CN105640497A - 信号处理方法、声波处理装置和记录介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了信号处理方法、声波处理装置和记录介质，并具体公开了一种用于多个接收信号的信号处理方法，其中多个接收元件各自被配置为在多个采样时间处接收声波并且输出接收信号，该方法包括根据每一个采样时间处的多个接收信号当中除具有大于阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号来生成代表性值信号，生成指示在每一个采样时间处获得的多个接收信号与该代表性值信号之间的差值的多个差信号，以及使用该多个差信号来生成图像数据。
Description
技术领域
本发明涉及信号处理方法、声波处理装置和记录介质。
背景技术
作为光学成像技术之一，光声断层摄影(PAT)已被广泛使用。在光声断层摄影中，用脉冲光照射被摄体以使得在被摄体内部生成的声波被检测到，并且分析声波的信号以使得关于被摄体内部的光学特性值的信息被可视化。
已经将PAT装置用于活体的测量来尝试对形成肿瘤的相对较细的血管进行成像。然而，从这些细的血管中生成的声波和由检测元件所获得的接收信号相对较弱，因此除非适当地除去噪声和任何伪像，否则可能无法获得具有希望质量的图像。伪像意指这样一种图像，其看起来好像存在某物，但是实际上什么都不存在。
除去伪像的技术之一在日本专利特开第2011-00414号中公开。在该公开中，因界面声波产生的瞬时响应造成的伪像的除去将被实现。在同一时间点获得的多个接收信号被彼此相加，使用这多个接收信号的幅度当中的最大幅度作为基准将通过该相加获得的信号标准化，此后该信号被从各接收信号中减去。
发明内容
然而，尽管日本专利特开第2011-00414号公开了减少因瞬时响应而生成的大信号所造成的伪像，但是同相噪声未被考虑在内。一般而言，同相噪声是具有与由界面声波造成的瞬时响应相比足够小的幅度的信号。
根据本发明的一个实施例，提供了本发明的一种用于多个接收信号的信号处理方法，其中多个接收元件各自被配置为在多个采样时间处接收声波并且输出接收信号，该方法包括根据每一个采样时间处的多个接收信号当中除具有大于阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号来生成代表性值信号，生成指示在每一个采样时间处获得的多个接收信号与代表性值信号之间的差值的多个差信号，以及使用该多个差信号来生成图像数据。
根据本发明的另一实施例，提供了一种声波处理装置，其包括各自被配置为在多个采样时间处接收声波并且输出接收信号的多个接收元件，以及被配置为处理该多个接收信号的信号处理单元。该信号处理单元还被配置为根据每一个采样时间处的多个接收信号当中除具有大于阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号来生成代表性值信号，生成指示在每一个采样时间处获得的多个接收信号与代表性值信号之间的差值的多个差信号，以及使用该多个差信号来生成图像数据。
根据本发明的又一实施例，提供了一种声波处理装置，其包括各自被配置为在多个采样时间处接收声波并且输出接收信号的多个接收元件，被配置为不接收声波并被配置为输出基准信号的基准接收元件，以及被配置为处理该多个接收信号和基准信号的信号处理单元。该信号处理单元还被配置为生成指示在每一个采样时间处获得的多个接收信号与基准信号之间的差值的差信号，以及根据这些差信号来生成图像数据。
根据参考附图对各实施例的以下描述，本发明的另外的特征将变得清晰。下面描述的本发明的实施例中的每一个都可以被单独实现，或者在必要时或在单个实施例中结合来自各实施例的元素或者特征是有益的情况下可以被实现为多个实施例或其特征的组合。
附图说明
图1是示出根据本发明的第一实施例的声波处理装置的配置的示图。
图2是示出根据本发明的实施例的信号处理的流程图。
图3是示出根据本发明的实施例的接收信号的示图。
图4A至图4D是示出根据本发明的实施例的尚未经受信号处理的图像和已经经受信号处理的图像之间的比较的示图。
图5A和5B是示出根据本发明的第二实施例的接收元件的布置的示图。
图6是示意性地示出根据本发明的第二实施例的噪声的状态的示图。
具体实施方式
第一实施例
将以具有弧型换能器的声波处理装置为例来描述本发明的第一实施例，弧型换能器包括按照弧形布置的多个接收元件。根据该实施例的声波处理装置是光声波处理装置，其接收通过用脉冲光照射被摄体而在被摄体中生成的声波(通常为超声波)。
系统配置
图1是示出该实施例的声波处理装置的配置的示图。声波处理装置包括光照射单元101、换能器102、台架(stage)103、光控制器105、接收信号处理单元106、台架控制器107和装置控制器108。在该实施例中使用的坐标系以换能器102的弧的中心作为基准，并且台架103关于y轴在x-z平面中旋转。光照射单元101沿着x轴用光照射坐标的原点。
被摄体110可以由台架103关于y轴旋转。被摄体110可以被保持在被摄体110被悬挂于台架103的状态下。当在被摄体110由台架103旋转的同时光照射单元101用光照射被摄体110时，可以从被摄体110的所有方向获得信号。注意被摄体110和换能器102被放置在水箱104中。另外，因为水箱104被用水填充，因此生成的声波被充分地传输。填充水箱104的物质不限于水，而是可以使用任何物质，只要该物质可以将从被摄体110生成的声波传输到被包括在换能器102中的接收元件即可。
现在将更详细地描述被包括在声波处理装置中的部件。
光照射单元和光控制器
光照射单元101在光控制器105的控制下用光照射被摄体110。在该实施例中，被摄体110被用来自x轴的正方向的光照射。光照射单元101包括生成光的光源和引导所生成的光以使得被摄体110被用光照射的导光构件。光源优选是激光光源以便获得大的输出。然而，发光二极管、闪光灯等可以被用作代替激光光源的光源。当激光将被使用时，诸如固态激光器、气体激光器、染料激光器和半导体激光器的各种激光器可以被使用。照射的时机、波形、强度等受光控制器105控制。不要求从某一方向照射被摄体110，并且被摄体110可以从多个方向被照射以便不产生盲区。具体而言，可以提供光照射单元101的多个发射端子或者可以提供多个光照射单元101。
为了有效地生成光声波(这是一种类型的声波)，光控制器105根据被摄体110的热特性用脉冲光在足够短的时间段内照射被摄体110。优选的是，如果被摄体110是活体，则光照射单元101所生成的脉冲光的脉冲宽度大约是10至50纳秒。另外，优选的是，脉冲光的波长足够用于将光传输到被摄体110的内部。具体而言，在活体的情况下，波长大于或者等于700nm并且小于或者等于1100nm。在这里假定在本实施例中使用具有800nm波长的钛蓝宝石激光器(这是一种固态激光器)。
换能器和接收信号处理单元
在被摄体110中的光吸收剂中生成的声波被换能器102接收。该实施例的换能器102是弧型超声波换能器，其包括在以坐标轴的原点为中心的弧上布置的多个接收元件。这些接收元件所接收的声波被转换为模拟电信号。具有这种功能的元件的示例包括压电陶瓷(压电换能器：PZT)和电容式微加工超声换能器(CMUT)。另外，接收元件优选具有高灵敏度和大频带。假定该实施例的换能器102的弧的半径是60mm，开口具有150度，并且接收元件的数目是64。然而，实施例不限于这些值。
被转换为电信号的信号被传输到接收信号处理单元106，接收信号处理单元106对电信号执行放大、AD转换等以便获得数字信号。数字信号被传输到装置控制器108。接收声波的时机被装置控制器108控制以便与光照射单元101所执行的光照射同步。换能器102的接收元件具有例如在从2MHz到5MHz的频带中的灵敏度。另外，采样频率(速率)至少相对于在将被换能器102检测到的信号的频带中的最大频率满足采样定理。在该实施例中，采样被以50MHz的采样速率执行2048次。可以考虑到从开始利用脉冲光进行照射到脉冲光到达换能器102的延迟时间来设置其中执行采样的时段的起始时间。同时，在利用脉冲光进行照射的时机之后可以连续地执行采样，并且只有基于光声波的数据可以从所采样的数据当中被提取。另外，数字信号中的每一个具有包括符号在内的12位。具体而言，1位被用于符号，并且剩余11位表示接收信号的幅度。接收信号处理单元106除了放大器和A/D转换单元还可以包括临时存储接收信号的存储单元。
装置控制器
起信号处理单元的作用的装置控制器108根据用于光照射单元101和换能器102的接收控制的指令和接收信号来执行图像重构。具体而言，装置控制器108生成被摄体110的图像数据。另外，装置控制器108包括用户界面，并且可以执行测量参数的改变、测量的开始和停止、图像处理方法的选择、被摄体信息和图像的存储、数据分析等等。另外，被重构的图像数据例如作为三维断层摄影图像而被显示在显示单元(未示出)中。注意信号处理器可以被配置为独立于装置控制器108并且包括CPU、主存储设备和辅助存储设备以执行高速处理的计算机，或者可以被设计为专用硬件。
信号处理步骤
图2是示出根据该实施例的信号处理的流程的流程图。测量在步骤S1中开始。在通过使用台架103旋转被摄体110来改变被摄体110的方向的同时执行光照射，并且测量通过利用来自各种角度的脉冲光照射被摄体110而生成的声波。在这里，每当在x-z平面中使被摄体110旋转4度时执行测量，并且通过总共执行测量90次来测量围绕被摄体110的全部位置。在各种角度获得的数据被临时相继存储在接收信号处理单元106中。当所有测量位置中的测量(90次测量)被终止时，可以获得包括以各种角度测量的数据在内的二维布置数据。然后该二维布置数据被传输到装置控制器108。在这种情况下的二维布置的尺寸是5760×2048(90(测量被执行的次数)×64(元件的数目)×2048(每一次测量的样本的数目))。因为声波的幅度(即，信号强度)随着时间而改变，因此在足以恢复声波的波形的采样周期中每一次测量获得一些样本，以使得多个接收信号被生成。
在步骤S2中，装置控制器108接收临时存储在接收信号处理单元106中的测量数据。在这里，装置控制器108所接收的测量数据的一个示例在图3中示出。该实施例的被摄体110是具有1mm的孔径并且包括封装在其中的稀释印度墨汁的圆柱形透明管。换能器102是弧型超声换能器。在该实施例中，只有按照四个位置中的测量角度的测量数据被可视化。数据的密度指示值的大小。在这里假定管的外围被用水填充，并且通过吸收光来充当声波的声源的物体不存在。
在图3中，与64个元件相对应的数据在四次测量的每一次测量中存在于箭头标记201所指示的方向上。在这里，示出与以不同角度执行四次的光照射相对应的数据。另一方面，在箭头标记202所指示的方向上，在使用光照射时间作为基准的逝去时间中以50MHz的采样速率获得的2048个数据样本被布置。沿着箭头标记201延伸的带意指在某一时间点对该多个接收元件执行具有大约相同大小的输入，并且这些带对应于同相噪声。例如，在有符号的12位数字信号中，同相噪声的幅度大约是+20。另外，在执行四次的光照射中生成的同相噪声的强度各不相同。另外，同相噪声不是在固定周期内生成的。注意估计同相噪声是穿过水输入的电噪声。例如，估计同相噪声是在电磁波穿过水传播时生成的，或是在由水的振动产生的水压变化被换能器102检测到时生成的。另外，在该多个接收元件被连接到共同的基准电源(GND)的情况下，在GND中混合的噪声可以成为同相噪声。
在步骤S3中，从在步骤S2中获得的5760×2048个数据中提取每一个测量位置的数据信号。所提取的数据是在每一个测量位置处获得的二维数据(64×2048)(例如，在单个测量位置处来自64个元件的2048个样本)。在步骤S3中提取的数据将在步骤S4和步骤S6中被使用。
在图3中，在由附图标记203表示的区域中认出楔形标记。这些是基于声波的接收信号。因此，在步骤S4中，执行从各个时间点处(例如，在2048次采样中的每一次处)的数字信号当中确定接收信号的处理。作为该处理的一种具体方法，将在步骤S3中在每一个测量位置处提取的数字信号中的每一个与阈值相比较。如果数字信号的大小超过阈值，则指示该数字信号超过阈值的信息被存储在包括于装置控制器108中的存储器中，以使得该数字信号被指示为接收信号。该信息可以与上面描述的二维布置数据分开地存储，或者指示相对于阈值的大小的标志可以被添加到包括于二维布置数据中的元素中。例如，阈值的绝对值大约是25。例如，在有符号的12位信号的情况下，大于或者等于+25以及小于或者等于-25的数字信号被确定为基于声波的接收信号。在数字信号中包括偏移的情况下，使用偏移的值作为基准来设置阈值。
在步骤S5中，作为在同一时间点处(例如，在2048次采样中的每一次处)获得的数字信号当中的除在步骤S4中确定的接收信号之外的数字信号的代表性值的代表性值信号被生成。在这里，在某一时间点从64个元件中获得的数据当中，除在步骤S4中超过阈值的数据(例如，接收信号)之外的数据被求平均，以便生成在每一个时间点处的代表性值信号。通过这样，即使在生成了随机噪声时，随机噪声的影响也可以被降低。针对被执行2048次的采样执行该处理，由此可以获得代表性值信号的一维数据，该代表性值信号是除基于声波的接收信号之外的数字信号的平均值。在同一时间点处获得的所有信号都具有超过阈值的值的情况下，确定未生成同相噪声。另外，以下情况并不是必须的：在要生成代表性值信号时，在在同一时间点处从64个元件中获得的数据当中，除超过阈值的数据之外的所有数据被使用。可以对除超过阈值的数据之外的数据中的一些求平均，并且所获得的值可以被确定为代表性值信号。
在步骤S6中，同相噪声分量被从信号中除去。这是通过针对每一个元件从在步骤S3中描述的64×2048的二维布置数据中减去在步骤S5的处理中获得的1×2048的一维数据来实现的。具体而言，执行从在各个时间点处采样的64个数据中的每一个中减去在步骤S5中在时间点中的一个对应时间点处获得的平均值的数据的处理。
在步骤S7中，确定与所有光照射有关的信号是否已被处理。当确定已经对所有信号执行该处理时，处理继续进行到步骤S8。另一方面，当信号中的至少一个尚未被处理时，处理返回到步骤S3，其中下一光照射的信号被处理。在所有信号都被处理之后，获得从中除去了同相噪声的5760×2048的二维布置数据。
在步骤S8中，使用从中除去了同相噪声的数据来执行重构，即图像数据的生成。用于图像重构的方法的示例包括傅立叶变换法、通用反投影法和滤波反投影法。在这里，将参考图4A至图4D来描述尚未经受本实施例的处理的重构图像与已经经受本实施例的处理的重构图像之间的差异。图4A是示出当本实施例的处理未被执行时获得的x-y平面中的最大强度投影(MIP)图像的示图，并且图4B是示出当本实施例的处理未被执行时获得的y-z平面中的MIP图像的示图。某一平面中的MIP图像是通过提取在与该某一平面正交的方向上具有最大值的信号来构造的图像。例如，x-y平面中的MIP图像是通过在构成三维图像的数据当中提取在z轴方向上具有最大值的信号来构造的。图4C是示出当本实施例的处理被执行时获得的x-y平面中的MIP图像的示图，并且图4D是示出当本实施例的处理被执行时获得的y-z平面中的MIP图像的示图。在图4A和图4B中，同相噪声尚未被除去，并且因而图像被显示为尽管未在管附近提供声源却仍然好像存在声源，并且管被混合在噪声中。另一方面，在图4C和4D中，同相噪声已被除去，并且因而管周围的部分由接近黑色的深色表示。相应地，认识到管可以被与背景区分开。具体而言，背景与管之间的对比度高。注意，尽管管被用稀释印度墨汁填充，但是因为使用了在相对较低频率的区域中没有灵敏度的接收元件，因此中空状的管被观察到。
在步骤S9中，这一系列处理被终止。
如上所述，通过根据该实施例的处理，可以获得其中同相噪声被降低的图像。
尽管通过使用台架103使被摄体110相对于换能器102旋转来改变被摄体110与换能器102之间的相对位置，但是该相对位置也可以通过在被摄体110被固定的同时改变换能器102的位置来改变。
在该实施例中，在数字信号由有符号的12位表示时阈值是数字值25的情况被描述为一个示例。因为12位之一是表示正或负的符号，因此被包括在相对于数字值的最大值或最小值的25/(211)≈1.2％的范围内的信号被确定为小于阈值。然而，阈值不限于此，并且其可以根据接收信号的估计大小而被适当设置。如果阈值过大，则将被用于图像重构的信号被作为噪声处理，而如果阈值过小，则将被作为噪声处理的信号被用于图像重构，并且因此所获得的图像的质量被退化。因此，优选的是，阈值被设置为大于或者等于相对于数字信号或接收信号的最大幅度的1％并且小于或者等于该最大幅度的10％的值。
另外，对具有小于或者等于阈值的幅度的接收信号求平均以便计算同相噪声的情况已被描述。然而，代替求平均，具有小于或者等于阈值的幅度的接收信号当中的具有中值或者模式值的接收数据可以被确定为同相噪声。具体而言，根据除具有大于阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号生成代表性值信号，并且使用通过从接收信号中减去该代表性值信号而获得的已减信号(差信号)来执行图像重构以便降低同相噪声。注意求平均在降低随机噪声方面被优选用作用于生成代表性值信号的方法。
不同于本实施例的处理，在同一时间点处获得的所有信号都被求平均而不把具有高强度的基于声波的接收信号除外的情况下，当在稍后处理中计算出差值时，将在不应生成信号的位置中生成信号，因而伪像被生成。相反地，在不是噪声的小信号被混合的情况下，这些小信号可能通过求平均而被忽略。通过执行步骤S4中的处理，可以获得存储具有高强度的信号的位置和不具有高强度的信号的位置的数据。
第二实施例
在第二实施例中，作为声波处理装置的一个示例，将描述使用布置在半球容器的内壁中的接收元件的用于乳房的声波断层摄影诊断装置。在这里，将主要描述与第一实施例不同的部分。
在图5A和图5B中示出该实施例的声波断层摄影诊断装置的一部分。图5A是示出声波断层摄影诊断装置中保持被摄体的一部分的配置的截面图。该横截面被确定为x-z平面。如在图5A中示出，支撑被摄体506的支撑底座500包括一开口，被摄体506将被插入到该开口中。半球容器501被放置为覆盖该开口，并且接收元件502沿着容器501的表面被放置。换言之，该多个接收元件502被放置在半球上。容器501与被摄体506之间的部分被用溶液填充，该溶液充当用于获得被摄体506与接收元件502之间的声学匹配的匹配层。该溶液通常是水。另外，杯可以被放置在被摄体506与接收元件502之间的部分中以限制被摄体506的形状。任何材料都可以被用于该杯，只要该材料相对于光是透明的并且不干扰声波的测量即可。如果将使用杯，则用于声学匹配的匹配剂可以被放置在该杯与被摄体506之间的部分中。另外，半球容器501具有一开口，该开口允许从光照射单元503发出的光通过。因此，被摄体506可以用从z轴的负方向到正方向的光进行照射。
例如，将被测量的被摄体506的一部分(即，乳房)以俯卧位被插入到支撑底座500的开口中。可以通过由x-y平面中未示出的XY台架移动容器501来改变容器501相对于被摄体506的位置。然后，被摄体506在XY台架被扫描的同时被用从光照射单元503发出的脉冲光照射，并且生成的声波被接收元件502检测到。这样获得的数据被重构以便获得三维声波图像。
图5B是示出从z轴上的正方向观看到的容器501的示图。在该实施例中，128个接收元件502被沿着半球面螺旋形地布置。注意接收元件502的布置不限于螺旋形布置，接收元件的数目(128)也不受限，并且接收元件502可以以同心方式或者其他各种方式布置。
还是在该实施例中，信号处理的流程与第一实施例的流程相同。然而，该实施例的信号处理的流程与第一实施例的不同之处在于步骤S4和步骤S5中的处理，这是因为在该实施例中接收元件502被螺旋形地布置并且扫描是对XY台架执行的。
因为扫描是对XY台架执行的，因此不同的接收元件可能具有取决于换能器的位置、台架的位置以及在接收元件之后的台架中的电路的接线的不同的同相噪声。为了描述的简洁，在这里，将描述同相噪声的影响仅取决于接收元件502在半球容器501的半球面中的位置而变化的情况。
在该实施例中，从包括在预定范围的中心处的目标接收元件504在内的位于该预定范围中的接收元件502获得的数字信号被参考以便除去同相噪声。例如，在图5B中，在x-y平面中的投影中，在接收元件504被确定为目标接收元件的情况下，从被包括在距离接收元件504具有直径r的圆圈505中的接收元件502获得的数字信号被参考。对从被包括在圆圈505中的接收元件502获取的数据执行与第一实施例的处理相同的处理。具体而言，根据除具有大于阈值的幅度并被确定为接收数据的数据之外的数据来计算代表性值信号，并且将该代表性值信号确定为从被包括在圆圈505中的接收元件502获得的接收信号的同相噪声。从从接收元件504获得的接收数据中减去这样获得的同相噪声，以便获得从其中降低了同相噪声的已减信号(差信号)。对其他接收元件502也执行相同处理。这样，可以获得其中同相噪声被降低的声波图像。
注意，在要获得同相噪声时，使用预定数目的接收元件来执行求平均。例如，XY平面被按照90度划分为多个区域，并且可以在被包括在该多个区域的每一个中的所有接收元件当中计算除超过阈值的信号之外的接收信号的平均值。在电路的配置或接线的配置被按照90度划分或者被划分为多个通道的情况下，该方法是有效的。另外，在这种情况下，可以针对不同区域设置不同的阈值。
与如在图3中示出的在同一时间点到达多个接收元件的同相噪声不同，在这里，同相噪声可以被看作如在图6中示出的对角地延伸的带。这是在同相分量的到达时间根据接收元件的位置而不同的情况下生成的。在这种情况下，在数据被校正之后执行求平均，以使到达时间之间的差异(即，接收时间之间的差异)变小或者不被检测到。此后，同相噪声根据针对单独元件的到达时间而被降低。
另外，在同相噪声的频率在某一频带内的情况下，同相噪声的分量可以通过频率滤波处理来提取。通过该处理，即使在由于确定信号强度高而确定不会在其中生成同相噪声的位置中，用于维持频率的连续性的值也可以被指派。具体而言，可以根据从目标接收元件附近的接收元件获得的数据来估计被包括在目标接收元件中的同相噪声。
另外，可以放置用于仅获得同相噪声的基准接收元件。具体而言，基准接收元件可以被放置在其中未接收到由被摄体506生成的声学信号的方向上。例如，接收元件被布置为使得其接收声波的接收表面面向同一方向或者面向同一区域，以使得接收元件具有指向性，而基准接收元件被布置为使得其接收表面不面向该同一方向或者不面向该同一区域。另外，基准接收元件可以包括作为机械部分的声波降低构件，该声波降低构件降低从被摄体506生成的声波的输入。使用从基准接收元件输出的基准信号，可以降低以电的方式穿过水被供应的同相噪声。
在该实施例中，作为示例描述了接收元件502被沿着半球容器501的半球面放置的情况。然而，与第一实施例一样，接收元件502可以以弧形被布置或者以平面或者以一维形状被布置。
在前述实施例中，作为示例描述了具有小于或等于阈值的幅度的信号被求平均以便计算同相噪声的情况。然而，具有等于阈值的幅度的接收信号可以不经受该求平均处理。具体而言，可以通过对具有小于阈值的幅度的接收信号执行该求平均处理来计算同相噪声。另外，与第一实施例一样，代表性值信号不一定是平均值，而可以是中值或者模式值。
另外，尽管在前述实施例中光声波的测量被用作示例，但是本发明不限于光声波的测量。例如，本发明可适用于基于通过在被摄体中反射超声波而获得的声波来获得超声回波图像。在这种情况下，可充当用于传输超声波的传输元件的接收元件或者专门布置用于传输超声波的传输元件可以被使用。除了光声波的测量，还可以执行通过超声回波对声波的测量。在获得超声回波图像的超声装置中，用来照射被摄体的超声波可以被聚焦于特定位置上，并且同时，在光声波的测量的情况下，声波是在被摄体中吸收光的非指定位置中生成的。因此，基于光声波的测量生成图像数据与基于超声回波生成图像数据相比很可能易受噪声影响。因此，前述实施例的技术在用在光声波接收装置中时尤其具有显著效果。另外，在不脱离本发明的情况下可以组合或者修改这些实施例中的多个元件。
其他实施例
本发明的实施例也可以由如下的系统或装置的计算机或者通过由该系统或装置的计算机通过如下方式执行的方法来实现：该系统或装置的计算机读出并执行在存储介质(其也可被更完整地称作‘非瞬时性计算机可读存储介质’)上记录的计算机可执行指令(例如，一个或多个程序)以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能，和/或该系统或装置的计算机包括用于执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能的一个或多个电路(例如，专用集成电路(ASIC))，以及该方式例如，读出并执行来自存储介质的计算机可执行指令以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能并且/或者控制该一个或多个电路以执行上述实施例中的一个或多个实施例的功能。计算机可以包括一个或多个处理器(例如，中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU))，并且可以包括用来读出并执行计算机可执行指令的单独计算机或单独处理器的网络。计算机可执行指令可以例如从网络或者存储介质中被提供给计算机。存储介质可以包括例如硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、分布式计算系统的存储装置、光盘(诸如紧凑盘(CD)、数字多用途盘(DVD)或者蓝光盘(BD)TM)、闪存存储器设备、存储器卡等中的一个或多个。
其它实施例
本发明的实施例还可以通过如下的方法来实现，即，通过网络或者各种存储介质将执行上述实施例的功能的软件(程序)提供给系统或装置，该系统或装置的计算机或是中央处理单元(CPU)、微处理单元(MPU)读出并执行程序的方法。
尽管已经参考实施例描述了本发明，但是将会明白，本发明不限于所公开的实施例。以下权利要求的范围将被赋予最宽广的解释以包含所有这种修改以及等效的结构和功能。
Claims (19)
1.一种用于多个接收信号的信号处理方法，其特征在于，多个接收元件各自被配置为在多个采样时间处接收声波并且输出接收信号，所述方法包括：
根据每一个采样时间处的多个接收信号当中除具有大于阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号来生成代表性值信号；
生成多个差信号，所述多个差信号指示在每一个采样时间处获得的多个接收信号与所述代表性值信号之间的差值；以及
使用所述多个差信号来生成图像数据。
2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
所述代表性值信号是通过对除具有大于所述阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号求平均而获得的。
3.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
在所述声波的接收时间之间的差异被校正之后，对除具有大于所述阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号生成所述代表性值信号。
4.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，
对所述代表性值信号执行频率滤波处理。
5.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，还包括：
用光照射被摄体，
其中通过用所述光照射所述被摄体而生成的声波被接收。
6.一种声波处理装置，其特征在于，包括：
多个接收元件，各自被配置为在多个采样时间处接收声波并且输出接收信号；以及
信号处理单元，被配置为处理多个接收信号，
其中所述信号处理单元还被配置为：
根据每一个采样时间处的多个接收信号当中除具有大于阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号来生成代表性值信号；
生成多个差信号，所述多个差信号指示在每一个采样时间处获得的多个接收信号与所述代表性值信号之间的差值；以及
使用所述多个差信号来生成图像数据。
7.根据权利要求6所述的声波处理装置，其特征在于，
所述阈值大于或者等于接收信号的可能最大幅度的1％并且小于或者等于接收信号的可能最大幅度的10％。
8.根据权利要求6所述的声波处理装置，其特征在于，
所述代表性值信号是通过对除具有大于所述阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号求平均而获得的。
9.根据权利要求6所述的声波处理装置，其特征在于，
所述信号处理单元被配置为在所述声波的接收时间之间的差异被校正之后对除具有大于所述阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号生成所述代表性值信号。
10.根据权利要求6所述的声波处理装置，其特征在于，
所述信号处理单元对所述代表性值信号执行频率滤波处理。
11.根据权利要求6所述的声波处理装置，其特征在于，
所述代表性值信号是除具有大于所述阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号当中的具有中值或者模式值的信号。
12.根据权利要求6所述的声波处理装置，其特征在于，
所述多个接收元件被以弧形或半球形布置。
13.根据权利要求6所述的声波处理装置，其特征在于，还包括：
光照射单元，其被配置为用光照射被摄体，
其中，所述多个接收元件接收通过用所述光照射所述被摄体而生成的声波。
14.根据权利要求6所述的声波处理装置，其特征在于，还包括：
传输单元，其被配置为向所述被摄体传输超声波，
其中，所述多个接收元件接收在所述被摄体中反射的超声波。
15.一种声波处理装置，其特征在于，包括：
多个接收元件，各自被配置为在多个采样时间处接收声波并且输出接收信号；
基准接收元件，其被配置为不接收所述声波并被配置为输出基准信号；以及
信号处理单元，被配置为处理多个接收信号和所述基准信号，
其中所述信号处理单元还被配置为：
生成指示在每一个采样时间处获得的多个接收信号与所述基准信号之间的差值的差信号；以及
使用所述差信号来生成图像数据。
16.根据权利要求15所述的声波处理装置，其特征在于，
所述基准接收元件包括降低输入声波的声波降低构件。
17.根据权利要求15所述的声波处理装置，其特征在于，
所述多个接收元件被布置为使得所述多个接收元件的接收所述声波的接收表面面向同一方向或者同一区域；以及
所述基准接收元件被放置为使得所述基准接收元件的接收声波的接收表面不面向与所述多个接收元件相同的方向或者相同的区域。
18.根据权利要求15所述的声波处理装置，其特征在于，还包括：
光照射单元，其被配置为用光照射被摄体，
其中，所述多个接收元件接收通过用所述光照射所述被摄体而生成的声波。
19.根据权利要求16所述的声波处理装置，其特征在于，
通过对除具有大于阈值的幅度的接收信号之外的多个接收信号求平均而获得代表性值信号。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108444896A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-08-24 | 深圳先进技术研究院 | 一种光声探测装置 |
| CN110367985A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-25 | 惠仁望都医疗设备科技有限公司 | 一种低场磁共振线扫弥散成像去除黑色条纹的方法 |
| WO2024040912A1 (zh) * | 2022-08-26 | 2024-02-29 | 上海禾赛科技有限公司 | 激光雷达回波信号处理方法及装置、激光雷达探测系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20180014733A1 (en) * | 2016-07-12 | 2018-01-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Subject information acquisition apparatus and method for acquiring subject information |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103845078A (zh) * | 2012-12-04 | 2014-06-11 | 佳能株式会社 | 对象信息获取设备和控制对象信息获取设备的方法 |
| WO2014093577A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | Vascular Imaging Corporation | Noise subtraction for intra-body fiber optic sensor |
| WO2014144257A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Seno Medical Instruments, Inc. | Optoacoustic component utilization tracking |
| CN104107068A (zh) * | 2013-04-18 | 2014-10-22 | 佳能株式会社 | 被检体信息获取设备和被检体信息获取方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5107310A (en) * | 1991-02-22 | 1992-04-21 | United Technologies Corporation | Act device with buffer channel |
| US20080173093A1 (en) * | 2007-01-18 | 2008-07-24 | The Regents Of The University Of Michigan | System and method for photoacoustic tomography of joints |
| JP2011000414A (ja) | 2009-06-19 | 2011-01-06 | Yoshiro Tomikawa | 多連相互逆回転ジャイロ・モータ独楽 |
| EP2578163A1 (en) * | 2010-06-07 | 2013-04-10 | Panasonic Corporation | Malignant tissue tumor detection method and malignant tissue tumor detection device |
| US8998812B2 (en) * | 2010-09-13 | 2015-04-07 | General Electric Company | Ultrasound method and probe for electromagnetic noise cancellation |
| US20130317325A1 (en) * | 2012-05-22 | 2013-11-28 | Nellcor Puritan Bennett Llc | Apparatus and method for measurement of physiological parameters in tissue of a patient |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103845078A (zh) * | 2012-12-04 | 2014-06-11 | 佳能株式会社 | 对象信息获取设备和控制对象信息获取设备的方法 |
| WO2014093577A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | Vascular Imaging Corporation | Noise subtraction for intra-body fiber optic sensor |
| WO2014144257A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Seno Medical Instruments, Inc. | Optoacoustic component utilization tracking |
| CN104107068A (zh) * | 2013-04-18 | 2014-10-22 | 佳能株式会社 | 被检体信息获取设备和被检体信息获取方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108444896A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-08-24 | 深圳先进技术研究院 | 一种光声探测装置 |
| CN110367985A (zh) * | 2019-07-18 | 2019-10-25 | 惠仁望都医疗设备科技有限公司 | 一种低场磁共振线扫弥散成像去除黑色条纹的方法 |
| WO2024040912A1 (zh) * | 2022-08-26 | 2024-02-29 | 上海禾赛科技有限公司 | 激光雷达回波信号处理方法及装置、激光雷达探测系统 |
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