相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2015年3月11日提出的申請?zhí)枮?2/131,673的美國臨時專利申請的權(quán)利，所述美國臨時專利申請以其全部內(nèi)容通過引用方式被合并到本文中。

本公開涉及超聲成像，并且更加具體地涉及用于通過減少散斑來改善超聲圖像質(zhì)量的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

超聲成像是用于多種用途(例如診斷性醫(yī)學(xué)影像學(xué)、非診斷性醫(yī)學(xué)影像學(xué)等等)的重要的和引人注目的工具。然而，超聲成像的質(zhì)量通常會被相干波的干涉降低，所述干涉被稱為散斑，其顯示為小規(guī)模的亮度波動或者在圖像的一些部分中的疊加的色斑。復(fù)合是一種減少散斑和增強(qiáng)對比度的技術(shù)。有利地，復(fù)合使得圖像的信噪比提高，這會改善所述圖像的成像質(zhì)量(例如分辨率)。復(fù)合技術(shù)包括空間復(fù)合與頻率復(fù)合。相比于空間復(fù)合，頻率復(fù)合對于組織運(yùn)動具有更高的魯棒性，這是因?yàn)槠涫菍㈨樞蛳蛄慷皇菐B加在一起用于復(fù)合。在頻率復(fù)合中，具有不同特性的圖像被非相干地疊加在一起。頻率復(fù)合的缺點(diǎn)則是分辨率會降低。

高分辨率頻率復(fù)合方法的示例包括寬帶頻率復(fù)合與雙源諧波頻率復(fù)合。雙源諧波頻率復(fù)合方法被使用在被示出在圖1中的理邦u50便攜式彩色多普勒診斷系統(tǒng)中。如圖1中所示，第一發(fā)射波102和第二發(fā)射波104被用于所述諧波頻率復(fù)合系統(tǒng)100中的每個諧波成像路徑。所述第二發(fā)射波104是所述第一發(fā)射波102的反相發(fā)射波(也就是說，所述第二發(fā)射波104和所述第一發(fā)射波102具有相同的振幅a(t)以及相反的相位+a(t)與–a(t))。來自所述第一和第二發(fā)射波102、104中的每一者的信道數(shù)據(jù)被放大、數(shù)字化、并且在波束形成器106中被相干地結(jié)合，所述波束形成器106被設(shè)置成與所述第一發(fā)射波102和所述第二發(fā)射波104同步。對于來自不同的變頻器部件的信號，可以使用不同的增益，以便控制成像間隙及應(yīng)用變跡函數(shù)。

通過將來自所述第一發(fā)射波102的波束和來自所述第二發(fā)射波104的波束疊加，所述系統(tǒng)100中的諧波信號108被分離。所述被疊加的信號之后被提供給與深度相關(guān)的帶通濾波器112，所述帶通濾波器112被用于讓所述諧波頻率(大致為基頻信號的傳輸頻率的兩倍)通過，同時拒絕其他頻率通過。所述與深度相關(guān)的帶通濾波器112被修改為深度的函數(shù)，從而使所述濾波器調(diào)節(jié)由衰減導(dǎo)致的信號頻率降低。在。在濾波之后，所述信號被通過希爾伯特濾波器(其用于產(chǎn)生相移)進(jìn)行包絡(luò)檢測116。

通過提供來自所述第一發(fā)射波102的第一波束(存儲在緩沖區(qū)中)和來自所述第二發(fā)射波104的第二波束之間的差異，所述基帶信號110被和所述諧波信號分離。因?yàn)榻?jīng)過所述第一和第二發(fā)射波102及104傳輸?shù)牟ㄊ欠聪嗟模瑢⒔邮盏降男盘栂鄿p就消除了非線性的信號，同時還因?yàn)槠骄幚矶岣吡怂霾ㄊ男旁氡?。通過相減而得到的信號被提供給與深度相關(guān)的帶通濾波器114，所述帶通濾波器114用于讓所述基帶信號通過，同時拒絕其他頻率通過。與用于分離所述諧波組分的濾波器相似，該濾波器是與深度相關(guān)的，以便對衰減進(jìn)行調(diào)節(jié)。在濾波之后，所述信號被通過用于產(chǎn)生相移的希爾伯特濾波器進(jìn)行包絡(luò)檢測。

被檢測過的諧波和基帶信號被分別通過與深度相關(guān)的增益元件118和120加權(quán)。對于較淺的深度，所述增益元件118和120被設(shè)置用來增強(qiáng)所述諧波信號，而在較深的深度，所述基帶信號被賦予更高的加權(quán)。這樣允許圖像受益于來自接近變頻器的所述諧波信號的被提高的分辨率和被減少的雜波、以及來自較深深度下的基帶信號的被提高的信號強(qiáng)度和被減少的噪音。在所述被檢測過的信號的加權(quán)組合122之后，進(jìn)一步的處理124被施加在所述組合信號上以建立圖像。所述雙源諧波頻率復(fù)合方法被用來減少圖像散斑。然而，對于用于在超聲成像中減少散斑的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法仍然存在需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一個實(shí)施方式涉及一種超聲設(shè)備。所述超聲設(shè)備包括被構(gòu)建用于查詢對應(yīng)于興趣目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)的圖像獲取裝置，其中所述圖像數(shù)據(jù)包括來自所述圖像獲取裝置的對應(yīng)于至少三個發(fā)射波中的多個中的每一個的信道數(shù)據(jù)，并且其中所述該圖像數(shù)據(jù)包括基頻分量和諧波分量。所述超聲設(shè)備還包括可通信地連接到所述圖像查詢系統(tǒng)的圖像處理系統(tǒng)，所述圖像處理系統(tǒng)被構(gòu)建用于通過疊加來自于所述至少三個發(fā)射波中的一組發(fā)射波的信道數(shù)據(jù)而將所述基頻分量與所述諧波分量分離，而后將被分離的基頻與諧波分量結(jié)合。所述超聲設(shè)備還包括被構(gòu)建用于提供來源于所述被結(jié)合的諧波與基頻分量的超聲圖像的圖像輸出模塊。

另一個實(shí)施方式涉及一種圖像處理系統(tǒng)。所述圖像處理系統(tǒng)包括：被構(gòu)建用于從至少三個發(fā)射波中的每一個接收信道數(shù)據(jù)的波束形成器模塊；以及可通信地連接到所述波束形成器的合成模塊；所述綜合模塊被構(gòu)建用于：將對應(yīng)于兩個反相的發(fā)射波的信道數(shù)據(jù)結(jié)合以分離諧波分量；將來自所述兩個反相的發(fā)射波中的一個的信道數(shù)據(jù)與來自第三發(fā)射波的信道數(shù)據(jù)結(jié)合以分離基頻分量；以及將所述基頻分量與所述諧波分量非相干地結(jié)合。

又一個實(shí)施方式涉及用于在超聲成像中減少散斑的方法。根據(jù)一個實(shí)施方式，所述方法包括：通過圖像處理系統(tǒng)從圖像獲取裝置接收特定對應(yīng)于至少三個發(fā)射波中的每一個的信道數(shù)據(jù)；利用所述圖像處理系統(tǒng)將來自兩個反向的發(fā)射波的信道數(shù)據(jù)結(jié)合，從而分離諧波分量；利用所述圖像處理系統(tǒng)將來自所述兩個反相的發(fā)射波中的一個的信道數(shù)據(jù)與來自第三發(fā)射波的信道數(shù)據(jù)結(jié)合，從而分離基頻分量；通過所述圖像處理系統(tǒng)分別對被分離的諧波和基頻分量中的每一個進(jìn)行對數(shù)壓縮；以及將對數(shù)壓縮后的被分離的諧波和基頻分量結(jié)合起來以形成圖像。

附圖說明

圖1是根據(jù)一個實(shí)施方式的一種雙發(fā)射波諧波頻率復(fù)合方法的示意圖。

圖2是根據(jù)一個實(shí)施方式的成像系統(tǒng)的示意性框圖。

圖3是根據(jù)一個實(shí)施方式的使用四發(fā)射波配置的諧波頻率復(fù)合系統(tǒng)的示意圖。

圖4是根據(jù)一個實(shí)施方式的使用三發(fā)射波配置的諧波頻率復(fù)合系統(tǒng)的示意圖。

具體實(shí)施方式

諧波成像和常規(guī)成像都是用于超聲波檢查法的技術(shù)。相比于常規(guī)成像，諧波成像提供了具有更好的質(zhì)量，但是深度有限的圖像。通常來說，常規(guī)的超聲圖像是通過發(fā)出聲音脈沖(也就是諧波)到身體中的結(jié)構(gòu)中，并收聽(也就是接收)一個或更多的各類結(jié)構(gòu)的將要返回回聲的已發(fā)射的脈沖而形成的。諧波圖像是通過發(fā)出聲音脈沖到身體中的結(jié)構(gòu)(例如組織、骨骼等等)中，接收從所述結(jié)構(gòu)返回回聲的已發(fā)射的聲音脈沖，并且同時接收由所述結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的諧波脈沖(例如，所述發(fā)射頻率的兩倍)而形成的。因此，由所述結(jié)構(gòu)返回的信號不僅包括已發(fā)射的頻率(即“基頻”頻率)，還包括其他頻率的信號，最突出的就是“諧波”頻率，其為所述基頻頻率的兩倍。因?yàn)轭l率的差異，每個頻率可以形成不同的特性(也就是說，所述基頻頻率能夠比較弱的諧波頻率穿透更深的深度)，其中這些特性可以被人員利用，從而根據(jù)感興趣的對象獲得相對更加具體的圖像(例如，當(dāng)所述對象處于身體內(nèi)的較深深度時，技術(shù)人員可以聚焦于由較高頻率產(chǎn)生的圖像上)。

本公開的系統(tǒng)和方法被構(gòu)建用于在不犧牲分辨率的前提下減少散斑噪聲。相比于其他圖像復(fù)合系統(tǒng)和方法，本公開對于組織的運(yùn)動具有相對更高的魯棒性，因?yàn)槭琼樞蛳蛄慷皇菐化B加在一起用于復(fù)合。如同在此更充分地描述的那樣，本公開的方法和系統(tǒng)通過發(fā)送兩個或更多的發(fā)射波、將所述兩個或更多的發(fā)射波相干地結(jié)合以提取出諧波和基頻分量、在基帶過濾所述諧波和基頻分量、檢測過濾后的所述諧波和基頻分量、對所述諧波和基頻分量兩者都進(jìn)行對數(shù)壓縮、以及結(jié)合壓縮后的信號以形成復(fù)合諧波圖像而被實(shí)現(xiàn)。不同于其他的頻率復(fù)合系統(tǒng)，根據(jù)本公開，基頻和復(fù)合分量兩者都是通過具有不同頻率的發(fā)射波的加權(quán)復(fù)合而建立的，以便提取和增強(qiáng)具有令人感興趣的頻率的信號(例如，具有用于建立基頻圖像的較高頻率的發(fā)射波)并除去非預(yù)期的頻率信號。根據(jù)一個實(shí)施方式，所述發(fā)射波的所述諧波和基頻分量兩者都在基帶中被處理，以便獲得對帶外信號的相對較強(qiáng)的排斥性。在所述基帶處理之后，被處理后的諧波和基頻分量被復(fù)合起來(例如，與增益疊加)以建立圖像，該圖像具有相對較低的散斑量，從而相對于傳統(tǒng)的系統(tǒng)獲得較高質(zhì)量的圖像(即較高的分辨率和對比度)。因此，生成的高質(zhì)量圖像允許使用者(例如放射科學(xué)專家、超聲波檢查的技術(shù)人員等等)觀察到目標(biāo)對象的相對較大數(shù)量的細(xì)節(jié)，其被用來提高超聲成像系統(tǒng)的精度性能。

在回到具體示出了示例性實(shí)施方式的附圖之前，應(yīng)當(dāng)理解的是本申請并不限于這些具體細(xì)節(jié)、或者在描述中所展示的或在圖示中所示出的方法。還應(yīng)當(dāng)理解的是所用的術(shù)語僅僅是用于描述目的，而不應(yīng)該被理解為限制。為了說明性的目的，使用四發(fā)射波和三發(fā)射波的諧波頻率處理的成像系統(tǒng)在此被根據(jù)不同的示例性實(shí)施方式示出。

大體上請參閱附圖，用于在超聲圖像中消除散斑圖案及增強(qiáng)對比分辨率的系統(tǒng)和方法在此依照各個實(shí)施方式被示出。雖然本公開主要是就b-模式成像來進(jìn)行說明的，但是應(yīng)當(dāng)理解的是此處描述的系統(tǒng)和方法可以廣泛應(yīng)用。例如，此處描述的系統(tǒng)和方法可以被用于多種其他的成像模式，例如b-模式、多普勒模式(例如彩色多普勒、脈沖波(pw)多普勒、等等)、對比度、彈性成像、光聲、剪切波、聲輻射力成像模式等等。

現(xiàn)在請參閱圖2，一種成像系統(tǒng)根據(jù)一個實(shí)施方式被示出。所述成像系統(tǒng)200被構(gòu)建用于建立用于超聲波檢查系統(tǒng)中的任何類型的圖像。如上所述，根據(jù)一個實(shí)施方式，該被建立的圖像為b-模式圖像。b-模式圖像指的是一種二維橫截面圖像。根據(jù)其他實(shí)施方式，該圖像是基于任何類型的超聲波檢查系統(tǒng)模式，其包括但不限于a-模式、c-模式、多普勒模式(例如脈沖波多普勒、彩色多普勒等等)、m-模式、諧波模式、聲輻射力成像模式等等?；诒皇褂玫某上衲Ｊ?，所述圖像可以描述出運(yùn)動(例如心率)、處于三維空間內(nèi)、描述出顏色、以及顯示出各類其他的圖像特性。圖像模式的選擇和應(yīng)用可以取決于將要被成像的目標(biāo)。例如，相對簡單的腓腸肌成像可以只需要b-模式，而描述胸腔內(nèi)的歧管可能需要多普勒模式成像。因此成像模式的選擇和實(shí)施是高度可配置的并且能夠根據(jù)用途而改變。

如圖所示，所述成像系統(tǒng)200包括可通信地連接到圖像獲取裝置202和圖像輸出裝置206的圖像處理系統(tǒng)204。圖2中的元件的兩者之間或多方之間的通信可以通過任意數(shù)量的有線或無線連接進(jìn)行。例如，有線連接可以包括串行電纜、纖維光導(dǎo)電纜、cat5電纜、或者任何其他形式的有線連接。相對地，無線連接可以包括國際互聯(lián)網(wǎng)、wi-fi、移動通信、無線電通信等等。在一個實(shí)施方式中，控制器局域網(wǎng)(can)總線提供了信號、信息和/或數(shù)據(jù)的交換。所述can總線包括任任意數(shù)量的有線和無線連接。

所述圖像獲取裝置202被構(gòu)建成為任意形式的用于超聲檢查系統(tǒng)的圖像獲取裝置。例如，所述圖像獲取裝置202可以包括但不限于超聲變頻器207。所述超聲變頻器207可以被設(shè)置成探頭(例如被構(gòu)建用于被容納在病人身上的開口或孔內(nèi)并插入病人體內(nèi))、非探頭形式的變頻器(例如被構(gòu)建用于掃過病人身體表面)、或者探頭與非探頭形式的變頻器的組合中的至少一種。在一些實(shí)施方式中，所述變頻器207可以是多個變頻器的組合。在其他實(shí)施方式中，所述變頻器207可以具有多個具有不同形式的元件。所述變頻器207被構(gòu)建用于對感興趣的目標(biāo)產(chǎn)生和傳輸發(fā)射波以獲得有關(guān)該感興趣的目標(biāo)的圖像數(shù)據(jù)。在一個實(shí)施方式中，所述發(fā)射波被構(gòu)建為聲波。在這種配置下，所述變頻器207被構(gòu)建用于將高壓脈沖轉(zhuǎn)換成在傳輸期間傳播到所述感興趣的目標(biāo)中的聲波。在操作中，所述聲波被一個或多個目標(biāo)反射。所述變頻器207被構(gòu)建用于接收這些反射波或回聲中的至少一部分。因此，每個發(fā)射波都對應(yīng)于具體的信道數(shù)據(jù)。所述信道數(shù)據(jù)包括有關(guān)特定發(fā)射波的振幅、頻率、以及任何其他的特性信息。圖像數(shù)據(jù)指的是所有信道數(shù)據(jù)的總和。

所述圖像獲取裝置202也被顯示出包括緩沖器210。所述緩沖器210被構(gòu)建用于存儲由所述變頻器207產(chǎn)生的波束。根據(jù)一個實(shí)施方式，由所述變頻器207產(chǎn)生的第一發(fā)射波可以被存儲在所述緩沖器210中，直到第二發(fā)射波被所述變頻器207產(chǎn)生。根據(jù)另一個實(shí)施方式，第一發(fā)射波和第三發(fā)射波可以被存儲在所述緩沖器中，直到第二和/或第四發(fā)射波被產(chǎn)生，從而諧波與基頻信號可以從所有四個波束中被提取出來。

所述圖像輸出裝置206被構(gòu)建用于提供已建立的圖像(例如提供給使用者、放射科學(xué)專家、技術(shù)人員、其他人員等等)。因此，所述圖像輸出裝置206可以包括但不限于顯示裝置209，其可以是顯示器、計(jì)算裝置(例如手機(jī)、平板電腦等)上的顯示屏、打印機(jī)、以及這些裝置的組合等等。在一些實(shí)施方式中，所述圖像輸出裝置206可以包括用于鏈接到對其提供的圖像進(jìn)行后續(xù)處理的圖像處理裝置的用戶界面211。例如，所提供的圖像可以通過所述用戶界面211在顏色、對比度、和/或聚焦區(qū)域上被調(diào)節(jié)。

雖然被顯示為被包括在所述圖像處理系統(tǒng)204中，在一些實(shí)施方式中，所述緩沖器210可以被從所述圖像處理系統(tǒng)204內(nèi)部(例如所述圖像獲取裝置的一部分)排除。這樣，所述成像系統(tǒng)200可能具有不同的裝置和模塊布局，而不是在圖2中所示出的那樣。所有這些變化都意味著落入本公開的精神和范圍之內(nèi)。

所述圖像處理系統(tǒng)204被構(gòu)建用于接收由所述發(fā)射波產(chǎn)生的波束，以產(chǎn)生超聲圖像。所述圖像處理系統(tǒng)204被構(gòu)建用于應(yīng)用諧波頻率符合以減少散斑及建立高分辨率和高質(zhì)量的圖像。諧波頻率復(fù)合系統(tǒng)的兩個示例性流程框圖在此根據(jù)圖3和圖4被示出。在復(fù)合之后，所獲得的高分辨率圖像可以被提供給所述圖像輸出裝置206，用于讓技術(shù)人員(例如放射學(xué)專家)檢查。

所述圖像處理系統(tǒng)204的示例結(jié)構(gòu)被示出在圖2中。所述圖像處理系統(tǒng)204包括存儲器215和處理器214。所述處理器214可以被實(shí)施為通用處理器和專用集成電路(asic)、一個或更多的現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、數(shù)字信號處理器(dsp)、能夠被散布在一個地理區(qū)域內(nèi)或者分離設(shè)置的一組處理元件、或者其他適合的電子處理元件。所述一個或多個存儲器裝置215(例如ram、rom、閃存存儲器、硬盤存儲器等等)可以存儲數(shù)據(jù)和/或用于促進(jìn)在此描述的各種處理過程的計(jì)算機(jī)代碼。這樣，所述一個或多個存儲器裝置215可以被可通信地連接到所述處理器214并提供計(jì)算機(jī)代碼或指令給所述處理器214以執(zhí)行在此就所述圖像處理系統(tǒng)204所描述的處理過程。此外，所述一個或多個存儲器裝置215可以是或者包括有形的，非瞬態(tài)的易失性存儲器或非易失性存儲器。因此，所述一個或多個存儲器裝置215可以包括數(shù)據(jù)庫組件、目標(biāo)代碼組件、腳本組件、或者用于支持在此所描述的各類活動和信息結(jié)構(gòu)的任何其他類型的信息結(jié)構(gòu)。如圖所示，成像系統(tǒng)200包括多個模塊。根據(jù)一個實(shí)施方式，所述系統(tǒng)200中的模塊可以被構(gòu)建為數(shù)字/機(jī)器可讀的程序代碼。根據(jù)另一個實(shí)施方式，所述系統(tǒng)200中的模塊可以被構(gòu)建為硬件裝置(例如硬件電路、門陣列、邏輯芯片、晶體管、電阻等等)。根據(jù)又一個實(shí)施方式，所述系統(tǒng)200中的模塊可以是機(jī)器可讀介質(zhì)和硬件裝置的組合。

如圖所示，所述圖像處理系統(tǒng)包括合成模塊216、波束成型器模塊208、檢測模塊222、對數(shù)壓縮模塊224、增益模塊2226、以及后期圖像處理模塊228。所述合成模塊216被構(gòu)建用于分離感興趣的信號。在一個實(shí)施方式中，所述合成模塊216可以被用于從接收到的信號中過濾掉諧波信號。在另一個實(shí)施方式中，所述合成模塊216可以被用于從接收到的信號中過濾掉基頻信號。在一個備選的實(shí)施方式中，所述合成模塊216可以被構(gòu)建用于分離所述波束中的任何其他感興趣的頻率(即和所述諧波或基頻頻率不同的頻率)。

如圖所示，波束形成器模塊208被用于接收發(fā)射波，所述發(fā)射波對應(yīng)于特定的信道數(shù)據(jù)并形成波束。所述處理可以包括放大、數(shù)字化、以及以預(yù)定的角度對所述發(fā)射波進(jìn)行相干的結(jié)合。在一些實(shí)施方式中，波束形成器模塊208可以根據(jù)每個發(fā)射波進(jìn)行不同的設(shè)置(例如調(diào)節(jié)波束角度、掃描線的時間間隔等等)。根據(jù)一個實(shí)施方式，所述波束形成器模塊208可以被構(gòu)建為一個或多個算法、過程、公式等等。因此，所述波束形成器單元208可以在機(jī)器可讀介質(zhì)中被實(shí)施。在其他實(shí)施方式中，所述波束形成器單元208可以包括一個或多個硬件組件(例如，專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、數(shù)字信號處理器(dsp)、或者它們的組合等等)。在另外的其他實(shí)施方式中，所述波束形成器單元208可以是多個波束形成器的組合，并且每個波束形成器可以具有根據(jù)每個發(fā)射波確定的特定配置。

如圖所示，所述合成模塊216包括正交解調(diào)模塊218和基帶過濾器220。所述正交解調(diào)模塊218被用于將收到的信號(即無線電頻帶中的諧波信號和/或基頻信號)解調(diào)成基帶信號。所述基帶信號可以被用于產(chǎn)生相對清楚的圖像(例如用來描述病變)。根據(jù)一個實(shí)施方式，所述正交解調(diào)模塊218可以是動態(tài)解調(diào)器，用來滿足穿透深度和信噪比(snr)的要求，同時減少處理時間。因此，在一些實(shí)施方式中，所述正交解調(diào)模塊218可以被用于將射頻(rf)頻段上的被接收的信號與余弦及正弦數(shù)值進(jìn)行減小混合，以得到同相分量(i)和正交分量(q)。當(dāng)所述相位被表示為arctan(q/i)時，歐幾里得和為所述信號的量級。根據(jù)一個實(shí)施方式，所述正交解調(diào)器模塊218改變了沿著所述超聲穿透深度的減小混合以修正由與深度有關(guān)的組織衰減導(dǎo)致的信號中的變化。

所述基帶濾波器220被用于從所述圖像中去除具有無關(guān)頻率的信號。所述無關(guān)的頻率可以由所述成像系統(tǒng)200的使用者預(yù)先定義。例如，所述基帶濾波器220可以被構(gòu)建用于從接收到的復(fù)合信號中去除所有處于非諧波頻段中的信號(例如所述基頻信號)，以便獲得諧波信號。根據(jù)一個實(shí)施方式，所述基帶濾波器220可以被構(gòu)建成低通濾波器以分離所述基帶信號，使得來自正交解調(diào)模塊218的同相和正交分量可以通過所述基帶濾波器220。在一個實(shí)施方式中，所述基帶濾波器220是與深度相關(guān)的，以便修正由與深度相關(guān)的衰減引起的帶寬變化。在其他實(shí)施方式中，所述基帶濾波器229為動態(tài)濾波器，以便滿足穿透深度和信噪比(snr)的需求。

所述檢測模塊222被用于檢測濾波后的信號的尖峰。被檢測過的信號的包絡(luò)被用于合成圖像。在一個實(shí)施方式中，所述檢測模塊222可以被構(gòu)建成希爾伯特濾波器。所述希爾伯特濾波器可以被用于根據(jù)輸入信號產(chǎn)生相移信號以及計(jì)算原始輸入信號和相移信號的平方(也就是獲取原始的和相移的信號的組合的振幅)。在一些實(shí)施方式中，所述檢測模塊222可以被構(gòu)建成復(fù)合旋轉(zhuǎn)器。所述復(fù)合旋轉(zhuǎn)器可以被進(jìn)一步用于檢測濾波后的基帶信號的尖峰頻率。所述濾波后的尖峰頻率可以被用作所述旋轉(zhuǎn)器的中心頻率。所述復(fù)合信號的振幅(即計(jì)算的所述同相和正交分量的平方)可以被用作被檢測過的信號。

所述對數(shù)壓縮模塊224被構(gòu)建用于減小使用來自所述檢測模塊222的尖峰頻率數(shù)值的所述基帶信號的動態(tài)范圍，以便進(jìn)行高效顯示。所述對數(shù)壓縮模塊224可以在復(fù)合之前被應(yīng)用到來自所述檢測模塊222的信號上，以便提供相對更好的復(fù)合效果。在一些實(shí)施方式中，所述對數(shù)壓縮模塊224可以包括用于調(diào)節(jié)圖像的亮度的參數(shù)。

所述增益模塊226被構(gòu)建用于對信號(即信道數(shù)據(jù))進(jìn)行加權(quán)。在一些實(shí)施方式中，增益模塊226可以被用于對所述信道數(shù)據(jù)加權(quán)，從而增強(qiáng)具有感興趣的或者被選擇的頻率的信號。在其他實(shí)施方式中，增益模塊226被構(gòu)建用于對來自不同變頻器或不同變頻器元件的信號加權(quán)，從而控制信號間隙(即所述發(fā)射波的寬度)。在一些實(shí)施方式中，增益模塊226還可以被用于在信號上施加變跡功能以壓制信號旁瓣，所述信號旁瓣可能導(dǎo)致圖像被置于被顯示的圖像上的錯誤的位置(例如，被顯示為明亮的圓形線)。所述增益模塊226可以包括多個增益元件。每個增益元件可以被構(gòu)建用于控制相關(guān)信號的加權(quán)。在一些實(shí)施方式中，所述增益模塊226中的每個所述增益元件都可以包括動態(tài)增益并且彼此獨(dú)立設(shè)置。在其他實(shí)施方式中，一些增益元件可以是彼此相關(guān)的。例如，一第二波束與一第三波束可以使用相同的增益值來為基頻信號加權(quán)。

所述后期圖像處理模塊228被構(gòu)建用于在對使用者顯示圖像之前處理圖像，以便進(jìn)一步減少散斑及提高圖像質(zhì)量。因此，所述后期圖像處理模塊228可以包括但不限于空間復(fù)合處理、數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換處理、附加散斑消除處理等等。在一些實(shí)施方式中，所述后期圖像處理模塊228可以被鏈接到所述圖像輸出裝置206中的用戶界面，以便根據(jù)用戶命令對提供的圖像進(jìn)行后期處理。

現(xiàn)在參閱圖3，根據(jù)一個實(shí)施方式，一種使用四個發(fā)射波的諧波頻率復(fù)合處理的圖像處理系統(tǒng)300以示意性的方式被示出。如圖所示，四個發(fā)射波302、304、305、306被提供給波束形成器308、310、312及314。如同就所述波束形成器模塊208而言被描述在上面的那樣，波束形成器308、310、312及314可以具有相同的功能和結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，發(fā)射波302、304、305、306可以通過增益模塊226被加權(quán)。發(fā)射波302和發(fā)射波304被構(gòu)建成相對于彼此反相，也就是說，發(fā)射波302和發(fā)射波304可以具有相同的振幅a(t)和相反的相位a(t)及–a(t)。在一個實(shí)施方式中，發(fā)射波305和306可以是相同的或者實(shí)質(zhì)相同的，但是不同于發(fā)射波302及304(例如頻率不同)。在另一個實(shí)施方式中發(fā)射波305與發(fā)射波306可以不同于彼此(例如并非完全相同)，并且也不同于發(fā)射波302及304。因此，在一些實(shí)施方式中，發(fā)射波305及306相比于發(fā)射波302及304可以具有更高的傳輸頻率。

在一個實(shí)施方式中，golay碼可以被用于發(fā)射波305及306。在其他實(shí)施方式中，golay碼可以被用于在此所描述的任一發(fā)射波。所述golay碼可以包括任何類型的golay碼，例如二元golay碼、擴(kuò)展的二元golay碼、優(yōu)化的二元golay碼等等。在另外的又一些實(shí)施方式中，任何其他類型的錯誤校正碼可以被用于發(fā)射波(例如前向錯誤校正等)。所述錯誤校正碼(例如golay碼)的應(yīng)用可以有利于對發(fā)射波中的錯誤進(jìn)行檢測與校正。所有這些變化都意味著落入本公開的精神與范圍之內(nèi)。

每個發(fā)射波被構(gòu)建用于獲取信道數(shù)據(jù)以便表明獲得的數(shù)據(jù)是特別對應(yīng)于特定的發(fā)射波的。所述信道數(shù)據(jù)被所述變頻器接收并被提供給波束形成器308、310、312及314。如圖所示，對于每個發(fā)射波都有一個波束形成器。因此，每個波束形成器分別接收特別對應(yīng)于所述第一、第二、第三及第四發(fā)射波中的一個的信道數(shù)據(jù)。所述波束形成器308、310、312及314被構(gòu)建用于放大、數(shù)字化、以及將接收到的信道數(shù)據(jù)相干地復(fù)合。在一些實(shí)施方式中，單獨(dú)的波束形成器可以被使用，但是對于每個發(fā)射波被以不同的方式適配。

由波束形成器308和310產(chǎn)生的波束在加法元件316處被相加在一起以分離諧波信號。所述加法元件316刪去了線性信號分量，因?yàn)榘l(fā)射波302和發(fā)射波304中的線性信號分量是反相的。由波束形成器312和314產(chǎn)生的波束在加法元件318處被相干地相加以減少隨機(jī)噪聲。如圖所示，諧波和基頻分量兩者都通過具有不同解調(diào)頻率的正交解調(diào)單元218被解調(diào)到基帶中。所述基帶諧波與基頻分量通過基帶濾波器模塊220被濾波以除去不需要的頻率。所述被濾波后的基帶諧波與基頻分量被檢測模塊222使用以產(chǎn)生檢測后的諧波與基頻信號。所述被檢測過的諧波與基頻分量被通過對數(shù)壓縮模塊22壓縮。所述被壓縮后的被檢測過的信號之后利用通過增益330與332施加的加權(quán)功能被組合在一起，以形成復(fù)合圖像。增益330與332可以是所述增益模塊226中的增益分量。在一個實(shí)施方式中，所述加權(quán)操作可以通過增益330及332增強(qiáng)處于較淺深度的諧波信號和處于較深深度的基頻信號。例如，在較淺的深度，用于所述諧波信號的增益330可以大于用于所述基頻信號的增益332，同時在較深的深度，所述增益330可以小于用于所述基頻信號的所述增益332。在一些實(shí)施方式中，所述增益是可被編程用于根據(jù)深度進(jìn)行調(diào)節(jié)的。例如，在一些較淺的深度，增益332可以大于增益330(也就是說，加權(quán)也可以在特定的較淺深度增強(qiáng)基頻信號)。在一些其他的實(shí)施方式中，所述增益330和332可以具有相同的值。

在通過加權(quán)334組合被壓縮的諧波和基頻信號從而形成復(fù)合圖像之后，所述復(fù)合圖像被提供給所述后期處理模塊228。

現(xiàn)在請參閱圖4，一種使用三個發(fā)射波的諧波頻率復(fù)合處理的圖像處理系統(tǒng)400以示意性的方式被示出。與四個發(fā)射波的方法和系統(tǒng)相似，反相的發(fā)射波402和404被用于提取諧波信號。與四個發(fā)射波的配置不同的是，不同的發(fā)射波406可以被用于提取基頻信號。在一個實(shí)施方式中，相比于發(fā)射波402及404，發(fā)射波406可以具有不同的傳輸模式。另外，增益元件414、416、418及420被用于系統(tǒng)400中并用于改變不同發(fā)射波的相關(guān)加權(quán)。在一個實(shí)施方式中，增益元件414和416可以被配置成相同的或?qū)嵸|(zhì)相同的，以便在加法元件415處從復(fù)合信號中提取出諧波分量。在一些實(shí)施方式中，增益元件420可以被配置成高于增益418，以便減少來自不相關(guān)的發(fā)射波410及412的相干加和的干擾。加權(quán)后的發(fā)射波410和412在加法元件421處被相加以提取基頻信號。被提取出來的基頻和諧波信號被以和四個發(fā)射波的配置相似的方式通過解調(diào)模塊218、濾波器220、檢測222、對數(shù)壓縮224、增益330和332(例如增益438和440)、加法元件332(例如加法元件442)、以及后期處理228(例如后期處理444)加以處理。在這方面，當(dāng)相似的參考標(biāo)號被用于代表相似的分量時，為了表述清楚，不同的參考標(biāo)號被用于增益438及440、加法元件442、以及后期處理444，其分別對應(yīng)于增益330及332、加法元件334、以及后期處理228。然而，在一個實(shí)施方式中，這些元件在每個系統(tǒng)300、400中都可以被配置成相同的或?qū)嵸|(zhì)相同的，從而使得不同的參考標(biāo)號的應(yīng)用并非意味著必須代表不同的元件。

在傳統(tǒng)的頻率復(fù)合系統(tǒng)中，諧波信號分量通常在較淺的深度被增強(qiáng)，而基頻信號分量則在較深的深度被增強(qiáng)。相比于傳統(tǒng)的系統(tǒng)，本公開通過改善基頻信號分量的質(zhì)量，在較淺和較深的深度都可以進(jìn)一步減少散斑。根據(jù)本公開，基頻和諧波信號分量是通過不同組的發(fā)射波，例如四發(fā)射波系統(tǒng)中的發(fā)射波305及306、三發(fā)射波系統(tǒng)中的發(fā)射波406及404而產(chǎn)生的。本系統(tǒng)通過在復(fù)合之前對諧波和基頻信號分量兩者都進(jìn)行解調(diào)，提供了對頻帶之外的分量的相對更好的排除效果。此外，本系統(tǒng)通過在復(fù)合之前應(yīng)用對數(shù)壓縮而改善了復(fù)合效果。

應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)圖3-4被單獨(dú)描述時，每個處理系統(tǒng)可以被體現(xiàn)在單獨(dú)的圖像處理系統(tǒng)，例如圖像處理系統(tǒng)204中。在這個方面，圖像處理系統(tǒng)300或圖像處理系統(tǒng)400的應(yīng)用可以經(jīng)由操作員(例如通過用戶界面211)來控制。例如，在一個獲取和形成圖像的示例中，使用者可以選擇使用系統(tǒng)300。在另一個獲取和形成圖像的示例中，使用者可以選擇系統(tǒng)400。有利地，系統(tǒng)300、400兩者都被體現(xiàn)在單獨(dú)的圖像處理系統(tǒng)中，使得使用者或操作者能夠根據(jù)用途選擇性地選取供使用的系統(tǒng)。在這個方面，系統(tǒng)300可能會比系統(tǒng)400更好地適用于特殊情況，從而使用者在這個特殊情況下可以使用系統(tǒng)300。

還應(yīng)當(dāng)理解的是，在又一些另外的實(shí)施方式中，使用者可以同時選擇系統(tǒng)300和400的一些部分。這樣，使用者可以通過在圖像形成過程中方便地確定和選擇使用來自系統(tǒng)300和系統(tǒng)400的哪一個分量，而將圖像處理系統(tǒng)調(diào)整到滿足它們的特殊需求

這樣，如同本領(lǐng)域技術(shù)人員將會容易地理解的那樣，本公開可以廣泛地應(yīng)用，具有很高的可配置程度。雖然很多示例被單獨(dú)地描述，但是這些描述的意圖是為了清楚，并不意味著限制。因此，許多不同的實(shí)施方式都被本公開予以考慮，并且所有這些實(shí)施方式都意味著落入了本公開的精神和范圍之內(nèi)。

應(yīng)當(dāng)理解的是，前述的實(shí)施方式可以被延伸到其他的多發(fā)射波諧波頻率復(fù)合的組合方案，它們可以被大致地解釋如下。首先，兩個或更多的超聲發(fā)射波將被產(chǎn)生。這些發(fā)射波將被劃分為多個組。這樣，每個組可以與其他的組共享發(fā)射波。對于具有多于一個發(fā)射波的組，其中的發(fā)射波將會被相干地結(jié)合起來而形成由組織產(chǎn)生的諧波信號。所述諧波信號可以包括次諧波、超諧波、二階諧波、以及更高階的諧波。具有多于一個發(fā)射波的組的數(shù)量可以是一個或多個。僅具有一個發(fā)射波的組的數(shù)量也可以是一個或多個。對于每個組，在具有兩個或更多發(fā)射波的情況下，相干和的輸出被檢測；在僅有一個發(fā)射波的情況下，所述發(fā)射波被直接檢測。所有被檢測后的輸出被結(jié)合起來以形成如上所述的復(fù)合圖像。所述基頻信號可以由用于組合發(fā)射波的多種方法產(chǎn)生。所述基頻信號也可以包括類似于所述諧波信號的子組。

雖然圖示示出了方法/系統(tǒng)步驟的具體順序，但是這些步驟的順序可以與被描述的所有順序不同。并且兩個或更多的步驟可以被同時執(zhí)行或者具有部分的同時性。這些變換將取決于被選擇的軟件和硬件系統(tǒng)以及設(shè)計(jì)者的選擇。所有這些變化都處于本公開的范圍之內(nèi)。同樣地，通過具有用于完成各類連接步驟、處理步驟、比較步驟和決定步驟的基于規(guī)則的邏輯和其他邏輯的標(biāo)準(zhǔn)編程技術(shù)，可以完成軟件上的實(shí)施

此外，所使用的格式和字符被提供出來用于解釋示意圖的邏輯步驟，并且被理解為并非用于限制由所述示意圖示出的方法/系統(tǒng)的范圍。雖然各種各樣的箭頭類型和線條類型都可能被應(yīng)用在所述示意圖中，但它們被理解為并非用于限制相應(yīng)的方法/系統(tǒng)的范圍。實(shí)際上，一些箭頭或其他連接符號可以被用于僅僅指示一個方法的邏輯流程。例如，一個箭頭可以指示一個被描述的方法的被列舉的步驟之間的不特定的時間間隔的等待或監(jiān)控周期。此外，具體方法發(fā)生的順序可以是或者并不是嚴(yán)格地遵守被示出的對應(yīng)步驟的順序。還應(yīng)該注意的是，方框圖和/或流程圖中的每個方框、以及方框圖和/或流程圖中的方框的組合可以由執(zhí)行特定功能或動作的具有特定目的的基于硬件的系統(tǒng)、或者具有特定目的的軟件和程序代碼的組合來實(shí)現(xiàn)。

在本說明書描述的許多功能單元已經(jīng)被標(biāo)示為模塊，以便更加具體地強(qiáng)調(diào)它們的實(shí)施的獨(dú)立性。例如，一個模塊可以被實(shí)施為硬件電路，其包括慣用的vlsi電路或門陣列、現(xiàn)有的半導(dǎo)體例如邏輯芯片、晶體管、或者其他分立的元件。一個模塊也可以被實(shí)施在可編程的硬件裝置中，例如現(xiàn)場可編程門陣列、可編程陣列邏輯、可編程邏輯裝置或其類似物中。

模塊也可以被實(shí)施在用于由各種類型的處理器執(zhí)行的機(jī)器可讀介質(zhì)中。可執(zhí)行的代碼的確認(rèn)模塊可以例如包括一個或多個物理或邏輯的計(jì)算機(jī)指令塊，其可以例如被組織成對象、程序或函數(shù)。然而，確認(rèn)模塊的可執(zhí)行部分并不需要被物理地放置在一起，而是可以包括存儲在不同位置的不同指令，其在被邏輯地結(jié)合在一起時包括所述模塊并且為所述模塊達(dá)到既定的目的。

實(shí)際上，計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的模塊可以是單個指令或者多條指令，而且甚至可以被分配成遍及多個不同的代碼段中、位于不同的程序之間、以及跨越多個存儲器裝置。相似地，操作數(shù)據(jù)在此可以在模塊中被確認(rèn)及描述，并且可以被體現(xiàn)在任何合適的形式中以及組織在任何合適類型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。所述操作數(shù)據(jù)可以被收集為單個數(shù)據(jù)集合，或者可以被分配成遍及包括多個不同的存儲裝置的多個不同位置，而且可以至少部分地僅僅作為系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)上的電子信號而存在。其中一個模塊或一個模塊的一些部分被實(shí)施在及其可讀介質(zhì)(或者計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì))中，所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以被存儲和/或傳送到一個或多個計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。

所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是有形的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，存儲有計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。所述計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可以是例如，但是不限于，電子的、磁性的、光學(xué)的、電磁的、紅外的、全息的、微機(jī)械的、或者半導(dǎo)體的系統(tǒng)、設(shè)備、或者裝置，或者上述形式的任何適當(dāng)?shù)慕M合。

所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的更多具體示例可以包括但不限于便攜式計(jì)算機(jī)磁盤、硬盤、隨機(jī)存取存儲器(ram)、只讀存儲器(rom)、可擦除可編程只讀存儲器(eprom或者閃存)、便攜式光盤只讀存儲器(cd-rom)、數(shù)字多用途光盤(dvd)、光學(xué)存儲裝置、磁性存儲裝置、全息存儲介質(zhì)、微機(jī)械存儲裝置、或者上述形式的任何適當(dāng)?shù)慕M合。在本文件的語境中，計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)可以是任何有形的介質(zhì)，其可以包括和/或存儲用于被指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用和/或結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。

所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)也可以是計(jì)算機(jī)可讀信號介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀信號介質(zhì)可以包括帶有體現(xiàn)在其中，例如處于基帶中或者作為載波的一部分的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的被傳送的數(shù)據(jù)信號。這樣的被傳送的數(shù)據(jù)信號可以采用多種形式中的任意一種，所述多種形式包括但不限于電氣、電磁、光學(xué)、或者它們的任何適當(dāng)?shù)慕M合。計(jì)算機(jī)可讀信號介質(zhì)可以是并非計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，并且可以交流、傳送或運(yùn)送計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，以供被指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用或者結(jié)合指令執(zhí)行系統(tǒng)、設(shè)備或裝置使用的任何計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)可讀信號介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以被利用任何適當(dāng)?shù)拿浇閬韨鬏?，所述媒介包括但不限于無線、有線、光纜、射頻(rf)、或者其他類似物，或者上述方式的任何適當(dāng)?shù)慕M合。

在一個實(shí)施方式中，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括一個或多個計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)與一個或多個計(jì)算機(jī)可讀信號介質(zhì)的組合。例如，計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以同時地既通過光纜作為電磁信號被傳送以便由處理器執(zhí)行，又被存儲在ram存儲裝置上以便由處理器執(zhí)行。

用于本發(fā)明的各個方面的用于執(zhí)行操作的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以被寫成一種或多種編程語言的任意組合，所述編程語言包括面向?qū)ο蟮木幊陶Z言例如java、smalltalk、c++或其類似語言，以及傳統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)語言，例如“c”編程語言或者類似的編程語言。所述計(jì)算機(jī)可讀程序代碼可以完全在用戶的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、部分地在用戶的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、作為單機(jī)的計(jì)算機(jī)可讀文件包執(zhí)行、部分地在用戶的計(jì)算機(jī)上同時部分地在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)上執(zhí)行、或者完全在遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或者服務(wù)器上執(zhí)行。在后面的情況下，所述遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以通過任何類型的網(wǎng)絡(luò)被連接到用戶的計(jì)算機(jī)，所述網(wǎng)絡(luò)包括局域網(wǎng)(lan)和廣域網(wǎng)(wan)，或者該連接可以被連接到外部電腦上(例如，通過使用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商的國際互聯(lián)網(wǎng))。

所述程序代碼也可以被存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中，所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以指導(dǎo)計(jì)算機(jī)、其他的可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備、或其他裝置以特定的方式工作，從而使存儲在所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令產(chǎn)生出包含指令的產(chǎn)品，所述產(chǎn)品實(shí)施在示意性流程圖和/或示意性方框圖的一個或多個方框中述及的功能/作用。

在本說明書的全部內(nèi)容中提及的“一實(shí)施方式”、“實(shí)施方式”或者類似語言意味著結(jié)合所述實(shí)施方式所描述的具體特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個實(shí)施方式中。因此，本說明書的全部內(nèi)容中的短語“在一個實(shí)施方式中”、“在本實(shí)施方式中”、以及類似語言的出現(xiàn)可以，但是并非必須，都參考同一個實(shí)施方式。

因此，在不偏離其精神或?qū)嵸|(zhì)特性的情況下，本公開可以被體現(xiàn)在其他具體形式中。被描述的實(shí)施方式應(yīng)該在所有方面都僅僅作為說明性而非限制性的情況來被考慮。因此，本公開的范圍是被隨附的權(quán)利要求而非被前述的具體描述限定的。處于在所述權(quán)利要求的等價物的意義和范圍之內(nèi)的所有變化都應(yīng)當(dāng)被包括在它們的范圍之內(nèi)。