態(tài)范圍以加大回聲強(qiáng)度的表示范圍，并提高幀平均強(qiáng)度以改善圖像的信噪比，可以為緩慢移動的物體獲得精確的成像。
另外，縮小動態(tài)范圍以縮小回聲強(qiáng)度的表示范圍，并降低幀平均強(qiáng)度以改善變化的響應(yīng)性，可以為快速移動的物體獲得時間分辨率良好的簡化成像。
(13)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像方法，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括以下步驟每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；隨著相關(guān)值增大而提高掃描的聲線密度，并隨著相關(guān)值的減小而降低掃描的聲線密度；隨著相關(guān)值的增大而加大回聲接收的動態(tài)范圍，而隨著相關(guān)值的減小而縮小回聲接收的動態(tài)范圍；隨著相關(guān)值的增大而提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，而隨著相關(guān)值的減小而降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
(14)按照解決上述問題的另一個方面，本發(fā)明是一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；聲線密度調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而提高掃描的聲線密度，并隨著相關(guān)值的減小而降低掃描的聲線密度；動態(tài)范圍調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而加大回聲接收的動態(tài)范圍，并隨著相關(guān)值的減小而縮小回聲接收的動態(tài)范圍；和幀平均調(diào)整裝置，用以隨著相關(guān)值的增大而提高圖像幀的幀平均強(qiáng)度，而隨著相關(guān)值的減小而降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
在本發(fā)明(13)和(14)所描述的方面中，每次獲得新圖像幀時計(jì)算新圖像幀和前一圖像幀之間的相關(guān)值，隨著相關(guān)值的增大而提高掃描的聲線密度、加大回聲接收的動態(tài)范圍，并提高幀平均強(qiáng)度，而且隨著相關(guān)值的減小而降低聲線密度、縮小動態(tài)范圍，并提高幀平均強(qiáng)度。
因此，提高聲線密度以改善圖像清晰度，加大動態(tài)范圍以加大回聲強(qiáng)度的表示范圍，并提高幀平均強(qiáng)度以改善圖像的信噪比，可以為緩慢移動的物體獲得精確的成像。
另外，降低聲線密度以提高圖像的幀速率，縮小動態(tài)范圍以縮小回聲強(qiáng)度的表示范圍，并降低幀平均強(qiáng)度以改善變化的響應(yīng)性，可以為快速移動的物體獲得時間分辨率良好的簡化成像。
計(jì)算相關(guān)值用的圖像幀最好是對多個依次出現(xiàn)的圖像幀進(jìn)行平均而獲得的圖像幀，因?yàn)橄嚓P(guān)值的穩(wěn)定性得以改善。
正如上面詳細(xì)描述的，本發(fā)明提供一種便于在適當(dāng)?shù)臈l件下成像的超聲波成像方法和設(shè)備。
參照附圖，從對本發(fā)明推薦實(shí)施例的以下描述中，不難看出本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點(diǎn)。
如

圖1所示，本設(shè)備具有超聲波探頭2。超聲波探頭2具有超聲波換能器陣列(未示出)。各超聲波換能器是由諸如PZT(鉛的鋯酸鹽鈦酸鹽[Pb-Zr-Ti])陶瓷的壓電材料制成。超聲波探頭2使用時由用戶頂住物體4。
超聲波探頭2連接到收發(fā)部分6。收發(fā)部分6向超聲波探頭2提供驅(qū)動信號以發(fā)射超聲波。它還接收由超聲波探頭2捕獲的回聲信號。
圖2表示收發(fā)部分6的方框圖。如圖所示，收發(fā)部分6具有發(fā)射定時產(chǎn)生裝置602。發(fā)射定時產(chǎn)生裝置602定期地產(chǎn)生發(fā)射定時信號，并把該信號輸入發(fā)射波束形成器604。
發(fā)射波束形成器604用于發(fā)射波束的形成，涉及根據(jù)發(fā)射定時信號為在某個方向上形成超聲波束而產(chǎn)生波束形成信號。波束形成信號包括多個給出與方向?qū)?yīng)的各個時間差的驅(qū)動信號。波束形成由后述的控制部分18控制。發(fā)射波束形成器604把波束形成信號輸入發(fā)射/接收切換裝置606。
發(fā)射/接收切換裝置606把波束形成信號輸入超聲波換能器陣列。構(gòu)成超聲波換能器陣列中的發(fā)射孔徑的多個超聲波換能器產(chǎn)生具有與驅(qū)動信號中的時間差對應(yīng)的各自相位差的超聲波。通過超聲波的波前合成，沿著某個方向的聲線生成超聲波束。
發(fā)射/接收切換裝置606與接收波束形成器610連接。發(fā)射/接收切換裝置606把超聲波換能起陣列中的接收孔徑捕獲的回聲信號輸入接收波束形成器610。接收波束形成器610用以為發(fā)射用的聲線對應(yīng)的接收完成波束形成，它涉及賦予多個所接收的回聲時間差，以便調(diào)整它們的相位，然后把回聲相加，以便沿著某個方向的一條聲線形成回聲接收信號。接收波束的形成由后述的控制部分18控制。
超聲波束的發(fā)射按照發(fā)射定時產(chǎn)生裝置602所產(chǎn)生的發(fā)射定時信號以一定的時間間隔重復(fù)。與定時同步，發(fā)射波束形成器604與接收波束形成器610把聲線的方向改變預(yù)定的量。這樣，用聲線依次掃描物體4的內(nèi)部。具有這樣配置的收發(fā)部分6執(zhí)行示例的掃描，如圖3所示。具體地說，在Z方向上用從發(fā)射點(diǎn)200延伸的聲線202在θ方向上掃描出一個扇形二維區(qū)域206，并進(jìn)行所謂扇形掃描。
當(dāng)利用一部分超聲波換能器陣列形成發(fā)射和接收孔徑時，可以沿著陣列依次地移動孔徑來執(zhí)行示例于圖4的掃描。具體地說，通過沿著線性軌跡204平移發(fā)射點(diǎn)200在Z方向上發(fā)出的聲線202，在X方向上掃描出一個矩形的二維區(qū)域206，并進(jìn)行所謂線性掃描。
不難理解，當(dāng)超聲波換能器陣列是沿著超聲波發(fā)射的方向上突出的弧形而形成的所謂凸陣列時，通過完成類似于線性掃描的聲線掃描，并沿著類似于示例于圖5的弧形軌跡204移動發(fā)射點(diǎn)200，即可在θ方向上掃描出部分呈扇形的二維區(qū)域206，并進(jìn)行所謂凸掃描。
這樣的掃描在后述的控制部分18的控制下重復(fù)。在掃描二維區(qū)域206的過程中聲線的密度是可變的。在控制裝置18的控制下，通過發(fā)射波束形成器604和接收波束形成器610改變聲線密度。包括控制部分18、發(fā)射波束形成器604和接收波束形成器610的部分是按照本發(fā)明的聲線密度調(diào)整裝置的一個實(shí)施例。
圖像的清晰度隨著聲線密度改變而改變。具體地說，聲線密度變密，圖像清晰度得到改善。而聲線密度變稀，圖像清晰度降低。另外，幀速率隨著聲線密度改變而改變。聲線的密度與幀速率成反比。這樣，幀速率隨著聲線密度的增大而降低，并隨著聲線密度的降低而增大。
收發(fā)部分6連接到B模式處理部分10。收發(fā)部分6輸出的回聲接收信號輸入到B模式處理部分10。
B模式處理部分10用來產(chǎn)生B模式圖像數(shù)據(jù)。如圖6所示，B模式處理部分10包括范圍調(diào)整裝置102、對數(shù)放大裝置104和包絡(luò)線檢測部分106。
范圍調(diào)整裝置102在后述的控制部分18的控制下調(diào)整輸入信號的動態(tài)范圍。增大該動態(tài)范圍，回聲強(qiáng)度的表示范圍增大；縮小該動態(tài)范圍，回聲強(qiáng)度的表示范圍便縮小。包括控制部分18和范圍調(diào)整裝置102的部分是按照本發(fā)明的動態(tài)范圍調(diào)整裝置的一個實(shí)施例。
B模式處理部分10在范圍調(diào)整裝置102處調(diào)整回聲接收信號的輸入范圍；對數(shù)放大裝置104對回聲接收信號進(jìn)行對數(shù)放大；包絡(luò)線檢測裝置106檢測其包絡(luò)線，以便獲得指示聲線上每一個反射點(diǎn)上的回聲強(qiáng)度的信號，亦即A范圍信號；并利用每一瞬間A范圍信號的振幅作為亮度來產(chǎn)生B模式圖像數(shù)據(jù)。B模式處理部分10連接到圖像處理部分14。圖像處理部分14根據(jù)B模式處理部分10提供的數(shù)據(jù)產(chǎn)生B模式圖像。
如圖7所示，圖像處理部分14具有中央處理單元(CPU)140。CPU 140通過總線142連接到主存儲器144、外部存儲器146、控制接口148、輸入數(shù)據(jù)存儲器152、數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換器(DSC)154、圖像存儲器156和顯示存儲器158。
外部存儲器146儲存由CPU 140執(zhí)行的程序。它還存儲程序執(zhí)行時CPU 140用的幾種類型的數(shù)據(jù)。
通過把執(zhí)行程序從外部存儲器146裝入主存儲器144，CPU 140進(jìn)行預(yù)定的圖像處理。在程序的執(zhí)行過程中，CPU 140通過控制部分接口148與后述的控制部分18交換控制信號。
B模式處理部分10為每一條聲線提供的B模式圖像數(shù)據(jù)存儲在輸入數(shù)據(jù)存儲器152中。輸入數(shù)據(jù)存儲器152中的數(shù)據(jù)在DSC 154上掃描轉(zhuǎn)換，并作為圖像幀寫入圖像存儲器156。
CPU 140對圖像存儲器156中的圖像幀完成幀平均。幀平均是指對把圖像幀中像素值設(shè)置為貫穿多個依次出現(xiàn)的幀的平均值的操作。隨著平均的圖像幀的數(shù)目增多，平均的程度加大，信噪比得以改善。另一方面，圖像幀的數(shù)目減少，平均的程度減小，對圖像時間改變的響應(yīng)性得以改善。平均的程度在這里有時亦稱幀平均強(qiáng)度。
幀平均之后圖像幀寫入顯示存儲器158。寫入顯示存儲器158的圖像幀輸出到后述的顯示部分16。
每當(dāng)最新的圖像幀寫入圖像存儲器156時，CPU 140還計(jì)算前一次掃描獲得圖像幀與最新的圖像幀之間的二維互相關(guān)。CPU 140是按照本發(fā)明的相關(guān)值計(jì)算裝置的一個實(shí)施例。
另外，CPU 140把所得的相關(guān)值與前一個相關(guān)值比較，并根據(jù)與前一個相關(guān)值的比較結(jié)果調(diào)整幀平均強(qiáng)度。具體地說，相關(guān)值增大時，提高幀平均強(qiáng)度，而相關(guān)值減小時，降低幀平均強(qiáng)度。CPU 140是按照本發(fā)明的幀平均調(diào)整裝置的一個實(shí)施例。
相關(guān)值隨著幀之間圖像差異的縮小而增大，并隨著該差異的增大而縮小。幀之間圖像差異是由圖像的運(yùn)動而引起的，而圖像的運(yùn)動是由物體4或超聲波探頭2的運(yùn)動引起的。因此，相關(guān)值隨著物體4或超聲波探頭2的運(yùn)動的縮小而增大，并隨著物體4或超聲波探頭2的運(yùn)動的增大而縮小。
因此，相關(guān)值增大時，提高幀平均強(qiáng)度以改善運(yùn)動較小的圖像的信噪比；而相關(guān)值減小時，降低幀平均強(qiáng)度以改善運(yùn)動較大的圖像對時間變化的響應(yīng)性。
應(yīng)該指出，最新的圖像幀在計(jì)算相關(guān)值之前可能已經(jīng)經(jīng)受某種程度的幀平均，于是相關(guān)值的計(jì)算是在這樣的幀平均后的圖像幀和以前的經(jīng)受了類似的幀平均的圖像幀之間進(jìn)行。通過這樣的過程，相關(guān)值的穩(wěn)定性可以得到改善。
圖像處理部分14連接到顯示部分16。顯示部分16從圖像處理部分14獲得圖像信號，并根據(jù)圖像信號顯示圖像。顯示部分16包括圖形顯示器或使用能夠顯示彩色圖像的CRT(陰極顯像管)的類似的顯示器。
收發(fā)部分6、B模式處理部分10、圖像處理部分14和顯示部分16與控制部分18連接?？刂撇糠?8向這些部分提供控制信號以控制它們的操作?？刂撇糠?8從被控制部分接收幾種類型的信號。B模式操作是在控制部分18的控制下執(zhí)行的。
圖像處理部分14提供給控制部分18的信號包括指示相關(guān)值增/減的信號?？刂撇糠?8根據(jù)指示相關(guān)值增/減的信號控制收發(fā)部分6中發(fā)射波束形成器604和接收波束形成器610的聲線密度。具體地說，根據(jù)指示相關(guān)值增大的信號提高聲線密度，以改善運(yùn)動較小的圖像的清晰度。類似地，根據(jù)指示相關(guān)值減小的信號降低聲線密度，以便為運(yùn)動較大的圖像增大幀速率。
控制部分18還根據(jù)指示相關(guān)值增/減的信號控制B模式處理部分10中的范圍調(diào)整裝置102的動態(tài)范圍。具體地說，根據(jù)指示相關(guān)值增大的信號加大動態(tài)范圍以加大運(yùn)動較小的圖像的回聲強(qiáng)度的表現(xiàn)范圍，并根據(jù)指示相關(guān)值縮小的信號縮小動態(tài)范圍以縮小運(yùn)動較大的圖像的回聲強(qiáng)度的表現(xiàn)范圍。
如圖8所示，控制部分18具有CPU 180。CPU 180通過總線182連接到主存儲器184、外部存儲器186、操作部分接口188、收發(fā)部分接口192、B模式處理部分接口192、圖像處理部分接口196和顯示部分接口198。
外部存儲器186儲存由CPU 180執(zhí)行的程序。它還儲存在程序執(zhí)行過程中由CPU 180使用的幾種類型的數(shù)據(jù)。
CPU 180通過把執(zhí)行程序從外部存儲器186裝入主存儲器184來完成預(yù)定的控制。在程序執(zhí)行過程中，CPU 180通過操作部分接口188-顯示部分接口198與幾個部分交換控制信號。
控制部分18連接到操作部分20。操作部分20由用戶操作，部分20向控制部分18輸入適當(dāng)?shù)闹噶詈托畔?。操作部?0包括，例如，鍵盤、指向裝置和其他操作裝置。
現(xiàn)將描述本裝置的操作。用戶用超聲波探頭2頂住物體4的要求部分，并操作操作部分20以完成成像。這樣，B模式成像在控制部分18的控制下完成。
圖9表示本裝置操作的流程圖。如圖所示，在步驟902完成一次掃描。具體地說，收發(fā)部分6依次逐條聲線地掃描物體4的內(nèi)部，并每次都通過超聲波探頭2接收回聲。此時掃描的聲線密度設(shè)置為預(yù)訂初始值或缺省值。
B模式處理部分10在范圍調(diào)整裝置102的動態(tài)范圍內(nèi)在對數(shù)放大器104上對收發(fā)部分6提供的回聲接收信號進(jìn)行對數(shù)放大；包絡(luò)線檢測部分106對該信號進(jìn)行包絡(luò)線檢測，以便確定A范圍信號(A-scope signal)；并根據(jù)A范圍信號為每一條聲線產(chǎn)生B模式圖像數(shù)據(jù)。此時，范圍調(diào)整裝置106的動態(tài)范圍被設(shè)置為預(yù)定的初始值或缺省值。
圖像處理部分14把B模式處理部分10提供的每一條聲線的B模式圖像數(shù)據(jù)存入輸入數(shù)據(jù)存儲器152。這樣，在輸入數(shù)據(jù)存儲器152中便形成一個B模式圖像數(shù)據(jù)的聲線數(shù)據(jù)空間。
CPU 140在DSC 154上對輸入數(shù)據(jù)存儲器152中的B模式圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描轉(zhuǎn)換，并把掃描轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)寫入圖像存儲器156。CPU140還對圖像存儲器156中的圖像幀進(jìn)行幀平均。此時幀平均強(qiáng)度設(shè)置成預(yù)定的初始值或缺省值。
在步驟904，對反復(fù)掃描獲得的圖像幀完成相關(guān)值計(jì)算。相關(guān)值的計(jì)算由圖像處理部分14中的CPU 140用前述方法完成。
接著在步驟906，檢查相關(guān)值的增/減。相關(guān)值增/減的檢查由CPU140以前述方法完成。但是，第一次該檢查是對預(yù)訂的初始值或缺省值進(jìn)行的，而第二次或以后則對最新計(jì)算出的相關(guān)值進(jìn)行。
相關(guān)值增大時，在步驟912提高聲線密度，在步驟914加大動態(tài)范圍，并在步驟916提高幀平均強(qiáng)度。
聲線密度由控制部分18用前述方法控制收發(fā)部分6來提高。動態(tài)范圍由控制部分18用前述方法控制B模式處理部分10來加大。幀平均密度由圖像處理部分14用前述方法來提高。
于是，通過提高聲線密度來改善圖像的清晰度，加大動態(tài)范圍來加大回聲強(qiáng)度的表示范圍，并提高幀平均強(qiáng)度來改善圖像的信噪比，可以使運(yùn)動較小的圖像達(dá)到精確的成像。
應(yīng)該指出，可以完成聲線密度的提高、動態(tài)范圍的加大和幀平均強(qiáng)度的提高中的任何一個或兩個，而不一定要全部完成。
相關(guān)值減小時，在步驟922降低聲線密度，在步驟924縮小動態(tài)范圍，并在步驟926降低幀平均強(qiáng)度。
這樣，通過降低聲線密度來提高圖像的幀速率，縮小動態(tài)范圍來縮小回聲強(qiáng)度的表現(xiàn)范圍，并降低幀平均強(qiáng)度來改善變化的響應(yīng)性，可以對快速運(yùn)動的物體達(dá)到時間分辨率良好的簡化成像。
應(yīng)該指出，在降低聲線密度、縮小動態(tài)范圍和降低幀平均強(qiáng)度中可以完成任何一個或兩個，而不一定要全部完成。
完成這樣的處理之后，在步驟908檢查掃描是否完成，若否，則過程回到步驟902。此后重復(fù)上面的同一操作。這樣，就可以使成像自動地適應(yīng)圖像的時間變化。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參照上面推薦的實(shí)施例作了描述，但是本專業(yè)的技術(shù)人員尊從本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)范圍的情況下，對這些實(shí)施例可以做出各種各樣的變化和替換。因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍不僅包括上面描述的全部實(shí)施例，而且包括落在后附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以構(gòu)造出本發(fā)明的許多變化很大的實(shí)施例。應(yīng)該明白，除了后附權(quán)利要求書所定義的以外，本發(fā)明不限于說明書中描述的具體的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新的圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；和聲線密度調(diào)整裝置，用以隨著所述相關(guān)值的增大而提高所述掃描的聲線密度，并隨著所述相關(guān)值的減小而降低所述掃描的聲線密度。
2.一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；和動態(tài)范圍調(diào)整裝置，用以隨著所述相關(guān)值的增大而加大所述回聲接收的動態(tài)范圍，并隨著所述相關(guān)值的減小而縮小所述回聲接收的動態(tài)范圍。
3.一種超聲波成像設(shè)備，用以以超聲波束依次逐條聲線地反復(fù)掃描物體的內(nèi)部，以獲得回聲，并根據(jù)回聲接收信號為每次掃描產(chǎn)生一個圖像幀，它包括相關(guān)值計(jì)算裝置，用以在每次獲得一個新圖像幀時，計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值；和幀平均調(diào)整裝置，用以隨著所述相關(guān)值的增大而提高所述圖像幀的幀平均強(qiáng)度，并隨著所述相關(guān)值的減小而降低所述圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
4.權(quán)利要求1-3中任何一個所定義的超聲波成像設(shè)備，其特征在于，計(jì)算所述相關(guān)值用的圖像幀是對多個依次出現(xiàn)的圖像幀進(jìn)行平均而獲得的圖像幀。
全文摘要
為了便于在適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行超聲波成像,在每次獲得一個新的圖像幀時,計(jì)算新的圖像幀和前一個圖像幀之間的相關(guān)值;隨著相關(guān)值的增減,增大/減小掃描的聲線密度,加大/縮小回聲接收的動態(tài)范圍,提高/降低圖像幀的幀平均強(qiáng)度。
文檔編號G06T5/50GK1387827SQ02122039
公開日2003年1月1日 申請日期2002年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月30日
發(fā)明者早坂一純 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司