超声波摄像装置、信号处理装置以及信号处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术的超声波摄像装置、信号处理装置以及信号处理方法以较少的运算量，按每个像素计算接收信号的相干指标，得到高画质的超声波图像。生成使波束成形用声速变化为多种的多种图像。通过按照波束成形用声速的顺序排列多种图像间的对应的位置的像素的信号强度来求出波束成形用声速方向的信号强度的变化。基于所求出的信号强度的变化，计算表示用于像素的波束成形的多个接收信号的相干性的相干指标。成形的多个接收信号的相干性的相干指标。成形的多个接收信号的相干性的相干指标。

【技术实现步骤摘要】
超声波摄像装置、信号处理装置以及信号处理方法


[0001]本专利技术涉及超声波摄像装置。

技术介绍

[0002]生物体中的声速因脂肪、肌肉等组织而不同，此外还具有个体差异。超声波摄像装置进行如下的接收波束成形处理：从超声波元件列朝向生物体发送超声波，由此接收在生物体内产生的回波信号，通过与接收焦点和各超声波元件的距离对应的延迟时间使所得到的接收信号(信道RF信号)延迟后相加等。通常，预先设定在生物体内传播的超声波的声速的平均值等，并使用该平均值来计算出接收波束成形时的延迟时间。然而，如果设定声速与实际的声速不同，则各信道的回波信号间的相干性降低，导致低画质化。
[0003]因此，在非专利文献1所记载的技术中，暂时保存从摄像对象得到的信道RF信号，使接收波束成形中使用的声速变化为多种，计算每个声速的延迟时间。使用计算出的延迟时间进行接收波束成形，按多种的每个声速生成超声波图像，评价这些图像的聚焦程度。基于所求出的聚焦程度，决定最佳的延迟时间，生成超声波图像。由此，能够以适合于摄像对象的声速拍摄超声波图像。得到这样的最优图像的波束成形声速与作为组织的物性值的声速相区别地被称为平均声速等。若摄像对象的物性值声速相同，则平均声速与物性值声速一致，但在摄像对象具有多个物性值声速的情况下，超声波的传播路径中的平均声速被推定为最佳的波束成形声速。
[0004]另一方面，在非专利文献2中公开了通过根据接收信号的相干性对信号进行加权来抑制相干性低的伪影、噪声分量的自适应波束成形(Adaptive
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beamforming)技术。
[0005]在先技术文献
[0006]非专利文献
[0007]非专利文献1：David Napolitano，et.al，”Sound speed correction in ultrasound imaging，Ultrasonics”，Volume 44，p43
‑
46(2006)，ISSN 0041
‑
624X
[0008]非专利文献2：S.M.Hverven，O.M.H.Rindal，A.Rodriguez
‑
Molares and A.Austeng，
″
The influence of speckle statistics on contrast metrics in ultrasound imaging，
″
2017IEEE International Ultrasonics Symposium(IUS)，Washington，DC，USA，2017，Pp.1
‑4
技术实现思路

[0009]专利技术所要解决的课题
[0010]由于摄像对象以复杂的配置包括声速不同的多个组织，所以如果能够评价以像素为单位的聚焦程度，则能够提取相干性高的像素，能够进行声速推定的鲁棒性、推定精度的提高、降低了伪影、噪声的高画质的摄像。
[0011]然而，非专利文献1的技术能够针对多种声速的每种声速生成超声波图像，针对每个图像评价其聚焦程度，但不能评价以像素为单位的聚焦程度。
[0012]另一方面，在自适应波束成形技术中，由于使用各信道的回波信号间的相关运算，所以运算量大，需要在装置的前端搭载自适应波束成形专用电路、专用软件等。
[0013]本专利技术的目的在于，以较少的运算量针对每个像素计算接收信号的相干指标，得到高画质的超声波图像。
[0014]用于解决课题的手段
[0015]为了实现上述目的，本专利技术的超声波摄像装置具有：存储器，保存接收信号；超声波图像生成部；声速变化图像生成部；以及相干指标计算部。存储器保存接收信号，所述接收信号通过多个超声波元件的列接收在接受到超声波的发送的摄像对象中被反射的超声波，并将被反射的超声波按每个超声波元件输出。超声波图像生成部从存储器接收多个超声波元件的每个超声波元件的接收信号，使用基于波束成形用声速设定的延迟时间进行接收波束成形处理，从而针对给定的摄像范围生成图像。声速变化图像生成部使超声波图像生成部生成使波束成形用声速变化为多种的多种图像，或者基于超声波图像生成部生成的图像的数据来生成使波束成形用声速变化为多种的多种图像。相干指标计算部通过按照波束成形用声速的顺序排列声速变化图像生成部生成的多种图像间的对应的位置的像素的信号强度，从而求出波束成形用声速方向的信号强度的变化，基于求出的信号强度的变化，计算表示用于该像素的波束成形的多个所述接收信号的相干性的相干指标。
[0016]专利技术效果
[0017]根据本专利技术，能够以较少的运算量针对每个像素计算接收信号的相干指标，得到高画质的超声波图像。
附图说明
[0018]图1是表示实施方式1的超声波摄像装置的结构的框图。
[0019]图2的(a)是表示使接收信号以由最佳的声速计算出的延迟时间延迟后相加得到的信号的波形和使用该波形生成的B像的说明图，图2的(b)是表示使接收信号以由比最佳的声速慢的声速计算出的延迟时间延迟后相加得到的信号的波形、和使用该波形生成的B像的说明图。
[0020]图3的(a)以及(b)是表示实施方式1的声速变化图像生成部54生成的三维数据集和相干指标计算部55的处理的说明图，图3的(c)表示相干指标计算部55提取出的对应的像素的亮度的声速c的变化的图表。
[0021]图4的(a)是表示实施方式1的相干性高的像素的亮度与声速的关系的图表，图4的(b)是表示实施方式1的相干性低的像素的亮度与声速的关系的图表。
[0022]图5是表示实施方式1的平均声速推定部56的处理的说明图，图5的(a)是表示ROI71内的相干指标的分布的图，图5的(b)是表示ROI内的信号强度的分布的图，图5的(c)是表示平均声速推定部56求出的ROI内的相干指标与信号强度的积的总和或者平均值(聚焦指标)与声速的关系的图表。
[0023]图6是表示实施方式1的超声波摄像装置的动作的流程图。
[0024]图7是表示实施方式2的超声波摄像装置的结构的框图。
[0025]图8是表示实施方式2的平均声速推定部56的处理的说明图，图8的(a)是表示ROI71内的相干指标的分布的图，图8的(b)是表示取得最大信号强度的声速的ROI内的信号
强度的分布的图。
[0026]图9是表示实施方式2的超声波摄像装置的动作的流程图。
[0027]图10是表示实施方式3的超声波摄像装置的结构的框图。
[0028]图11是表示实施方式3的图像处理部59的处理的说明图，图11的(a)是表示图像内的相干指标的分布的图，图11的(b)是表示图像内的信号强度的分布的图，图11的(c)是表示用相干指标进行加权后的信号强度的分布的图。
[0029]图12是表示实施方式3的超声波摄像装置的动作的流程图。
[0030]图13是表示实施方式4的超声波摄像装置的结构的框图。
[003本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波摄像装置，其特征在于，具有：存储器，保存接收信号，该接收信号通过多个超声波元件的列接收在接受到超声波的发送的摄像对象中被反射的超声波并将被反射的超声波按每个所述超声波元件输出；超声波图像生成部，从所述存储器接收多个所述超声波元件各自的所述接收信号，使用基于波束成形用声速设定的延迟时间进行接收波束成形处理，从而针对给定的摄像范围生成图像；声速变化图像生成部，使所述超声波图像生成部生成使所述波束成形用声速变化为多种的多种所述图像，或者基于所述超声波图像生成部生成的所述图像的数据，通过运算生成使所述波束成形用声速变化为多种的多种所述图像；以及相干指标计算部，通过按照所述波束成形用声速的顺序排列所述声速变化图像生成部生成的多种所述图像间的对应的位置的像素的信号强度，从而求出波束成形用声速方向的所述信号强度的变化，基于所求出的所述信号强度的变化，计算表示在该像素的波束成形中使用的多个所述接收信号的相干性的相干指标。2.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其中，所述超声波摄像装置还具有平均声速推定部，所述平均声速推定部使用所述相干指标和所述波束成形用声速不同的多种所述图像的信号强度，推定与求出了所述相干指标的所述像素的位置对应的所述摄像对象的最佳的波束成形声速即平均声速，对所述超声波图像生成部设定推定出的所述平均声速作为所述波束成形用声速，并执行之后的摄像。3.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其中，所述超声波摄像装置还具有图像处理部，所述图像处理部使用所述波束成形用声速不同的多种所述图像中的一个以上图像的信号强度和所述相干指标，生成处理后图像。4.根据权利要求1所述的超声波摄像装置，其中，所述相干指标计算部将所述波束成形用声速作为横轴，将所述信号强度的大小作为纵轴，生成表示所述波束成形用声速不同的多种所述图像的对应的像素的所述信号强度的变化的图表，求出表示所述信号强度的变化的曲线，计算所述曲线是否是向上凸的形状、所述曲线的变化量、所述曲线向预先决定的多项式的近似精度、以及所述曲线的极值中的至少一个特征量，根据一个以上所述特征量计算所述相干指标。5.根据权利要求2所述的超声波摄像装置，其中，所述相干指标计算部针对在所述摄像范围内预先决定的ROI内包括的多个所述像素分别计算所述相干指标，所述平均声速推定部针对所述波束成形用声速不同的多种所述图像的对应的每个所述ROI分别进行计算计算出所述相干指标的所述像素的信号强度与所述相干指标的积且计算所述积的所述ROI的总和或者平均值作为聚焦指标的处理，所述平均声速推定部求出所得到的所述聚焦指标成为最大的所述图像，将所求出的所述图像的所述波束成形用声速推定为所述平均声速。6.根据权利要求2所述的超声波摄像装置，其中，所述超声波摄像装置还具有最大信号强度取得声速计算部，
所述最大信号强度取得声速计算部通过将所述波束成形用声速不同的多种所述图像的对应的ROI内的所述像素的信号强度在多种所述图像的对应的位置的像素问进行比较，从而选择所述信号强度成为最大的所述图像，求出选择出的所述图像的所述波束成形用声速作为所述像素的位置的最大信号强度取得声速，所述相干指标计算部针对所述ROI内的所述像素计算所述相干指标，所述平均声速推定部使用通过计算出的所述相干指标对所述最大信号强度取得声速进行了加权而得到的加权后最大信号强度取得声速来推定所述平均声速。7.根据权利要求6所述的超声波摄像装置，其中，所述相干指标计算部以及所述最大信号强度取得声速计算部针对所述ROI内的多个所述像素分别计算所述相干指标以及所述最大信号强度取得声速，所述平均声速推定部针对所述ROI内的多个所述像素求出所述加权后最大信号强度取得声速，并将所述加权后最大信号强度取得声速的平均值作为所述平均声速。8.根据权利要求7所述的超声波摄像装置，其中，所述相干指标计算部求出所述ROI内的所述相干指标的分布，所述最大信号强度取得声速计算部求出所述ROI内的所述最大信号强度取得声速的分布，所述平均声速推定部通过利用所述ROI内的所述相干指标的分布对所述ROI内的所述最大信号强度取得声速的分布进行加权，从而求出所述加权后最大信号强度取得声速的分布，将所述加权后最大信号强度取得声速的分布的平均值作为平均声速。9.根据权利要求3所述的超声波摄像装置，其中，所述相干指标计算部针对摄像范围所包括的多个所述像素计算所述相干指标，从而求出图像内的所述相干指标的分布，所述图像处理部针对所述波束成形用声速不同的多种所述图像中的一个以上图像进行图像处理而生成所述处理后图像，以使得所述相干指标高的第一区域的信号强度比与所述第一区域相比所述相干性低的第二区域的信号强度大。10.根据权利要求9所述的超声波摄像装置，其中，所述图像处理部对所述声速不同的多种所述图像中的一个图像进行所述图像处理而生成所述处理后图像。11.根据权利要求10所述的超声波摄像装置，其中，所述图像处理部进行所述图像处理的所述一个图像是所述声速不同的多种图像中的预先决定的给定声速的图像。12.根据权利要求10所述的超声波摄像装置，其中，所述图像处理部进行所述图像处理的所述一个图像是所述声速不同的多种图像中的针对预先决定的ROI内推定出的平均...

【专利技术属性】
技术研发人员：广岛美咲，藤井信彦，
申请(专利权)人：富士胶片医疗健康株式会社，
类型：发明
国别省市：