CN105806473B - 超音波探头的参数设定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种超音波探头的参数设定方法，该方法包括，由超音波探头发射多组超音波，并接收各组超音波的回波讯号，其中该各组超音波分别具有不同发射频率；将该多组超音波的回波讯号转换为多个数字化超音波影像；针对该多个数字化超音波影像中两两影像预合成为多个超音波复合影像，上述两两影像的非相关性数值大于第一设定值；由该多个超音波复合影像中比对出光斑尺寸最小且非相关性数值大于第一设定值的最适化影像，并以该最适化影像所对应的发射频率作为该超音波探头的最适化参数设定值。

Description

超音波探头的参数设定方法
技术领域
本发明是有关于一种超音波探头，且特别是有关于一种超音波探头的参数设定方法。
背景技术
在超音波声学影像(acoustical images)中，常使用空间复合(spatialcompounding)方法或频率复合(frequency compounding)方法进行预扫描。其中，空间复合方法是藉由从不同角度撷取相同目标物体的多个影像而达成，而频率复合方法是藉由在不同频率范围内撷取相同目标物体的多个影像而达成。
然而，以空间复合方法而言，空间解析度将因从不同角度测量目标物体所增加的光束尺寸而被降低。同样地，在频率复合方法中，空间解析度将因脉波变长所产生的频宽而被降低。因此，单纯以空间复合方法或频率复合方法所得到的复合影像，由于斑点(speckle)的出现而严重地降低对比解析能力，也无法针对当下超音波探头所使用的频率或角度进行改变或调整，以至于无法调整到最佳的成像品质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超音波探头的参数设定方法，以解决上述问题。
为了达到上述目的，第一方面，本发明提供一种超音波探头的参数设定方法，包括：
由超音波探头发射多组超音波，并接收各组超音波的回波讯号，其中该各组超音波分别具有不同发射频率；
将该多组超音波的回波讯号转换为多个数字化超音波影像；
针对该多个数字化超音波影像中两两影像预合成为多个超音波复合影像，上述两两影像的非相关性数值大于第一设定值；以及
由该多个超音波复合影像中比对出光斑尺寸最小且非相关性数值大于第一设定值的最适化影像，并以该最适化影像所对应的发射频率作为该超音波探头的最适化参数设定值。
较佳的，在该两两影像的非相关性分析步骤中，自该多个数字化超音波影像中选取一张数字化超音波影像作为匹配基准的参考影像，或是以该多个数字化超音波影像两两相互比较。
较佳的，作为匹配基准的该参考影像为对应该超音波探头的中心频率的数字化超音波影像。
较佳的，在比对分析步骤中，以该多个超音波复合影像的像素灰度差的绝对值和，来计算光斑尺寸大小。
较佳的，在比对分析步骤中，以该多个超音波复合影像的像素灰度差的平方和，来计算光斑尺寸大小。
较佳的，该深度区间在6厘米以内时，该超音波探头以可用扫描频段的40％至90％内的该多组超音波进行预扫描。
较佳的，该深度区间超过6厘米时，该超音波探头以可用扫描频段的10％至60％内的该多组超音波进行预扫描。
第二方面，本发明提供一种超音波探头的参数设定方法，包括：
由超音波探头发射多组超音波，并接收各组超音波的回波讯号，其中该各组超音波分别具有不同发射角度；
将该多组超音波的回波讯号转换为多个数字化超音波影像；
针对该多个数字化超音波影像中两两影像预合成为多个超音波复合影像，上述两两影像之间的非相关性数值大于第一设定值；以及
由该多个超音波复合影像中比对出光斑尺寸最小且非相关性数值大于第一设定值的最适化影像，并以该最适化影像所对应的发射角度作为该超音波探头的最适化参数设定值。
较佳的，在该两两影像的非相关性分析步骤中，自该多个数字化超音波影像中选取一张数字化超音波影像作为匹配基准的参考影像，或是以该多个数字化超音波影像两两相互比较。
较佳的，作为匹配基准的该参考影像为对应该超音波探头的零度发射角的数字化超音波影像。
较佳的，在比对分析步骤中，以该多个超音波复合影像的像素灰度差的绝对值和，来计算光斑尺寸大小。
较佳的，在比对分析步骤中，以该多个超音波复合影像的像素灰度差的平方和，来计算光斑尺寸大小。
较佳的，该超音波探头以介于该超音波探头的零度发射角的负20度至20度区间内的该多组超音波进行预扫描。
与现有技术相比，本发明提供的超音波探头的参数设定方法，针对数字化超音波影像中至少两个影像的非相关性进行匹配，以评估非相关性数值大于第一设定值的超音波影像，将此多个数字化超音波影像预合成为多个超音波复合影像，并针此多个超音波复合影像进行比对分析，以判断非相关性数值大于第一设定值的超音波影像的光斑尺寸大小，由此多个超音波复合影像中比对出光斑尺寸最小且非相关性数值大于第一设定值的一最适化影像，并以最适化影像所对应的一发射频率作为超音波探头的一最适化参数设定值。因此，本发明具有自适应性复合影像超音波调整功能，可针对超音波探头当下所使用的频率或角度进行改变或调整，让每次扫描的时候都可以校正至最佳状态，以提高超音波成像的品质。
附图说明
图1为绘示依照本发明一实施例的超音波探头的参数设定方法的流程图；
图2绘示相关性系数与对应的深度的曲线图；
图3绘示最适化影像的判断参考图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
在本实施例的一范例中，提出一种超音波探头的参数设定方法。超音波探头例如是线性阵列的探头、相位阵列的探头或其他型态的探头。超音波探头包含多个超音波阵元，每一个超音波阵元为一个转能器，用以将高频脉冲产生器输出的脉冲电压讯号转换成机械震荡的超音波，而传送入组织内部。接着，各个超音波阵元再接收组织内部散射子反射的回波讯号，并转换成脉冲电压讯号，以得到一组扫描讯号。当超音波入射波长远大于组织内部散射子的直径时，会发生超音波的散射现象，而逆散射讯号会在B型显示(B-mode)影像中出现随机明暗斑状的亮点，这就是所谓的光斑(speckle)。光斑的存在模糊了细微构造的影像，降低了超音波影像的对比度与解析度。
本实施例可对任何形式的超音波探头进行最适化参数设定，根据超音波的回波讯号评估超音波影像的相关性，找出非相关性大的超音波影像，接着，根据空间复合(spatialcompounding)方法或频率复合(frequency compounding)方法进行预先合图，再根据超音波复合影像进行比对分析，以判断非相关性数值大于第一设定值所对应的超音波复合影像的光斑尺寸大小或直方图的面积。如此，可从此多个超音波复合影像中比对出最适化影像，并以最适化影像的发射频率或发射角度作为超音波探头的最适化参数设定值。
以下是提出实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并非用以限缩本发明欲保护的范围。
请参照图1，其绘示依照本发明一实施例的超音波探头的参数设定方法的流程图。首先，在步骤S10中，由超音波探头发射多组超音波，并接收各组超音波的回波讯号，其中各组超音波分别具有不同发射频率或具有不同的发射角度。在一实施例中，当组织内部的散射子位在深度6厘米(cm)以内的区间时，超音波探头以可用扫描频段的40％至90％内的多组超音波进行预扫描，以找出适合上述深度区间在6厘米以内的中心频率。在另一实施例中，当组织内部的散射子所在的深度区间超过6厘米时，超音波探头以可用扫描频段的10％至60％内的多组超音波进行预扫描，以找出适合上述深度区间超过6厘米的中心频率。在另一实施例中，超音波探头例如以介于超音波探头的零度发射角的-20度至20度区间内的多组超音波进行预扫描，以找出适合的发射角度。
一般而言，超音波探头的性能例如脉冲讯号的发射角度及中心频率等参数，在进行扫描时，会设定固定的发射频率或固定的发射角度，无法针对当下超音波探头所使用的频率或角度进行改变或调整。本发明提出一种自适应性复合影像超音波，可针对超音波探头所使用的频率或角度进行改变或调整，请参照步骤S11至S15。
在步骤S11中，将多组超音波的回波讯号转换为多个数字化超音波影像，以利于比对分析。接着，在步骤S12中，针对此多个数字化超音波影像中两两影像之间的非相关性进行匹配，以评估非相关性数值是否大于第一设定值。也就是说，针对两个不同发射频率或两个不同发射角度所产生的超音波影像进行非相关性分析。当非相关性越大时，表示两个影像之间差异性越大，但是为了避免取到非相关性极大值的两个影像，还需进一步考量光斑尺寸大小，才能决定最适化参数设定值。
在步骤S12中，两两数字化超音波影像的非相关性分析步骤例如自此多个数字化超音波影像中选取一张数字化超音波影像作为匹配基准的参考影像，多个数字化超音波影像中除此参考影像之外的影像与此参考影像进行比较，或是以此多个数字化超音波影像两两相互比较。在一实施例中，当以超音波探头的中心频率为匹配基准时，上述作为匹配基准的参考影像可为对应超音波探头的中心频率所产生的数字化超音波影像。
在另一实施例中，当以超音波探头的零度发射角为匹配基准时，上述作为匹配基准的参考影像可为对应超音波探头的零度发射角所产生的数字化超音波影像。
请参照图2，其绘示相关性系数与对应的深度的曲线图。在图2中，两个超音波影像M1、M2在深度区间小于4厘米，相关性系数大于0.8时，表示两个超音波影像M1、M2之间的差异性在预期范围内；当深度区间界于6-10厘米，相关性系数小于0.5时，表示两个超音波影像M1、M2之间差异性已超出预期范围。因此，在图2中，当第一设定值为0.5时，可选取深度区间界于6-10厘米作为非相关性数值大于第一设定值所对应的深度区间。
接着，步骤S13，将此多个数字化超音波影像中两两影像预合成为多个超音波复合影像，上述两两影像的非相关性数值大于一第一设定值，并针此多个超音波复合影像进行比对分析。也就是说，将两两不同发射频率或两两不同发射角度所产生的影像预先复合(pre-compounding)而形成多个超音波复合影像，并对此多个超音波复合影像进行比对，以判断各个超音波复合影像的光斑尺寸大小。
在一实施例中，超音波影像的发射频率例如为6.5MHz、7.5MHz以及8.5MHz，将此三个不同发射频率所产生的超音波影像两两进行匹配，以形成三组超音波影像并预合成为三组超音波复合影像，再将此多个超音波复合影像进行比对，以判断各个超音波复合影像的光斑尺寸大小。
在一实施例中，上述比对分析步骤例如以各个超音波复合影像的像素灰度差的绝对值和(Sum of absolute differences,SAD)，来计算光斑尺寸大小。当像素灰度差的绝对值和的数值越大，表示光斑尺寸越大，反之，则越小。上述的光斑尺寸大小例如以直方图表示，当直方图的面积越大，表示像素灰度差的平方和的数值越大，反之，则越小。
在一实施例中，上述比对分析步骤例如以各个超音波复合影像的像素灰度差的平方和(Sum of squared differences,SSD)，来计算光斑尺寸大小。当像素灰度差的平方和的数值越大，表示光斑尺寸越大，反之，则越小。上述的光斑尺寸大小例如以直方图表示，当直方图的面积越大，表示像素灰度差的平方和的数值越大，反之，则越小。
接着，在步骤S14中，由此多个超音波复合影像中比对出光斑尺寸最小且非相关性数值大于第一设定值的一最适化影像。在步骤S15中，根据最适化影像设定超音波探头的最适化参数设定值，在本发明一实施例中，以最适化影像所对应的一发射频率作为超音波探头的一最适化参数设定值，在本发明另一实施例中，以最适化影像所对应的发射角度作为超音波探头的最适化参数设定值。
请参照图3，其绘示最适化影像的判断参考图。根据上述两个判断方法可决定两条曲线C1、C2，即步骤S12中判断非相关性所产生的第一曲线C1与步骤S13中判断光斑尺寸大小所产生的第二曲线C2，其中两条曲线C1、C2的交叉点AP用以决定最适化影像所对应的一发射频率或一发射角度，以作为超音波探头的一最适化参数设定值SE。
本发明上述实施例所揭露的超音波探头的参数设定方法，针对数字化超音波影像中至少两个影像的非相关性进行匹配，以评估非相关性数值大于一第一设定值的一超音波影像。将此多个数字化超音波影像预合成为多个超音波复合影像，并针此多个超音波复合影像进行比对分析，以判断非相关性数值大于第一设定值的超音波影像的光斑尺寸大小。由此多个超音波复合影像中比对出光斑尺寸最小且非相关性数值大于第一设定值的一最适化影像，并以最适化影像所对应的一发射频率作为超音波探头的一最适化参数设定值。因此，本发明具有自适应性复合影像超音波调整功能，可针对超音波探头当下所使用的频率或角度进行改变或调整，让每次扫描的时候都可以校正至最佳状态，以提高超音波成像的品质。
本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。

Claims (13)

1.一种超音波探头的参数设定方法，其特征在于，包括：
由超音波探头发射多组超音波，并接收各组超音波的回波讯号，其中该各组超音波分别具有不同发射频率；
将该多组超音波的回波讯号转换为多个数字化超音波影像；
针对该多个数字化超音波影像中两两影像预合成为多个超音波复合影像，上述两两影像的非相关性数值大于第一设定值；以及
由该多个超音波复合影像中比对出光斑尺寸最小且非相关性数值大于该第一设定值的最适化影像，并以该最适化影像所对应的发射频率作为该超音波探头的最适化参数设定值。
2.如权利要求1所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，在该两两影像的非相关性分析步骤中，自该多个数字化超音波影像中选取一张数字化超音波影像作为匹配基准的参考影像，或是以该多个数字化超音波影像两两相互比较。
3.如权利要求2所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，作为匹配基准的该参考影像为对应该超音波探头的中心频率的数字化超音波影像。
4.如权利要求1所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，在比对分析步骤中，以该多个超音波复合影像的像素灰度差的绝对值和，来计算光斑尺寸大小。
5.如权利要求1所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，在比对分析步骤中，以该多个超音波复合影像的像素灰度差的平方和，来计算光斑尺寸大小。
6.如权利要求1所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，深度区间在6厘米以内时，该超音波探头以可用扫描频段的40％至90％内的该多组超音波进行预扫描。
7.如权利要求1所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，深度区间超过6厘米时，该超音波探头以可用扫描频段的10％至60％内的该多组超音波进行预扫描。
8.一种超音波探头的参数设定方法，其特征在于，包括：
由超音波探头发射多组超音波，并接收各组超音波的回波讯号，其中该各组超音波分别具有不同发射角度；
将该多组超音波的回波讯号转换为多个数字化超音波影像；
针对该多个数字化超音波影像中两两影像预合成为多个超音波复合影像，上述两两影像之间的非相关性数值大于第一设定值；以及
由该多个超音波复合影像中比对出光斑尺寸最小且非相关性数值大于该第一设定值的最适化影像，并以该最适化影像所对应的发射角度作为该超音波探头的最适化参数设定值。
9.如权利要求8所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，在该两两影像的非相关性分析步骤中，自该多个数字化超音波影像中选取一张数字化超音波影像作为匹配基准的参考影像，或是以该多个数字化超音波影像两两相互比较。
10.如权利要求9所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，作为匹配基准的该参考影像为对应该超音波探头的零度发射角的数字化超音波影像。
11.如权利要求8所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，在比对分析步骤中，以该多个超音波复合影像的像素灰度差的绝对值和，来计算光斑尺寸大小。
12.如权利要求8所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，在比对分析步骤中，以该多个超音波复合影像的像素灰度差的平方和，来计算光斑尺寸大小。
13.如权利要求8所述的超音波探头的参数设定方法，其特征在于，该超音波探头以介于该超音波探头的零度发射角的负20度至20度区间内的该多组超音波进行预扫描。
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