CN107180414A - 使用谐波复合减少超声散斑的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本文提供的系统和方法涉及图像处理系统。所述图像处理系统可以包括：被构建用于从至少三个发射波中的每一个接收信道数据的波束形成器模块；以及可通信地连接到所述波束形成器模块的综合模块，所述综合模块可以被构建用于：将对应于两个反相的发射波的信道数据结合以分离谐波分量；将来自所述两个反相的发射波中的一个的信道数据与来自第三发射波的信道数据结合以分离基频分量；以及将所述基频分量与所述谐波分量非相干地结合。

Description

使用谐波复合减少超声散斑的系统和方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年3月11日提出的申请号为62/131,673的美国临时专利申请的权利，所述美国临时专利申请以其全部内容通过引用方式被合并到本文中。

技术领域

本公开涉及超声成像，并且更加具体地涉及用于通过减少散斑来改善超声图像质量的方法和系统。

背景技术

超声成像是用于多种用途(例如诊断性医学影像学、非诊断性医学影像学等等)的重要的和引人注目的工具。然而，超声成像的质量通常会被相干波的干涉降低，所述干涉被称为散斑，其显示为小规模的亮度波动或者在图像的一些部分中的叠加的色斑。复合是一种减少散斑和增强对比度的技术。有利地，复合使得图像的信噪比提高，这会改善所述图像的成像质量(例如分辨率)。复合技术包括空间复合与频率复合。相比于空间复合，频率复合对于组织运动具有更高的鲁棒性，这是因为其是将顺序向量而不是帧叠加在一起用于复合。在频率复合中，具有不同特性的图像被非相干地叠加在一起。频率复合的缺点则是分辨率会降低。

高分辨率频率复合方法的示例包括宽带频率复合与双源谐波频率复合。双源谐波频率复合方法被使用在被示出在图1中的理邦U50便携式彩色多普勒诊断系统中。如图1中所示，第一发射波102和第二发射波104被用于所述谐波频率复合系统100中的每个谐波成像路径。所述第二发射波104是所述第一发射波102的反相发射波(也就是说，所述第二发射波104和所述第一发射波102具有相同的振幅a(t)以及相反的相位+a(t)与–a(t))。来自所述第一和第二发射波102、104中的每一者的信道数据被放大、数字化、并且在波束形成器106中被相干地结合，所述波束形成器106被设置成与所述第一发射波102和所述第二发射波104同步。对于来自不同的变频器部件的信号，可以使用不同的增益，以便控制成像间隙及应用变迹函数。

通过将来自所述第一发射波102的波束和来自所述第二发射波104的波束叠加，所述系统100中的谐波信号108被分离。所述被叠加的信号之后被提供给与深度相关的带通滤波器112，所述带通滤波器112被用于让所述谐波频率(大致为基频信号的传输频率的两倍)通过，同时拒绝其他频率通过。所述与深度相关的带通滤波器112被修改为深度的函数，从而使所述滤波器调节由衰减导致的信号频率降低。在。在滤波之后，所述信号被通过希尔伯特滤波器(其用于产生相移)进行包络检测116。

通过提供来自所述第一发射波102的第一波束(存储在缓冲区中)和来自所述第二发射波104的第二波束之间的差异，所述基带信号110被和所述谐波信号分离。因为经过所述第一和第二发射波102及104传输的波束是反相的，将接收到的信号相减就消除了非线性的信号，同时还因为平均处理而提高了所述波束的信噪比。通过相减而得到的信号被提供给与深度相关的带通滤波器114，所述带通滤波器114用于让所述基带信号通过，同时拒绝其他频率通过。与用于分离所述谐波组分的滤波器相似，该滤波器是与深度相关的，以便对衰减进行调节。在滤波之后，所述信号被通过用于产生相移的希尔伯特滤波器进行包络检测。

被检测过的谐波和基带信号被分别通过与深度相关的增益元件118和120加权。对于较浅的深度，所述增益元件118和120被设置用来增强所述谐波信号，而在较深的深度，所述基带信号被赋予更高的加权。这样允许图像受益于来自接近变频器的所述谐波信号的被提高的分辨率和被减少的杂波、以及来自较深深度下的基带信号的被提高的信号强度和被减少的噪音。在所述被检测过的信号的加权组合122之后，进一步的处理124被施加在所述组合信号上以建立图像。所述双源谐波频率复合方法被用来减少图像散斑。然而，对于用于在超声成像中减少散斑的改进的系统和方法仍然存在需求。

发明内容

一个实施方式涉及一种超声设备。所述超声设备包括被构建用于查询对应于兴趣目标的图像数据的图像获取装置，其中所述图像数据包括来自所述图像获取装置的对应于至少三个发射波中的多个中的每一个的信道数据，并且其中所述该图像数据包括基频分量和谐波分量。所述超声设备还包括可通信地连接到所述图像查询系统的图像处理系统，所述图像处理系统被构建用于通过叠加来自于所述至少三个发射波中的一组发射波的信道数据而将所述基频分量与所述谐波分量分离，而后将被分离的基频与谐波分量结合。所述超声设备还包括被构建用于提供来源于所述被结合的谐波与基频分量的超声图像的图像输出模块。

另一个实施方式涉及一种图像处理系统。所述图像处理系统包括：被构建用于从至少三个发射波中的每一个接收信道数据的波束形成器模块；以及可通信地连接到所述波束形成器的合成模块；所述综合模块被构建用于：将对应于两个反相的发射波的信道数据结合以分离谐波分量；将来自所述两个反相的发射波中的一个的信道数据与来自第三发射波的信道数据结合以分离基频分量；以及将所述基频分量与所述谐波分量非相干地结合。

又一个实施方式涉及用于在超声成像中减少散斑的方法。根据一个实施方式，所述方法包括：通过图像处理系统从图像获取装置接收特定对应于至少三个发射波中的每一个的信道数据；利用所述图像处理系统将来自两个反向的发射波的信道数据结合，从而分离谐波分量；利用所述图像处理系统将来自所述两个反相的发射波中的一个的信道数据与来自第三发射波的信道数据结合，从而分离基频分量；通过所述图像处理系统分别对被分离的谐波和基频分量中的每一个进行对数压缩；以及将对数压缩后的被分离的谐波和基频分量结合起来以形成图像。

附图说明

图1是根据一个实施方式的一种双发射波谐波频率复合方法的示意图。

图2是根据一个实施方式的成像系统的示意性框图。

图3是根据一个实施方式的使用四发射波配置的谐波频率复合系统的示意图。

图4是根据一个实施方式的使用三发射波配置的谐波频率复合系统的示意图。

具体实施方式

谐波成像和常规成像都是用于超声波检查法的技术。相比于常规成像，谐波成像提供了具有更好的质量，但是深度有限的图像。通常来说，常规的超声图像是通过发出声音脉冲(也就是谐波)到身体中的结构中，并收听(也就是接收)一个或更多的各类结构的将要返回回声的已发射的脉冲而形成的。谐波图像是通过发出声音脉冲到身体中的结构(例如组织、骨骼等等)中，接收从所述结构返回回声的已发射的声音脉冲，并且同时接收由所述结构产生的谐波脉冲(例如，所述发射频率的两倍)而形成的。因此，由所述结构返回的信号不仅包括已发射的频率(即“基频”频率)，还包括其他频率的信号，最突出的就是“谐波”频率，其为所述基频频率的两倍。因为频率的差异，每个频率可以形成不同的特性(也就是说，所述基频频率能够比较弱的谐波频率穿透更深的深度)，其中这些特性可以被人员利用，从而根据感兴趣的对象获得相对更加具体的图像(例如，当所述对象处于身体内的较深深度时，技术人员可以聚焦于由较高频率产生的图像上)。

本公开的系统和方法被构建用于在不牺牲分辨率的前提下减少散斑噪声。相比于其他图像复合系统和方法，本公开对于组织的运动具有相对更高的鲁棒性，因为是顺序向量而不是帧被叠加在一起用于复合。如同在此更充分地描述的那样，本公开的方法和系统通过发送两个或更多的发射波、将所述两个或更多的发射波相干地结合以提取出谐波和基频分量、在基带过滤所述谐波和基频分量、检测过滤后的所述谐波和基频分量、对所述谐波和基频分量两者都进行对数压缩、以及结合压缩后的信号以形成复合谐波图像而被实现。不同于其他的频率复合系统，根据本公开，基频和复合分量两者都是通过具有不同频率的发射波的加权复合而建立的，以便提取和增强具有令人感兴趣的频率的信号(例如，具有用于建立基频图像的较高频率的发射波)并除去非预期的频率信号。根据一个实施方式，所述发射波的所述谐波和基频分量两者都在基带中被处理，以便获得对带外信号的相对较强的排斥性。在所述基带处理之后，被处理后的谐波和基频分量被复合起来(例如，与增益叠加)以建立图像，该图像具有相对较低的散斑量，从而相对于传统的系统获得较高质量的图像(即较高的分辨率和对比度)。因此，生成的高质量图像允许使用者(例如放射科学专家、超声波检查的技术人员等等)观察到目标对象的相对较大数量的细节，其被用来提高超声成像系统的精度性能。

在回到具体示出了示例性实施方式的附图之前，应当理解的是本申请并不限于这些具体细节、或者在描述中所展示的或在图示中所示出的方法。还应当理解的是所用的术语仅仅是用于描述目的，而不应该被理解为限制。为了说明性的目的，使用四发射波和三发射波的谐波频率处理的成像系统在此被根据不同的示例性实施方式示出。

大体上请参阅附图，用于在超声图像中消除散斑图案及增强对比分辨率的系统和方法在此依照各个实施方式被示出。虽然本公开主要是就B-模式成像来进行说明的，但是应当理解的是此处描述的系统和方法可以广泛应用。例如，此处描述的系统和方法可以被用于多种其他的成像模式，例如B-模式、多普勒模式(例如彩色多普勒、脉冲波(PW)多普勒、等等)、对比度、弹性成像、光声、剪切波、声辐射力成像模式等等。

现在请参阅图2，一种成像系统根据一个实施方式被示出。所述成像系统200被构建用于建立用于超声波检查系统中的任何类型的图像。如上所述，根据一个实施方式，该被建立的图像为B-模式图像。B-模式图像指的是一种二维横截面图像。根据其他实施方式，该图像是基于任何类型的超声波检查系统模式，其包括但不限于A-模式、C-模式、多普勒模式(例如脉冲波多普勒、彩色多普勒等等)、M-模式、谐波模式、声辐射力成像模式等等。基于被使用的成像模式，所述图像可以描述出运动(例如心率)、处于三维空间内、描述出颜色、以及显示出各类其他的图像特性。图像模式的选择和应用可以取决于将要被成像的目标。例如，相对简单的腓肠肌成像可以只需要B-模式，而描述胸腔内的歧管可能需要多普勒模式成像。因此成像模式的选择和实施是高度可配置的并且能够根据用途而改变。

如图所示，所述成像系统200包括可通信地连接到图像获取装置202和图像输出装置206的图像处理系统204。图2中的元件的两者之间或多方之间的通信可以通过任意数量的有线或无线连接进行。例如，有线连接可以包括串行电缆、纤维光导电缆、CAT5电缆、或者任何其他形式的有线连接。相对地，无线连接可以包括国际互联网、Wi-Fi、移动通信、无线电通信等等。在一个实施方式中，控制器局域网(CAN)总线提供了信号、信息和/或数据的交换。所述CAN总线包括任任意数量的有线和无线连接。

所述图像获取装置202被构建成为任意形式的用于超声检查系统的图像获取装置。例如，所述图像获取装置202可以包括但不限于超声变频器207。所述超声变频器207可以被设置成探头(例如被构建用于被容纳在病人身上的开口或孔内并插入病人体内)、非探头形式的变频器(例如被构建用于扫过病人身体表面)、或者探头与非探头形式的变频器的组合中的至少一种。在一些实施方式中，所述变频器207可以是多个变频器的组合。在其他实施方式中，所述变频器207可以具有多个具有不同形式的元件。所述变频器207被构建用于对感兴趣的目标产生和传输发射波以获得有关该感兴趣的目标的图像数据。在一个实施方式中，所述发射波被构建为声波。在这种配置下，所述变频器207被构建用于将高压脉冲转换成在传输期间传播到所述感兴趣的目标中的声波。在操作中，所述声波被一个或多个目标反射。所述变频器207被构建用于接收这些反射波或回声中的至少一部分。因此，每个发射波都对应于具体的信道数据。所述信道数据包括有关特定发射波的振幅、频率、以及任何其他的特性信息。图像数据指的是所有信道数据的总和。

所述图像获取装置202也被显示出包括缓冲器210。所述缓冲器210被构建用于存储由所述变频器207产生的波束。根据一个实施方式，由所述变频器207产生的第一发射波可以被存储在所述缓冲器210中，直到第二发射波被所述变频器207产生。根据另一个实施方式，第一发射波和第三发射波可以被存储在所述缓冲器中，直到第二和/或第四发射波被产生，从而谐波与基频信号可以从所有四个波束中被提取出来。

所述图像输出装置206被构建用于提供已建立的图像(例如提供给使用者、放射科学专家、技术人员、其他人员等等)。因此，所述图像输出装置206可以包括但不限于显示装置209，其可以是显示器、计算装置(例如手机、平板电脑等)上的显示屏、打印机、以及这些装置的组合等等。在一些实施方式中，所述图像输出装置206可以包括用于链接到对其提供的图像进行后续处理的图像处理装置的用户界面211。例如，所提供的图像可以通过所述用户界面211在颜色、对比度、和/或聚焦区域上被调节。

虽然被显示为被包括在所述图像处理系统204中，在一些实施方式中，所述缓冲器210可以被从所述图像处理系统204内部(例如所述图像获取装置的一部分)排除。这样，所述成像系统200可能具有不同的装置和模块布局，而不是在图2中所示出的那样。所有这些变化都意味着落入本公开的精神和范围之内。

所述图像处理系统204被构建用于接收由所述发射波产生的波束，以产生超声图像。所述图像处理系统204被构建用于应用谐波频率符合以减少散斑及建立高分辨率和高质量的图像。谐波频率复合系统的两个示例性流程框图在此根据图3和图4被示出。在复合之后，所获得的高分辨率图像可以被提供给所述图像输出装置206，用于让技术人员(例如放射学专家)检查。

所述图像处理系统204的示例结构被示出在图2中。所述图像处理系统204包括存储器215和处理器214。所述处理器214可以被实施为通用处理器和专用集成电路(ASIC)、一个或更多的现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、能够被散布在一个地理区域内或者分离设置的一组处理元件、或者其他适合的电子处理元件。所述一个或多个存储器装置215(例如RAM、ROM、闪存存储器、硬盘存储器等等)可以存储数据和/或用于促进在此描述的各种处理过程的计算机代码。这样，所述一个或多个存储器装置215可以被可通信地连接到所述处理器214并提供计算机代码或指令给所述处理器214以执行在此就所述图像处理系统204所描述的处理过程。此外，所述一个或多个存储器装置215可以是或者包括有形的，非瞬态的易失性存储器或非易失性存储器。因此，所述一个或多个存储器装置215可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或者用于支持在此所描述的各类活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。如图所示，成像系统200包括多个模块。根据一个实施方式，所述系统200中的模块可以被构建为数字/机器可读的程序代码。根据另一个实施方式，所述系统200中的模块可以被构建为硬件装置(例如硬件电路、门阵列、逻辑芯片、晶体管、电阻等等)。根据又一个实施方式，所述系统200中的模块可以是机器可读介质和硬件装置的组合。

如图所示，所述图像处理系统包括合成模块216、波束成型器模块208、检测模块222、对数压缩模块224、增益模块2226、以及后期图像处理模块228。所述合成模块216被构建用于分离感兴趣的信号。在一个实施方式中，所述合成模块216可以被用于从接收到的信号中过滤掉谐波信号。在另一个实施方式中，所述合成模块216可以被用于从接收到的信号中过滤掉基频信号。在一个备选的实施方式中，所述合成模块216可以被构建用于分离所述波束中的任何其他感兴趣的频率(即和所述谐波或基频频率不同的频率)。

如图所示，波束形成器模块208被用于接收发射波，所述发射波对应于特定的信道数据并形成波束。所述处理可以包括放大、数字化、以及以预定的角度对所述发射波进行相干的结合。在一些实施方式中，波束形成器模块208可以根据每个发射波进行不同的设置(例如调节波束角度、扫描线的时间间隔等等)。根据一个实施方式，所述波束形成器模块208可以被构建为一个或多个算法、过程、公式等等。因此，所述波束形成器单元208可以在机器可读介质中被实施。在其他实施方式中，所述波束形成器单元208可以包括一个或多个硬件组件(例如，专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、或者它们的组合等等)。在另外的其他实施方式中，所述波束形成器单元208可以是多个波束形成器的组合，并且每个波束形成器可以具有根据每个发射波确定的特定配置。

如图所示，所述合成模块216包括正交解调模块218和基带过滤器220。所述正交解调模块218被用于将收到的信号(即无线电频带中的谐波信号和/或基频信号)解调成基带信号。所述基带信号可以被用于产生相对清楚的图像(例如用来描述病变)。根据一个实施方式，所述正交解调模块218可以是动态解调器，用来满足穿透深度和信噪比(SNR)的要求，同时减少处理时间。因此，在一些实施方式中，所述正交解调模块218可以被用于将射频(RF)频段上的被接收的信号与余弦及正弦数值进行减小混合，以得到同相分量(I)和正交分量(Q)。当所述相位被表示为arctan(Q/I)时，欧几里得和为所述信号的量级。根据一个实施方式，所述正交解调器模块218改变了沿着所述超声穿透深度的减小混合以修正由与深度有关的组织衰减导致的信号中的变化。

所述基带滤波器220被用于从所述图像中去除具有无关频率的信号。所述无关的频率可以由所述成像系统200的使用者预先定义。例如，所述基带滤波器220可以被构建用于从接收到的复合信号中去除所有处于非谐波频段中的信号(例如所述基频信号)，以便获得谐波信号。根据一个实施方式，所述基带滤波器220可以被构建成低通滤波器以分离所述基带信号，使得来自正交解调模块218的同相和正交分量可以通过所述基带滤波器220。在一个实施方式中，所述基带滤波器220是与深度相关的，以便修正由与深度相关的衰减引起的带宽变化。在其他实施方式中，所述基带滤波器229为动态滤波器，以便满足穿透深度和信噪比(SNR)的需求。

所述检测模块222被用于检测滤波后的信号的尖峰。被检测过的信号的包络被用于合成图像。在一个实施方式中，所述检测模块222可以被构建成希尔伯特滤波器。所述希尔伯特滤波器可以被用于根据输入信号产生相移信号以及计算原始输入信号和相移信号的平方(也就是获取原始的和相移的信号的组合的振幅)。在一些实施方式中，所述检测模块222可以被构建成复合旋转器。所述复合旋转器可以被进一步用于检测滤波后的基带信号的尖峰频率。所述滤波后的尖峰频率可以被用作所述旋转器的中心频率。所述复合信号的振幅(即计算的所述同相和正交分量的平方)可以被用作被检测过的信号。

所述对数压缩模块224被构建用于减小使用来自所述检测模块222的尖峰频率数值的所述基带信号的动态范围，以便进行高效显示。所述对数压缩模块224可以在复合之前被应用到来自所述检测模块222的信号上，以便提供相对更好的复合效果。在一些实施方式中，所述对数压缩模块224可以包括用于调节图像的亮度的参数。

所述增益模块226被构建用于对信号(即信道数据)进行加权。在一些实施方式中，增益模块226可以被用于对所述信道数据加权，从而增强具有感兴趣的或者被选择的频率的信号。在其他实施方式中，增益模块226被构建用于对来自不同变频器或不同变频器元件的信号加权，从而控制信号间隙(即所述发射波的宽度)。在一些实施方式中，增益模块226还可以被用于在信号上施加变迹功能以压制信号旁瓣，所述信号旁瓣可能导致图像被置于被显示的图像上的错误的位置(例如，被显示为明亮的圆形线)。所述增益模块226可以包括多个增益元件。每个增益元件可以被构建用于控制相关信号的加权。在一些实施方式中，所述增益模块226中的每个所述增益元件都可以包括动态增益并且彼此独立设置。在其他实施方式中，一些增益元件可以是彼此相关的。例如，一第二波束与一第三波束可以使用相同的增益值来为基频信号加权。

所述后期图像处理模块228被构建用于在对使用者显示图像之前处理图像，以便进一步减少散斑及提高图像质量。因此，所述后期图像处理模块228可以包括但不限于空间复合处理、数字扫描转换处理、附加散斑消除处理等等。在一些实施方式中，所述后期图像处理模块228可以被链接到所述图像输出装置206中的用户界面，以便根据用户命令对提供的图像进行后期处理。

现在参阅图3，根据一个实施方式，一种使用四个发射波的谐波频率复合处理的图像处理系统300以示意性的方式被示出。如图所示，四个发射波302、304、305、306被提供给波束形成器308、310、312及314。如同就所述波束形成器模块208而言被描述在上面的那样，波束形成器308、310、312及314可以具有相同的功能和结构。在一些实施方式中，发射波302、304、305、306可以通过增益模块226被加权。发射波302和发射波304被构建成相对于彼此反相，也就是说，发射波302和发射波304可以具有相同的振幅a(t)和相反的相位a(t)及–a(t)。在一个实施方式中，发射波305和306可以是相同的或者实质相同的，但是不同于发射波302及304(例如频率不同)。在另一个实施方式中发射波305与发射波306可以不同于彼此(例如并非完全相同)，并且也不同于发射波302及304。因此，在一些实施方式中，发射波305及306相比于发射波302及304可以具有更高的传输频率。

在一个实施方式中，Golay码可以被用于发射波305及306。在其他实施方式中，Golay码可以被用于在此所描述的任一发射波。所述Golay码可以包括任何类型的Golay码，例如二元Golay码、扩展的二元Golay码、优化的二元Golay码等等。在另外的又一些实施方式中，任何其他类型的错误校正码可以被用于发射波(例如前向错误校正等)。所述错误校正码(例如Golay码)的应用可以有利于对发射波中的错误进行检测与校正。所有这些变化都意味着落入本公开的精神与范围之内。

每个发射波被构建用于获取信道数据以便表明获得的数据是特别对应于特定的发射波的。所述信道数据被所述变频器接收并被提供给波束形成器308、310、312及314。如图所示，对于每个发射波都有一个波束形成器。因此，每个波束形成器分别接收特别对应于所述第一、第二、第三及第四发射波中的一个的信道数据。所述波束形成器308、310、312及314被构建用于放大、数字化、以及将接收到的信道数据相干地复合。在一些实施方式中，单独的波束形成器可以被使用，但是对于每个发射波被以不同的方式适配。

由波束形成器308和310产生的波束在加法元件316处被相加在一起以分离谐波信号。所述加法元件316删去了线性信号分量，因为发射波302和发射波304中的线性信号分量是反相的。由波束形成器312和314产生的波束在加法元件318处被相干地相加以减少随机噪声。如图所示，谐波和基频分量两者都通过具有不同解调频率的正交解调单元218被解调到基带中。所述基带谐波与基频分量通过基带滤波器模块220被滤波以除去不需要的频率。所述被滤波后的基带谐波与基频分量被检测模块222使用以产生检测后的谐波与基频信号。所述被检测过的谐波与基频分量被通过对数压缩模块22压缩。所述被压缩后的被检测过的信号之后利用通过增益330与332施加的加权功能被组合在一起，以形成复合图像。增益330与332可以是所述增益模块226中的增益分量。在一个实施方式中，所述加权操作可以通过增益330及332增强处于较浅深度的谐波信号和处于较深深度的基频信号。例如，在较浅的深度，用于所述谐波信号的增益330可以大于用于所述基频信号的增益332，同时在较深的深度，所述增益330可以小于用于所述基频信号的所述增益332。在一些实施方式中，所述增益是可被编程用于根据深度进行调节的。例如，在一些较浅的深度，增益332可以大于增益330(也就是说，加权也可以在特定的较浅深度增强基频信号)。在一些其他的实施方式中，所述增益330和332可以具有相同的值。

在通过加权334组合被压缩的谐波和基频信号从而形成复合图像之后，所述复合图像被提供给所述后期处理模块228。

现在请参阅图4，一种使用三个发射波的谐波频率复合处理的图像处理系统400以示意性的方式被示出。与四个发射波的方法和系统相似，反相的发射波402和404被用于提取谐波信号。与四个发射波的配置不同的是，不同的发射波406可以被用于提取基频信号。在一个实施方式中，相比于发射波402及404，发射波406可以具有不同的传输模式。另外，增益元件414、416、418及420被用于系统400中并用于改变不同发射波的相关加权。在一个实施方式中，增益元件414和416可以被配置成相同的或实质相同的，以便在加法元件415处从复合信号中提取出谐波分量。在一些实施方式中，增益元件420可以被配置成高于增益418，以便减少来自不相关的发射波410及412的相干加和的干扰。加权后的发射波410和412在加法元件421处被相加以提取基频信号。被提取出来的基频和谐波信号被以和四个发射波的配置相似的方式通过解调模块218、滤波器220、检测222、对数压缩224、增益330和332(例如增益438和440)、加法元件332(例如加法元件442)、以及后期处理228(例如后期处理444)加以处理。在这方面，当相似的参考标号被用于代表相似的分量时，为了表述清楚，不同的参考标号被用于增益438及440、加法元件442、以及后期处理444，其分别对应于增益330及332、加法元件334、以及后期处理228。然而，在一个实施方式中，这些元件在每个系统300、400中都可以被配置成相同的或实质相同的，从而使得不同的参考标号的应用并非意味着必须代表不同的元件。

在传统的频率复合系统中，谐波信号分量通常在较浅的深度被增强，而基频信号分量则在较深的深度被增强。相比于传统的系统，本公开通过改善基频信号分量的质量，在较浅和较深的深度都可以进一步减少散斑。根据本公开，基频和谐波信号分量是通过不同组的发射波，例如四发射波系统中的发射波305及306、三发射波系统中的发射波406及404而产生的。本系统通过在复合之前对谐波和基频信号分量两者都进行解调，提供了对频带之外的分量的相对更好的排除效果。此外，本系统通过在复合之前应用对数压缩而改善了复合效果。

应当理解的是，当图3-4被单独描述时，每个处理系统可以被体现在单独的图像处理系统，例如图像处理系统204中。在这个方面，图像处理系统300或图像处理系统400的应用可以经由操作员(例如通过用户界面211)来控制。例如，在一个获取和形成图像的示例中，使用者可以选择使用系统300。在另一个获取和形成图像的示例中，使用者可以选择系统400。有利地，系统300、400两者都被体现在单独的图像处理系统中，使得使用者或操作者能够根据用途选择性地选取供使用的系统。在这个方面，系统300可能会比系统400更好地适用于特殊情况，从而使用者在这个特殊情况下可以使用系统300。

还应当理解的是，在又一些另外的实施方式中，使用者可以同时选择系统300和400的一些部分。这样，使用者可以通过在图像形成过程中方便地确定和选择使用来自系统300和系统400的哪一个分量，而将图像处理系统调整到满足它们的特殊需求

这样，如同本领域技术人员将会容易地理解的那样，本公开可以广泛地应用，具有很高的可配置程度。虽然很多示例被单独地描述，但是这些描述的意图是为了清楚，并不意味着限制。因此，许多不同的实施方式都被本公开予以考虑，并且所有这些实施方式都意味着落入了本公开的精神和范围之内。

应当理解的是，前述的实施方式可以被延伸到其他的多发射波谐波频率复合的组合方案，它们可以被大致地解释如下。首先，两个或更多的超声发射波将被产生。这些发射波将被划分为多个组。这样，每个组可以与其他的组共享发射波。对于具有多于一个发射波的组，其中的发射波将会被相干地结合起来而形成由组织产生的谐波信号。所述谐波信号可以包括次谐波、超谐波、二阶谐波、以及更高阶的谐波。具有多于一个发射波的组的数量可以是一个或多个。仅具有一个发射波的组的数量也可以是一个或多个。对于每个组，在具有两个或更多发射波的情况下，相干和的输出被检测；在仅有一个发射波的情况下，所述发射波被直接检测。所有被检测后的输出被结合起来以形成如上所述的复合图像。所述基频信号可以由用于组合发射波的多种方法产生。所述基频信号也可以包括类似于所述谐波信号的子组。

虽然图示示出了方法/系统步骤的具体顺序，但是这些步骤的顺序可以与被描述的所有顺序不同。并且两个或更多的步骤可以被同时执行或者具有部分的同时性。这些变换将取决于被选择的软件和硬件系统以及设计者的选择。所有这些变化都处于本公开的范围之内。同样地，通过具有用于完成各类连接步骤、处理步骤、比较步骤和决定步骤的基于规则的逻辑和其他逻辑的标准编程技术，可以完成软件上的实施

此外，所使用的格式和字符被提供出来用于解释示意图的逻辑步骤，并且被理解为并非用于限制由所述示意图示出的方法/系统的范围。虽然各种各样的箭头类型和线条类型都可能被应用在所述示意图中，但它们被理解为并非用于限制相应的方法/系统的范围。实际上，一些箭头或其他连接符号可以被用于仅仅指示一个方法的逻辑流程。例如，一个箭头可以指示一个被描述的方法的被列举的步骤之间的不特定的时间间隔的等待或监控周期。此外，具体方法发生的顺序可以是或者并不是严格地遵守被示出的对应步骤的顺序。还应该注意的是，方框图和/或流程图中的每个方框、以及方框图和/或流程图中的方框的组合可以由执行特定功能或动作的具有特定目的的基于硬件的系统、或者具有特定目的的软件和程序代码的组合来实现。

在本说明书描述的许多功能单元已经被标示为模块，以便更加具体地强调它们的实施的独立性。例如，一个模块可以被实施为硬件电路，其包括惯用的VLSI电路或门阵列、现有的半导体例如逻辑芯片、晶体管、或者其他分立的元件。一个模块也可以被实施在可编程的硬件装置中，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑装置或其类似物中。

模块也可以被实施在用于由各种类型的处理器执行的机器可读介质中。可执行的代码的确认模块可以例如包括一个或多个物理或逻辑的计算机指令块，其可以例如被组织成对象、程序或函数。然而，确认模块的可执行部分并不需要被物理地放置在一起，而是可以包括存储在不同位置的不同指令，其在被逻辑地结合在一起时包括所述模块并且为所述模块达到既定的目的。

实际上，计算机可读程序代码的模块可以是单个指令或者多条指令，而且甚至可以被分配成遍及多个不同的代码段中、位于不同的程序之间、以及跨越多个存储器装置。相似地，操作数据在此可以在模块中被确认及描述，并且可以被体现在任何合适的形式中以及组织在任何合适类型的数据结构中。所述操作数据可以被收集为单个数据集合，或者可以被分配成遍及包括多个不同的存储装置的多个不同位置，而且可以至少部分地仅仅作为系统或网络上的电子信号而存在。其中一个模块或一个模块的一些部分被实施在及其可读介质(或者计算机可读介质)中，所述计算机可读程序代码可以被存储和/或传送到一个或多个计算机可读介质中。

所述计算机可读介质可以是有形的计算机可读存储介质，存储有计算机可读程序代码。所述计算机可读存储介质可以是例如，但是不限于，电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、全息的、微机械的、或者半导体的系统、设备、或者装置，或者上述形式的任何适当的组合。

所述计算机可读介质的更多具体示例可以包括但不限于便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或者闪存)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多用途光盘(DVD)、光学存储装置、磁性存储装置、全息存储介质、微机械存储装置、或者上述形式的任何适当的组合。在本文件的语境中，计算机可读存储介质可以是任何有形的介质，其可以包括和/或存储用于被指令执行系统、设备或装置使用和/或结合指令执行系统、设备或装置使用的计算机可读程序代码。

所述计算机可读介质也可以是计算机可读信号介质。计算机可读信号介质可以包括带有体现在其中，例如处于基带中或者作为载波的一部分的计算机可读程序代码的被传送的数据信号。这样的被传送的数据信号可以采用多种形式中的任意一种，所述多种形式包括但不限于电气、电磁、光学、或者它们的任何适当的组合。计算机可读信号介质可以是并非计算机可读存储介质，并且可以交流、传送或运送计算机可读程序代码，以供被指令执行系统、设备或装置使用或者结合指令执行系统、设备或装置使用的任何计算机可读介质。体现在计算机可读信号介质上的计算机可读程序代码可以被利用任何适当的媒介来传输，所述媒介包括但不限于无线、有线、光缆、射频(RF)、或者其他类似物，或者上述方式的任何适当的组合。

在一个实施方式中，所述计算机可读介质可以包括一个或多个计算机可读存储介质与一个或多个计算机可读信号介质的组合。例如，计算机可读程序代码可以同时地既通过光缆作为电磁信号被传送以便由处理器执行，又被存储在RAM存储装置上以便由处理器执行。

用于本发明的各个方面的用于执行操作的计算机可读程序代码可以被写成一种或多种编程语言的任意组合，所述编程语言包括面向对象的编程语言例如Java、Smalltalk、C++或其类似语言，以及传统的程序设计语言，例如“C”编程语言或者类似的编程语言。所述计算机可读程序代码可以完全在用户的计算机上执行、部分地在用户的计算机上执行、作为单机的计算机可读文件包执行、部分地在用户的计算机上同时部分地在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或者服务器上执行。在后面的情况下，所述远程计算机可以通过任何类型的网络被连接到用户的计算机，所述网络包括局域网(LAN)和广域网(WAN)，或者该连接可以被连接到外部电脑上(例如，通过使用互联网服务提供商的国际互联网)。

所述程序代码也可以被存储在计算机可读介质中，所述计算机可读介质可以指导计算机、其他的可编程数据处理设备、或其他装置以特定的方式工作，从而使存储在所述计算机可读介质中的指令产生出包含指令的产品，所述产品实施在示意性流程图和/或示意性方框图的一个或多个方框中述及的功能/作用。

在本说明书的全部内容中提及的“一实施方式”、“实施方式”或者类似语言意味着结合所述实施方式所描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，本说明书的全部内容中的短语“在一个实施方式中”、“在本实施方式中”、以及类似语言的出现可以，但是并非必须，都参考同一个实施方式。

因此，在不偏离其精神或实质特性的情况下，本公开可以被体现在其他具体形式中。被描述的实施方式应该在所有方面都仅仅作为说明性而非限制性的情况来被考虑。因此，本公开的范围是被随附的权利要求而非被前述的具体描述限定的。处于在所述权利要求的等价物的意义和范围之内的所有变化都应当被包括在它们的范围之内。

Claims (23)

1.一种超声机器，包括：

被构建用于获取对应于感兴趣的目标的图像数据的图像获取装置，其中所述图像数据包括对应于来自所述图像获取装置的至少三个发射波中的每一个的信道数据，并且其中所述图像数据包括基频分量和谐波分量；

可通信地连接到所述图像获取装置的图像处理系统，所述图像处理系统被构建用于通过将来自所述至少三个发射波中的一组发射波的信道数据相加将所述基频分量与所述谐波分量分离，以及随后将所述被分离的基频和谐波分量结合起来；以及

被构建用于根据所述组合后的谐波和基频分量产生超声图像的图像输出装置。

2.如权利要求1所述的超声机器，其中所述一组发射波对应于相同的振幅和相同的相位。

3.如权利要求1所述的超声机器，其中对应于所述一组发射波的信道数据包括相对于每个余下的发射波的传输频率更高的传输频率。

4.如权利要求1所述的超声机器，其中所述至少三个发射波包括四个发射波，其中一个发射波相对于不属于所述一组发射波的一个发射波是反相的。

5.如权利要求4所述的超声机器，其中对应于所述一组发射波中的一个发射波的信道数据和对应于所述反相的发射波的信道数据被存储在存储器装置中，直到用于其余的两个发射波的信道数据被获取。

6.如权利要求4所述的超声机器，其中所述图像处理系统被构建用于将反相的发射波相加以分离所述谐波分量。

7.如权利要求6所述的超声机器，其中所述图像处理系统被构建用于：

使用正交解调器将所述谐波分量解调到基带频率；以及

使用基带滤波器过滤解调后的谐波分量以去除非谐波频率的分量。

8.如权利要求7所述的超声机器，其中所述正交解调器被构建为与深度相关的正交解调器，并且其中所述基带滤波器被构建成为与深度相关的基带滤波器，使得被去除的非谐波频率的分量根据所述发射比的穿透深度的作用进行变化。

9.如权利要求1所述的超声机器，其中所述图像处理系统被构建用于在将所述分离的基频与谐波分量结合起来之前在所述分离的基频与谐波分量上分别施加对数压缩。

10.如权利要求1所述的超声机器，其中所述图像处理系统被构建用于：

将来自两个相位相反的发射波的信道数据结合起来以分离所述谐波分量；

将来自所述两个相位相反的发射波中的一个的信道数据与来自第三发射波的信道数据结合起来以分离基频分量；以及

将所述分离的基频分量与所述分离的谐波分量非相干地结合起来。

11.一种图像处理系统，包括：

被构建用于从至少三个发射波中的每一个接收信道数据的波束形成器模块；

可通信地连接到所述波束形成器模块的合成模块，所述合成模块被构建用于：

将对应于两个相位相反的发射波的信道数据结合起来以分离谐波分量；

将来自所述两个相位相反的发射波中的一个的信道数据与来自第三发射波的信道数据结合起来以分离基频分量；以及

将所述基频分量与所述谐波分量非相干地结合起来。

12.如权利要求11所述的图像处理系统，其中所述合成模块包括：

被构建用于在基带频率中分别解调所述谐波分量与所述基频分量的正交解调模块；以及

被构建用于从所述基频分量中去除非基频频率的分量、以及从所述谐波分量中去除非谐波频率的分量的基带滤波器。

13.如权利要求12所述的图像处理系统，进一步包括对数压缩模块，其中所述对数压缩模块被构建用于在正交解调与基带过滤之后分别对所述谐波分量与所述基频分量进行对数压缩，并且其中所述分别的对数压缩是在所述基频与谐波分量被结合起来之前进行。

14.如权利要求12所述的图像处理系统，其中所述正交解调是与深度相关的，其中所述解调随着发射波的深度功能而变化。

15.如权利要求12所述的图像处理系统，其中所述基带滤波器是与深度相关的，其中所述过滤随着所述发射波的深度功能而变化。

16.如权利要求11所述的图像处理系统，还包括增益模块，其中所述增益模块被构建用于：

当两个相位相反的发射波的信道数据被结合起来时，对来自所述两个相位相反的发射波中的每一个的信道数据施加相同的第一加权，从而除去所述基频分量并分离所述谐波分量；

对来自所述两个相位相反的发射波中的一个的信道数据施加第二加权；以及

对来自所述第三发射波的信道数据施加第三加权；

其中所述第一加权在将来自所述两个相位相反的发射波中的一个的信道数据与来自所述第三发射波的信道数据结合起来以分离所述基频分量之前施加。

17.如权利要求16所述的图像处理系统，其中所述第三加权大于所述第二加权。

18.如权利要求11所述的图像处理系统，其中所述图像处理系统通过包括A-模式、C-模式、多普勒模式、A-模式、谐波模式、以及声辐射力成像模式的超声波检查系统模式被使用。

19.一种用于在超声图像中减少散斑的方法，所述方法包括：

通过图像处理系统从图像获取装置接收对应于至少三个发射波中的每一个的信道数据；

通过所述图像处理系统将来自两个相位相反的发射波的信道数据结合起来以分离谐波分量；

通过所述图像处理系统将来自所述两个相位相反的发射波中的一个的信道数据与来自第三发射波的信道数据结合起来以分离基频分量；

通过所述图像处理系统对所述被分离的谐波与基频分量中的每一个分别进行对数压缩；以及

将经过对数压缩的被分离的谐波与基频分量结合起来以形成图像。

20.如权利要求19所述的方法，还包括在将所述两个相位相反的发射波结合起来之前，通过所述图像处理系统对来自所述两个相位相反的发射波的信道数据施加相同的第一加权。

21.如权利要求19所述的方法，还包括在将来自所述两个相位相反的发射波中的一个的信道数据与来自所述第三发射波的信道数据结合起来之前，通过所述图像处理系统对来自所述两个相位相反的发射波中的一个的信道数据施加第二加权，以及对来自所述第三发射波的信道数据施加第三加权。

22.如权利要求21所述的方法，其中所述第三加权大于所述第二加权。

23.如权利要求19所述的方法，其中所述多个发射波中的每一个都使用Golay码。