一种基于超声回波RF数据的超声成像处理方法及处理系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于超声回波RF数据的超声成像处理方法及处理系统，所示方法包括：S1、通过超声探头向目标测试物发射超声检测信号，并接收超声回波信号；S2、计算所述超声回波信号的最优加权矢量；S3、利用所述的最优加权矢量计算所述回波信号中的RF数据；S4、采用经验模态分解算法将回波信号分解为若干个固有模态函数；S5、求取所述各个固有模态函数的瞬时频率，对含有非目标频率的固有模态函数进行修正；S6、将调整后的固有模态函数进行加权合成为修正后的RF信号；S7、基于所述的RF数据，进行超声成像处理获取测试目标图像。该方法及系统能够解决常规超声成像方法中分辨率及对比度上局限，提高超声图像的对比度和分辨率。

An ultrasonic imaging processing method and processing system based on ultrasonic echo RF data

The present invention provides an ultrasonic echo RF ultrasound imaging data processing method and system based on the method shown include: S1, target test firing ultrasonic signal by ultrasonic probe, and ultrasonic echo signal is received; the optimal weight vector of S2, calculation of the ultrasonic echo signal; S3, using the optimal the weighted vector is calculated by the RF data in the echo signal; S4, the EMD algorithm echo signal is decomposed into several intrinsic mode function; S5, the instantaneous frequency of each intrinsic mode function, the intrinsic mode function with non target frequency correction; S6, the intrinsic mode function after adjustment the weighted synthesis for RF signal after correction; S7, RF data based on the ultrasonic imaging, target image acquisition test. The method and system can solve the limitation of resolution and contrast in the conventional ultrasonic imaging method, and improve the contrast and resolution of the ultrasonic image.

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声回波RF数据的超声成像处理方法及处理系统
本专利技术属于超声成像
，尤其是种基于超声回波RF数据的超声成像处理方法及处理系统。
技术介绍
超声成像是一种便捷和高效无损检测技术。超声波在被检测物体内部传播时，由于不同的材料、组织或结构间的声特性阻抗差异，造成超声波沿其传播路径上的反射、折射、散射等现象。利用超声回波信号中携带的声特性阻抗差异信息成像，通过对回波信号的检测和处理最总得到所扫测物体的超声图像。常规的基于RF数据的超声成像处理通常需要经过如下过程：超声信号经由探头的换能器阵元将电信号转化为声信号发射到检测物体；然后通过探头的换能器阵元将超声回波的声信号再转换为电信号，通过模拟电路对该信号进行前端滤波放大，再由AD转换为数字信号；进一步对各个阵元通道的数据经行波束形成得到射频信号，即RF信号，之后在经过正交解调得到I/Q两路正交信号送到后面的成像处理模块。常规基于RF数据的超声成像中的主流成像方式通过对各个通道适当的延时叠加来达到聚焦以及获取RF数据的目的，但是这种波束形成的方法独立于回波数据，没有考虑回波数据的数据特点。主瓣宽度过宽与旁瓣没有得到良好的抑制造成成像系统的分别率和对比度不足；同时基于傅立叶变换采用带通滤波来去除噪声信号，导致噪声去不净和有用信号被删除等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于超声回波RF数据的超声成像处理方法及处理系统。为了实现上述专利技术目的之一，本专利技术实施方式的基于超声回波RF数据的超声成像处理方法包括一下步骤：S1、通过超声探头向待检测目标物体发送超声信号，并获取所述超声发射信号的回波信号；S2、基于无畸变准则和最小方差无偏估计准则，计算所述回波信号的最优加权矢量；S3、计算所述回波信号的RF数据；S4、采用经验模态分解算法将所述RF数据分解为若干个固有模态函数；S5、计算所述固有模态函数的瞬时频率，并对含有非期望频率范围的固有模态函数部分进行修正；S6、对修正后的固有模态函数进行加权合成，形成修正后的回波RF数据；S7、对所述修正后的超声回波RF数据，经行超声成像处理，获取检测目标的成像结果。作为专利技术实施方式的进一步改进，所述步骤S2具体包括：P1、对所述超声探头接收到的各个通道回波数据X1进行延时补偿；P2、对所述补偿后的回波数据X1，做自相关处理，求取自相关矩阵R(x)；P3、利用高斯-约旦算法求取所述自相关矩阵R(x)的逆；P4、根据所述自相关矩阵R(x)的逆，计算最优加权矢量。作为专利技术实施方式的进一步改进，所述步骤S4具体包括：M1、计算所述RF数据的局部极小值和局部极大值；M2、采用线性插值，得到所述RF数据的上、下包络信号，并计算上、下包络信号的均值；M3、线性去除上、下包络信号的均值，重复此过程，直至获取到固有模态函数；M4、从RF数据中减去所述获取得到的固有模态函数，并重复上述过程，直至分解得到的数据为单调函数。为了实现上述专利技术目标之一，本专利技术实施方式的基于RF数据的超声成像处理系统，所述系统包括：信号发射接收模块：用于通过超声探头向目标检测物体发送超声发射信号，并接收其对应的回波信号；信号收发控制模块：用于控制超声探头的发送和接收时序；信号处理模块：用于计算超声回波信号的最优加权矢量；用于计算获取超声回波中的RF信号；采用经验模态分解对RF数据进行分解，获取若干固有模态函数；用于计算各个固有模态函数的瞬时频率；分别对每个固有模态函数进行修正；用于合成修正后的RF数据；图像处理模块：用于超声成像处理，获取检测目标超声图像。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：1、基于回波数据的特性获取最优加权矢量，利用获取的最优加权矢量得到回波数据中的RF数据，能够有效的提高成像系统的分辨率和图像对比度；2、采用了经验模态分解方法，动态地将RF数据分解为若干的固有模态函数，从而能够有效的滤除噪声信号，同时保留有用信号，具有很高的分解效率，并保留局部时频特性。附图说明图1是本专利技术中第一实施方式提供的基于RF数据的超声成像处理方法流程图；图2是本专利技术中第二实施方式提供的基于RF数据的超声成像处理方法流程图；图3是本专利技术中第三实施方式提供的基于RF数据的超声成像处理方法流程图；图4是本专利技术中第一实施方式提供的基于RF数据的超声成像处理系统的模块示意图。具体实施方式以下将结合附图所示的实施方式对本专利技术进行详细描述。但是实施方式并不限制本专利技术，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本专利技术的保护范围内。如图1所示，图1是本专利技术第一实施方式提供的局域RF数据超声成像处理方法的流程图。相应，所述方法包括以下步骤：S1、通过超声探头向待检测目标物体发送超声信号，并获取所述超声发射信号的回波信号；S2、基于无畸变准则和最小方差无偏估计准则，计算所述回波信号的最优加权矢量；S3、计算所述回波信号的RF数据；S4、采用经验模态分解算法将所述RF数据分解为若干个固有模态函数；S5、计算所述固有模态函数的瞬时频率，并对含有非期望频率范围的固有模态函数部分进行修正；S6、对修正后的固有模态函数进行加权合成，形成修正后的回波RF数据；S7、对所述修正后的超声回波RF数据，经行超声成像处理，获取检测目标的成像结果。以上对基于RF数据超声成像处理方法的秒速，其步骤S2、S4明显区别于现有超声成像数据处理技术相同，其他步骤不做详细赘述。本专利技术与现有技术的区别在于，基于回波数据的特性来获取RF数据，并通过动态的数据分解，在保留有用数据信息的基础上有效地滤除噪声信号。所述实现方法能够提供采用该处理方法及系统的超声成像设备的信噪比，图像分辨率和图像对比度，使成像结构更加细致，清晰和可靠。相应的，所述RF数据中的“RF”为英文：radiofrequency,中文：射频信号的缩写。以下内容将详细介绍本专利技术的具体实施方式。结合图2所示，本专利技术的实施方式中，所述步骤S2具体包括：P1、对所述超声探头接收到的各个通道回波数据X1进行延时补偿；本专利技术具体示例中，所述超声回波各个通道的数据表示为x1(t)，x2(t)到xn(t),其中n为超声探头的阵元数目，也就是通道数目。则对于所述通道回波数据的延时补偿可代替为对通道数据的相位补偿，其中以通道数据x(1)为参考通道，则各个通道修正为x2(t-τ)...xn(t-(n-1)τ)。从而得到各通道回波数据的修正值，并令其为X1。P2、对所述补偿后的回波数据X1，做自相关处理，求取自相关矩阵R(x)；对所述回波数据X1进行自相关处理，则可得到其自相关矩阵为R(x)＝X1H·X1。作为回波数据的自身特性评估。P3、利用高斯-约旦算法求取所述自相关矩阵R(x)的逆；对所述R(x),可以表示为R(n,m),其中n为通道数目，m为选取数据长度。则根据高斯-约旦法求取R-1(x)。P4、计算最优加权矢量。对于所述超声发射波形回波数据所对应的有阵列流行矢量v。则可在满足约束条件，在有噪声的情况下使得信号方差最小，而从满足源信号与接受信号能够逼近相等。因此可以得到最优加权矢量为wopt＝vHR1(x)/vHR-1(x)v。结合图3所示，本专利技术的实施方式中，所述步骤S4具体包括：经验模态分解是根据数据自适应的识别其中固本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于超声回波RF数据的超声成像处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、通过超声探头向待检测目标物体发送超声信号，并获取所述超声发射信号的回波信号；S2、基于无畸变准则和最小方差无偏估计准则，计算所述回波信号的最优加权矢量；S3、计算所述回波信号的RF数据；S4、采用经验模态分解算法将所述RF数据分解为若干个固有模态函数；S5、计算所述固有模态函数的瞬时频率，并对含有非期望频率范围的固有模态函数部分进行修正；S6、对修正后的固有模态函数进行加权合成，形成修正后的回波RF数据；S7、对所述修正后的超声回波RF数据，经行超声成像处理，获取检测目标的成像结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于超声回波RF数据的超声成像处理方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、通过超声探头向待检测目标物体发送超声信号，并获取所述超声发射信号的回波信号；S2、基于无畸变准则和最小方差无偏估计准则，计算所述回波信号的最优加权矢量；S3、计算所述回波信号的RF数据；S4、采用经验模态分解算法将所述RF数据分解为若干个固有模态函数；S5、计算所述固有模态函数的瞬时频率，并对含有非期望频率范围的固有模态函数部分进行修正；S6、对修正后的固有模态函数进行加权合成，形成修正后的回波RF数据；S7、对所述修正后的超声回波RF数据，经行超声成像处理，获取检测目标的成像结果。2.根据权利要求1所述的基于超声回波RF数据的超声成像处理方法，其特征在于，所述步骤S2要求根据最小无畸变准则，可提出约束条件使回波RF数据Y(x)等于理想回波数据X(x),则在有噪声的情况下，使得Y(x)的方差最小，得到约束E[Y(x)]＝W1(x)S(x)W2(x)并使E[Y(x)]得到最小；其中S(x)为实际接收到含有噪声的回波信号，W1(x)和W2(x)分别为加权矢量的共轭转置及加权矢量。3.根据权利要求1所述的基于超声回波RF数据的超声成像处理方法，其特征在于，所述步骤S2要求根据最小无偏估计准则，可提出约束条件加权矢量W(x)与超声阵的阵列流行矢量v(x)的积为1；根据所述的最小无偏估计准则，使得回波数据和RF数据无偏估计，则需要尽量较少噪声的影响，保证约束条件W(x)v(x)＝1。4.根据权利要求1所述的基于超声回波RF数据的超声成像处理方法，其特征在于，所述步骤S2的步骤包括：P1、对所述超声探头接收到的各个通道回波数据X1进行延时补偿；P2...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迪，刘治勇，费春龙，杨银堂，朱樟明，李娅妮，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，陕西博纵电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61