超声信号处理电路及相关设备和方法技术

描述了超声信号处理电路及相关设备和方法。可以通过应用一个或更多个加权函数来处理或调节从基于超声换能器的成像系统中的超声换能器阵列接收的信号样本。在一些实施方式中，可以在时域中对信号样本应用一个或更多个加权函数。在另一些实施方式中，可以将信号样本转换到频域并且可以在频域中应用一个或更多个加权函数。在又一些实施方式中，可以在时域中应用一个或更多个加权函数并且可以在频域中应用一个或更多个加权函数。加权函数可以是信道相关的和/或信道无关的。可以将经处理的数据提供至图像形成处理器。

Ultrasonic signal processing circuit and related equipment and method

An ultrasonic signal processing circuit and related equipment and methods are described. A signal sample received from an ultrasonic transducer array based on an ultrasonic transducer system can be processed or adjusted by applying one or more weighting functions. In some embodiments, one or more weighting functions can be applied to the signal sample in the time domain. In other embodiments, signal samples can be converted to the frequency domain and one or more weighting functions can be applied in the frequency domain. In some other embodiments, one or more weighting functions can be applied in the time domain and one or more weighting functions can be applied in the frequency domain. The weighting function can be channel dependent and / or channel independent. The processed data can be supplied to the image forming processor.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超声信号处理电路及相关设备和方法相关申请的交叉引用本申请根据35U.S.C.§119(e)要求于2014年10月7日提交的代理人案号为B1348.70014US00并且标题为“ULTRASOUNDSIGNALPROCESSINGCIRCUITRYANDRELATEDAPPARATUSANDMETHODS”的美国临时专利申请第62/060,822号的权益，其全部内容通过引用被并入本文。
本公开内容的各方面涉及用于成像和/或处理(例如超声成像和/或处理技术)的电路、装置、系统和方法。更具体地，本公开内容的各方面涉及用于处理从超声换能器阵列接收的信号的电路和方法。
技术介绍
为了生成用于医疗应用的超声图像，用于医疗应用的超声换能器阵列通常产生大量的数据。期望图像的质量和复杂度越高，通常需要的数据就越多。为了提高超声成像的分辨率以及实现高质量的3D立体成像，需要更大和更密集的换能器阵列，然而将多个信道的模拟信号从超声换能器阵列传输至超声系统的控制和处理电子器件的问题已经对更大和更密集的换能器阵列的利用造成了限制。
技术实现思路
本公开内容描述了对从基于超声换能器的成像系统的超声换能器阵列接收的信号进行处理的各方面，该基于超声换能器的成像系统包括用于处理信号的数字和模拟电路。在一些实施方式中，通过应用一个或更多个加权函数来处理或调节信号样本。在一些实施方式中，可以在时域中对信号样本应用一个或更多个加权函数。在其他实施方式中，可以将信号样本转换到频域并且可以在频域中应用一个或更多个加权函数。在再一些实施方式中，可以在时域中应用一个或更多个加权函数并且可以在频域中应用一个或更多个加权函数。加权函数可以是信道相关的和/或与信道无关的。可以将处理的数据提供至图像形成处理器。在图像形成处理之前对信号的处理可以称为对从超声换能器阵列接收的信号的“预处理”。一些实施方式涉及用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法。该方法包括：在将接收的信号从模拟域转换到数字域之后，对接收的信号进行信号调节。一些实施方式涉及用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法。该方法包括：将接收的信号转换到数字域以提供信号样本，以及对信号样本执行正交解调，然后对解调的信号样本执行快速傅里叶变换并且在频域中执行信号调节。一些实施方式涉及用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法。该方法包括：对接收的信号执行快速傅里叶变换，然后在频域中对超声换能器阵列的高程信道(elevationchannel)进行求和。一些实施方式涉及用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法。该方法包括：对接收的信号进行处理以提供用于傅里叶重采样图像形成处理和/或背投影图像形成处理的信号。一些实施方式涉及用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法。该方法包括：在第一数目的信道中对接收的信号执行处理以提供部分处理的信号样本，将部分处理的信号样本存储在存储器中，以及在少于第一数目的信道的第二数目的信道中完成对部分处理的信号样本的处理。一些实施方式涉及用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法。该方法包括：将接收的信号转换到数字域以提供信号样本，调节信号样本，以及输出经调节的信号样本以用于图像形成处理。一些实施方式涉及超声装置，该超声装置包括：超声换能器阵列，该超声换能器阵列被配置成响应于接收超声能量而提供接收的信号；以及处理电路，该处理电路被配置成对接收的信号进行处理。该处理电路包括：转换电路，该转换电路被配置成将接收的信号转换到数字域以提供信号样本；调节电路，该调节电路被配置成调节信号样本；以及输出电路，该输出电路被配置成输出经调节的信号样本以用于图像形成处理。一些实施方式涉及用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法。该方法包括：将接收的信号转换到数字域以提供信号样本，从信号样本中提取与要形成的图像对应的信号样本的子集，对信号样本应用时域加权函数，将加权的信号样本转换成频域值，对频域值应用频域加权函数，以及输出加权的频域值以用于图像形成处理。附图说明将参照以下附图来描述本公开技术的各个方面和实施方式。应当理解，附图并不一定按比例绘制。出现在多个附图中的项在其出现的所有附图中由相同的附图标记来表示。图1是体现本公开技术的各个方面的单片超声装置的说明性示例的框图。图2是示出了在一些实施方式中可以如何使用给定换能器元件的TX电路和RX电路来激励元件以发射超声脉冲或者接收并处理来自元件的表示由换能器元件感测的超声脉冲的信号的框图。图3至图8是可以包括在图2所示的RX电路的模拟处理块和数字处理块中的部件的说明性示例的框图。图9是根据实施方式的RX电路的数字处理块的框图。图10是图9所示的QDM块、滤波器块和下采样块的实施方式的框图。图11是根据实施方式的图9的时域调节块的框图。图12是根据实施方式的图9所示的FFT块的框图。图13是根据实施方式的图9所示的频域调节块的框图。图14是根据实施方式的图13所示的求和信道块的框图。图15是根据实施方式的信号处理架构的信道配置的示例的示意性框图。图16是根据实施方式的信号处理方法的示例的流程图。具体实施方式本公开内容的各方面涉及用于处理从超声换能器阵列接收的信号的数字和模拟电路及方法。在一些实施方式中，可以将超声换能器阵列和电路集成在单个互补金属氧化物半导体(CMOS)芯片或基板上，或者可以集成在超声探头内的多个芯片上。本公开内容提供独特的、性价比高的并且可扩展的集成信号处理架构以处理来自超声换能器元件或超声换能器元件组的信号以及提供足够健壮的数据用于先进高质量成像应用。因此，本公开内容的各方面提供了一种架构，该架构可以用于具有集成的超声换能器(例如，CMOS超声换能器)和数字电路的单基板超声装置。本公开内容描述了对从基于超声换能器的成像系统的超声换能器阵列接收的信号进行处理的各方面。在一些实施方式中，通过应用一个或更多个加权函数或模板(mask)来处理或调节信号样本。在一些实施方式中，可以在时域中对信号样本应用一个或更多个加权函数。在另一些实施方式中，可以将信号样本转换到频域并且可以在频域中应用一个或更多个加权函数。在再一些实施方式中，可以在时域中应用一个或更多个加权函数并且可以在频域中应用一个或更多个加权函数。加权函数可以是信道相关的和/或与信道无关的。可以将经处理的数据提供至图像形成处理器。在图像形成处理之前对信号的处理可以称为对从超声换能器阵列接收的信号的“预处理”。此外，可以将信号样本转换成有利于图像形成处理的形式。例如，可以在图像形成处理之前组合与若干高程信道对应的数据。一般而言，可以在图像形成处理之前或在图像形成处理期间基于特定架构来执行各种信号处理功能。信号处理架构还可以包括：数据缩减、压缩和/或下采样，以减少正在进行处理的数据量。这种操作可以包括例如正交解调、滤波和下采样。在再一些实施方式中，可以丢弃对正在形成的图像没有贡献的信号样本或者使图像劣化的信号样本。下面将进一步描述上述方面和实施方式以及另外的方面和实施方式。这些方面和/或实施方式可单独地、全部一起地或以两个或更多个的任何组合的方式来使用，本申请对此方面不作限制。图1示出了体现本公开内容的各个方面的单片超声装置100的说明性示例。如图所示，装置100可以包括一个或更多个换能器布本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法，包括：将所接收的信号转换到数字域以提供信号样本，所接收的信号表示所接收的超声能量；对所述信号样本执行正交解调，然后对经解调的信号样本执行快速傅里叶变换并且在频域中执行信号调节；以及在对经解调的信号样本执行快速傅里叶变换并且在所述频域中执行信号调节之后，对与所述超声换能器阵列的高程信道对应的频域值求和，以提供求和的高程值；以及输出所述求和的高程值以用于超声图像形成处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.07 US 62/060,8221.一种用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法，包括：将所接收的信号转换到数字域以提供信号样本，所接收的信号表示所接收的超声能量；对所述信号样本执行正交解调，然后对经解调的信号样本执行快速傅里叶变换并且在频域中执行信号调节；以及在对经解调的信号样本执行快速傅里叶变换并且在所述频域中执行信号调节之后，对与所述超声换能器阵列的高程信道对应的频域值求和，以提供求和的高程值；以及输出所述求和的高程值以用于超声图像形成处理。2.根据权利要求1所述的方法，其中，信号调节包括对所述频域值应用频域加权函数。3.根据权利要求1所述的方法，还包括：对所述经解调的信号样本应用时域加权函数，其中，对经时域加权的信号样本执行快速傅里叶变换。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：从所述信号样本提取与要形成的图像对应的所述信号样本的子集，其中，对所提取的信号样本执行正交解调。5.根据权利要求1所述的方法，还包括：对所述经解调的信号样本执行下采样以用于数据缩减，其中，对经下采样的信号样本执行快速傅里叶变换。6.一种用于处理从超声换能器阵列接收的信号的方法，包括：将所接收的信号转换到数字域以提供信号样本，所接收的信号表示所接收的超声能量；从所述信号样本中提取与要形成的图像对应的所述信号样本的子集；对所提取的信号样本应用时域加权函数；将经加权的信号样本转换成频域值；对所述频域值应用频域加权函数；以及输出经加权的频域值以用于超声图像形成处理。7.根据权利要求6所述的方法，其中，应用所述时域加权函数包括对所提取的信号样本执行接收器相关的加权。8.根据权利要求6所述的方法，其中，应用所述时域加权函数包括对所提取的信号样本执行激励相关的加权。9.根据权利要求6所述的方法，其中，应用所述时域加权函数包括对所提取的信号样本执行信道无关的加权。10.根据权利要求6所述的方法，其中，应用所述时域加权函数包括对所提取的信号样本执行信道相关的加权。11.根据权利要求6所述的方法，其中，应用所述频域加权函数包括对所述频域值执行接收器相关的加权。12.根据权利要求6所述的方法，其中，应用所述频域加权函数包括对所述频域值执行激励相关的加权。13.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：泰勒·S·拉尔斯顿，内华达·J·桑切斯，
申请(专利权)人：蝴蝶网络有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US