CN117179818A - 双频双通道的内镜超声控制方法及控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超声成像技术领域，公开了一种双频双通道的内镜超声控制方法及控制系统。其中，该方法包括：获取多频超声探头中各个超声阵元所产生的超声回波信号；对各个超声阵元所产生的超声回波信号进行抗干扰处理，得到各个超声阵元对应的目标回波信号；对各个超声阵元对应的目标回波信号进行成像处理和融合处理，得到多频超声探头的多频扫描图像数据。通过实施本发明技术方案，无需频繁切换不同频率的超声阵元，实现了多频超声成像，减少了不同频率超声回波信号之间的串扰，保证了多频超声成像的准确度。

Description

双频双通道的内镜超声控制方法及控制系统

技术领域

本发明涉及超声成像技术领域，具体涉及一种双频双通道的内镜超声控制方法及控制系统。

背景技术

超声技术在医疗成像系统中有广泛的应用，而内镜超声探头由于体积小，能够针对体内器官进行良好的检测而备受青睐。但是，若想扫查的图像分辨率高，且具有较大的探测深度，单一频率的超声探头基本上不可能实现的。因此，双频探头应运而生，两种频率的探头分别进行实时处理显示。频率高的探头，分辨率高，可以查看具体细节；频率低的探头，探测深度远，可以获得更多的检测信息。

然而，相关技术中的双频超声内镜探头，虽然支持两种不同的发射频率，但实际超声扫查时，只能选择其中一种频率的超声阵元进行实时扫描成像，若需要兼顾分辨率和较多的检测信息，则需要频繁切换两种频率的超声阵元以观察不同的影像情况，不仅步骤繁琐，而且难以避免两种频率的超声阵元频繁切换而带来的相互干扰，因此难以保证超声成像的准确度。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种双频双通道的内镜超声控制方法及控制系统，以解决采用双频探头进行超声成像难以保证成像准确度且操作繁琐的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种双频双通道的内镜超声控制方法，包括：获取多频超声探头中各个超声阵元所产生的超声回波信号；对各个所述超声阵元所产生的所述超声回波信号进行抗干扰处理，得到各个所述超声阵元对应的目标回波信号；对各个所述超声阵元对应的目标回波信号进行成像处理和融合处理，得到所述多频超声探头的多频扫描图像数据。

本发明实施例提供双频双通道的内镜超声控制方法，通过对获取到的不同频率的超声回波信号进行抗干扰处理，以避免不同频率的超声回波信号之间存在串扰，从而将经过抗干扰处理的目标回波信号进行成像处理和融合处理，以得到多频扫描图像数据，由此实现了不同超声阵元对于目标部位的实时扫描成像，兼顾了较高的扫描分辨率和较多的检测信息，避免不同发射频率的超声阵元的频繁切换，减少了不同频率超声回波信号之间的串扰，保证了多频超声成像的准确度。

在一种可选的实施方式中，获取多频超声探头中各个超声阵元所产生的超声回波信号，包括：获取多频超声探头对应的线扫描周期；对线扫描周期按照分时发射编码方式进行编码，确定每种发射频率的超声阵元对应的各个目标线扫描周期；对各个目标线扫描周期中每种超声阵元所产生的超声回波信号进行分时接收，得到各个超声阵元所产生的超声回波信号。

本发明实施例提供双频双通道的内镜超声控制方法，通过分时发射编码实现超声回波信号的分时接收，以最大程度上减弱多种发射频率的超声阵元之间的相互干扰。

在一种可选的实施方式中，对各个超声阵元所产生的超声回波信号进行抗干扰处理，得到各个超声阵元对应的目标回波信号，包括：确定每种超声阵元在当前目标线扫描周期内的回波信号相关性；基于回波信号相关性，对每种超声阵元所产生的超声回波信号中的干扰信号进行处理，得到每种超声阵元对应的目标回波信号。

本发明实施例提供双频双通道的内镜超声控制方法，对于分时接收到的不同频率的超声回波信号进行干扰滤除，进一步避免了超声回波信号发生串扰，保证了各个超声阵元所对应目标回波信号的准确度。

在一种可选的实施方式中，用于表征回波信号性的参数包括回波均值和相关系数，相关系数为中心扫描线及其相邻目标扫描线之间的回波相关系数；基于回波信号相关性，对每种超声阵元所产生的超声回波信号中的干扰信号进行处理，得到每种超声阵元对应的目标回波信号，包括：检测回波均值是否大于回波幅度阈值；当回波均值大于回波幅度阈值时，检测相关系数是否小于相关系数阈值；当相关系数小于相关系数阈值时，判定当前线扫描周期所接收到的超声回波信号存在干扰信号，并确定干扰信号所处位置；从回波均值最小的超声回波信号中取出对应于干扰信号所处位置的超声回波信号，以替换干扰信号，生成目标回波信号。

本发明实施例提供的双频双通道的内镜超声控制方法，能够结合每条目标扫描线对应的回波数据，确定相邻目标线扫描周期内的回波信号相关性，便于根据该回波信号相关性识别出不同发射频率的超声阵元的超声回波信号，在不同发射频率的超声阵元接收超声回波信号时，能够有效去除其他超声阵元所产生的干扰回波，以避免伪像的产生，最大程度上保证最终所生成的超声图像的准确性。

在一种可选的实施方式中，在对各个超声阵元所产生的超声回波信号进行抗干扰处理之前，还包括：对每种超声阵元所产生的超声回波信号进行预处理，得到预处理回波信号。

本发明实施例提供的双频双通道的内镜超声控制方法，通过对超声回波信号进行预处理，便于滤除明显的干扰信号，以保证后续针对于超声回波信号的抗干扰处理效果。

在一种可选的实施方式中，对各个超声阵元对应的目标回波信号进行成像处理和融合处理，得到多频超声探头的多频扫描图像数据，包括：分别对各个超声阵元的目标回波信号进行数据成像处理，得到针对于各个超声阵元的成像数据；对各个超声阵元的成像数据进行加权融合处理，生成多频扫描图像数据。

本发明实施例提供的双频双通道的内镜超声控制方法，通过对各个超声阵元所生成的超声图像进行分别成像，并将各个超声阵元对应的成像数据进行融合，以使得多频扫描图像数据能够包含多种频率的成像数据，实现了多频超声探头的实时融合成像，从而无需分别对比查看不同频率的超声阵元的实时影像。

第二方面，本发明实施例提供了一种双频双通道的内镜超声控制系统，包括：多频超声探头，包括多个不同频率的超声阵元，多频超声探头用于作用于目标部位发射不同频率的超声波束；可编程处理器，与多频超声探头连接，用于向多频超声探头下发超声发射参数和回波接收参数，并接收多频超声探头反馈的超声回波信号，对超声回波信号进行抗干扰处理，生成针对于各个超声阵元的目标回波信号；上位机，与可编程处理器连接，用于向可编程处理器下发扫描信号，并接收可编程处理器上传的目标回波信号进行数据处理，生成针对于多频超声探头的多频扫描图像数据。

本发明实施例提供的双频双通道的内镜超声控制系统，通过可编程处理器向多频超声探头下发超声发射参数和回波接收参数，以使多频超声探头能够按照超声发射参数向目标部位发射不同频率的超声波束，并按照回波接收参数接收不同频率的超声回波信号。继而，可编程处理器则可以对其接收到的超声回波信号进行抗干扰处理，以避免不同频率的超声回波信号之间存在串扰，从而将经过抗干扰处理的目标回波信号上传至上位机进行数据成像，以得到多频扫描图像数据。由此，该双频双通道的内镜超声控制系统能够支持不同超声阵元对于目标部位的实时扫描成像，兼顾了较高的扫描分辨率和较多的检测信息，避免了不同频率的超声阵元频繁切换，减少了不同频率超声回波信号之间的串扰，保证了多频超声成像的准确度。

在一种可选的实施方式中，该系统还包括：缓存器，与可编程处理器连接，用于对可编程处理器输出的目标回波信号进行缓存；当每种超声探头对应的目标回波信号缓存满足一帧后，通过可编程处理器打包一帧目标回波信号，并上传至上位机；和/或，探头驱动器，分别与多频超声探头和上位机连接，用于接收上位机下发的驱动信号，并根据驱动信号驱动多频超声探头进行环绕扫描；和/或，显示设备，与上位机连接，用于接收上位机上传的多频扫描图像数据，基于多频扫描图像数据生成多频扫描图像。

本发明实施例提供的双频双通道的内镜超声控制系统，通过设置缓存器对目标回波信号进行缓存，以按照完整的一帧目标回波信号进行上传，保证了目标回波信号的处理顺序，避免出现帧错乱而影响成像效果。通过设置探头驱动器以实现多频超声探头的自动旋转扫描，提升了扫描智能性。通过显示设备接收上位机上传的多频扫描图像数据以进行多频扫描图像的成像处理，便于医务人员通过一副多频扫描图像同时观察多种频率的超声图像。

在一种可选的实施方式中，可编程处理器还用于：对每种超声阵元对应的目标回波信号打包为组合回波数据，并将组合回波数据上传至上位机。

本发明实施例提供的双频双通道的内镜超声控制系统，通过打包上传目标回波信号，以使上位机能够进行针对多种频率的目标回波信号进行同步处理，以保证多频超声图像的实时成像。

在一种可选的实施方式中，多频超声探头为双频超声探头，双频超声探头包括第一超声阵元和第二超声阵元，第一超声阵元和第二超声阵元采用背靠背的形式贴合连接。

本发明实施例提供的双频双通道的内镜超声控制系统，通过采用背靠背的形式将第一超声阵元和第二超声阵元进行贴合连接，以最大程度上降低不同频率的超声阵元之间的信号串扰。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明一些实施例的双频双通道的内镜超声控制系统的结构框图；

图2是根据本发明一些实施例的另一双频双通道的内镜超声控制系统的结构框图；

图3是根据本发明一些实施例的又一双频双通道的内镜超声控制系统的结构框图；

图4是根据本发明一些实施例的双频双通道的内镜超声控制方法的流程示意图；

图5是根据本发明一些实施例的另一双频双通道的内镜超声控制方法的流程示意图；

图6是根据本发明一些实施例的单发编码交替接收的示意图；

图7是根据本发明一些实施例的又一双频双通道的内镜超声控制方法的流程示意图；

图8是根据本发明实施例的双频双通道的内镜超声控制装置的结构框图；

图9是本发明实施例的超声成像设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

相关技术中的双频超声内镜探头，虽然支持两种不同的发射频率，但实际超声扫查时，只能选择其中一种频率的超声阵元进行实时扫描成像，若需要兼顾分辨率和较多的检测信息，则需要频繁切换两种频率的超声阵元以观察不同的影像情况，不仅步骤繁琐，而且难以避免两种频率的超声阵元频繁切换而带来的相互干扰，因此难以保证超声成像的准确度。

基于此，本发明技术方案通过多频超声探头实现针对于目标部位的不同频率的实时扫描成像，兼顾了较高的扫描分辨率和较多的检测信息，避免了不同频率的超声阵元频繁切换，保证了多频超声成像的精确度。

根据本发明实施例，提供了一种双频双通道的内镜超声控制系统，如图1所示，该双频双通道的内镜超声控制系统包括：多频超声探头1、可编程处理器2以及上位机3。其中，可编程处理器2与多频超声探头1连接，上位机3与可编程处理器2连接。

具体地，在通过上位机3设置超声发射参数和回波接收参数，当触发超声扫描后，上位机3可以向可编程处理器2下发扫描信号，并将超声发射参数和回波接收参数下发至可编程处理器2。可编程处理器2则可以根据超声发射参数生成脉冲控制信号，并将该脉冲控制信号作用于多频超声探头1，多频超声探头1则可以根据脉冲控制信号生成相应的超声波束，并将其作用于人体的目标部位，超声波在人体的目标部位中传播时，在不同的阻抗介质处产生反射，生成超声回波信号。多频超声探头1能够接收该超声回波信号，并将该超声回波信号发送至可编程处理器2。可编程处理器2则可以对其接收到的超声回波信号进行抗干扰处理，生成针对于多频超声探头1的目标回波信号，并将该目标回波信号发送至上位机3进行成像处理，以生成相应的多频扫描图像数据。

其中，多频超声探头1包括多个不同频率的超声阵元，每种频率的超声阵元均包含有透镜层、压电层、背衬层和线缆。具体地，压电层用于根据超声发射参数产生超声波束；透镜层用于对超声波束进行聚焦，以调整聚焦距离；每种频率的超声阵元以背衬层接触背衬层的形式连接在一起，且每种频率的超声阵元采用各自的背衬层和线缆，能够减少彼此之间的影响。每种频率的超声阵元均采用单阵元，尺寸足够小，能够满足肠胃道、呼吸道、支气管等管道内的介入成像需求。

其中，可编程处理器2对接收到的超声回波信号进行抗干扰处理，以避免不同频率的超声阵元存在回波干扰而生成伪像。由于多频超声探头1采用了背靠背方式，但当待检测目标部位的探测深度小于实际探测深度时，某一超声阵元的反射回波可能会被另一个超声阵元接收到，从而造成干扰伪像。因此，可编程处理器2可以对接收到的多路超声回波信号中的干扰进行处理，以得到干净的目标回波信号，并将该目标回波信号发送至上位机3。

其中，上位机3对多路目标回波信号进行数据成像处理，生成针对于各路目标回波信号的超声图像，并将超声图像进行融合，生成多频扫描图像数据。

本实施例提供的双频双通道的内镜超声控制系统，通过可编程处理器向多频超声探头下发超声发射参数和回波接收参数，以使多频超声探头能够按照超声发射参数向目标部位发射不同频率的超声波束，并按照回波接收参数接收不同频率的超声回波信号。继而，可编程处理器则可以对其接收到的超声回波信号进行抗干扰处理，以避免不同频率的超声回波信号之间存在串扰，从而将经过抗干扰处理的目标回波信号上传至上位机进行数据成像，以得到多频扫描图像数据。由此，该双频双通道的内镜超声控制系统能够支持不同超声阵元对于目标部位的实时扫描成像，兼顾了较高的扫描分辨率和较多的检测信息，避免了不同频率的超声阵元频繁切换，减少了不同频率超声回波信号之间的串扰，保证了多频超声成像的准确度。

在一些可选的实施方式中，可编程处理器2与上位机3之间通过PCIE接口进行通信连接，在完成超声回波信号的抗干扰处理后，将每种频率的超声阵元对应的目标回波信号直接进行打包处理，生成各种频率的目标回波信号的组合回波数据，并将组合回波数据上传至上位机3，以使上位机能够进行针对多种频率的目标回波信号进行同步处理，保证多频超声图像的实时成像。

在一些可选的实施方式中，如图2所示，上述双频双通道的内镜超声控制系统还可以包括：缓存器4。该缓存器4可以为若干个DDR3缓存芯片，例如两片512GB的DDR3缓存芯片。

具体地，该缓存器4与可编程处理器2进行连接，能够接收可编程处理器2上传的多路目标回波信号，对多路目标回波信号进行缓存，直至缓存完一帧后，对一帧的目标回波信号进行打包处理，并将打包得到的组合回波数据通过PCIE接口上传至上位机3。由此，能够按照完整的一帧目标回波信号进行上传，保证了目标回波信号的处理顺序，避免出现帧错乱而影响成像效果。

在一些可选的实施方式中，如图3所示，上述双频双通道的内镜超声控制系统还可以包括：探头驱动器5，该探头驱动器5分别与多频超声探头1和上位机3进行电连接。具体地，在上位机3启动扫描后，上位机3可以向探头驱动器5发送驱动信号，以启动多频超声探头1的扫描工作。相应地，探头驱动器5能够接收上位机3下发的驱动信号，并根据驱动信号驱动多频超声探头1进行环绕扫描，例如进行360°环绕扫描。由此，实现了多频超声探头的自动旋转扫描，提升了扫描智能性。

在一些可选的实施方式中，上述多频超声探头1为双频超声探头，即该双频超声探头1包括第一超声阵元和第二超声阵元，第一超声阵元和第二超声阵元的频率不同，例如，第一超声阵元发射超声波束的频率范围为5-25MHz，第二超声阵元发射超波束的频率范围为25MHz-60MHz。第一超声阵元和第二超声阵元的背衬层采用背靠背的形式贴合连接，具体地，第一超声阵元和第二超声阵元的背衬层可以贴合在一个基板等隔板上，以降低两者间的串扰，还可以通过空气层来降低两者间的串扰，此处可以根据实际需求确定。在进行贴合时，第一超声阵元和第二超声阵元可以完全贴合；也可以部分贴合，例如，第一超声阵元靠前、第二超声阵元靠后分布。

由此，双频双通道的内镜超声控制系统可以自由选择单频实时扫描模式或双频实时扫描模式，能够支持双频融合实时成像。不管是单频模式还是双频模式，超声发射参数和超声回波接收参数可以通过上位机软件进行统一配置，由此用户只需选择相应的扫描模式即可。需要说明的是，在单频实时扫描模式下，可以将不需要的另一路采集通道设置成休眠状态，以降低双频双通道的内镜超声控制系统的整机功耗。

在一些可选的实施方式中，如图3所示，上述双频双通道的内镜超声控制系统还可以包括：显示设备6，该显示设备6与上位机3之间通信连接或电连接。具体地，上位机3将多频扫描图像数据上传至显示设备6进行图像生成处理，以得到多频扫描图像并显示，其中，该多频扫描图像中包含有不同频率的超声图像。

本实施例提供的双频双通道的内镜超声控制系统，通过显示设备接收上位机上传的多频扫描图像数据以进行多频扫描图像的成像处理，以得到包含有不同频率的超声图像，便于医务人员通过一副多频扫描图像同时观察多种频率的超声图像。

根据本发明实施例，提供了一种双频双通道的内镜超声控制方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

在本实施例中提供了一种双频双通道的内镜超声控制方法，可用于上述的双频双通道的内镜超声控制系统的可编程处理器，图4是根据本发明实施例的双频双通道的内镜超声控制方法的流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：

步骤S201，获取多频超声探头中各个超声阵元所产生的超声回波信号。

超声回波信号为多频超声探头的各个超声阵元向待检测部位发送超声波束所产生的回波信号。多频超声探头能够接收该超声回波信号，并将该超声回波信号发送至双频双通道的内镜超声控制系统的可编程处理器。

步骤S202，对各个超声阵元所产生的超声回波信号进行抗干扰处理，得到各个超声阵元对应的目标回波信号。

目标回波信号为不存在干扰信号的回波信号。为了避免不同频率的超声阵元存在回波干扰而生成伪像，可编程处理器可以对其接收到的多路超声回波信号进行抗干扰处理，生成针对于多频超声探头的各个超声阵元的目标回波信号。

步骤S203，对各个超声阵元对应的目标回波信号进行成像处理和融合处理，得到多频超声探头的多频扫描图像数据。

可编程处理器将各个超声阵元所对应的目标回波信号发送至上位机，上位机则可以对其接收到的多路目标回波信号进行成像处理，生成针对于各路目标回波信号的超声图像，即不同频率超声阵元所对应的超声图像。继而，将不同频率超声阵元所对应的超声图像进行融合，生成多频扫描图像数据。

本实施例提供双频双通道的内镜超声控制方法，通过对获取到的不同频率的超声回波信号进行抗干扰处理，以避免不同频率的超声回波信号之间存在串扰，从而将经过抗干扰处理的目标回波信号进行成像处理和融合处理，以得到多频扫描图像数据，由此实现了不同超声阵元对于目标部位的实时扫描成像，兼顾了较高的扫描分辨率和较多的检测信息，避免不同频率的超声阵元频繁切换，减少了不同频率超声回波信号之间的串扰，保证了多频超声成像的准确度。

在一个可选的实施方式中，如图5所示，上述步骤S201可以包括：

步骤S2011，获取多频超声探头对应的线扫描周期。

具体地，线扫描周期表示不同频率的超声阵元针对于每线超声回波信号的接收周期。一帧超声图像对应的超声回波信号由多条扫描线数据构成，不同频率的超声阵元均具有相应的线扫描周期。

步骤S2012，对线扫描周期按照分时发射编码方式进行编码，确定每种发射频率的超声阵元对应的各个目标线扫描周期。

分时发射编码是多频超声探头在一个扫描周期内进行分时发射，以实现多频超声各个超声阵元的单发编码交替接收。即一个线扫描周期内每种频率的超声阵元只发射一次波形的，且不同频率的超声阵元的发射间隔采用编码间隔进行调节，保证相邻N个线扫描周期的发射间隔超过预设值，以确保相邻N次扫描所产生的回波数据在回波行程时间上的差异。

相邻线扫描周期的时长可以按照编码间的间隔进行递增，也可按照编码间的间隔进行递减。例如，不同发射频率的超声探头在第一线扫描周期内的发射间隔为T1，在第二线扫描周期内的发射间隔为T2，在第三线扫描周期内的发射间隔为T3等。若预设值为32，则|T1-T2|≥32、|T2-T3|≥32、|T1-T3|≥32，单发编码交替接收如图6所示。

按照单发编码交替接收状态下每个线扫描周期的发射间隔，可以确定出每种频率的超声阵元的目标线扫描周期。

步骤S2013，对各个目标线扫描周期中每种超声阵元所产生的超声回波信号进行分时接收，得到各个超声阵元所产生的超声回波信号。

多频超声探头中的每个超声阵元按照相应的目标线扫描周期对内的超声回波信号进行分时接收，由此即可得到各个超声阵元所产生的超声回波信号。将每个目标线扫描周期所接收到的超声回波信号进行延迟存储，通过延迟存储保证已先读取到当前目标线扫描周期的前N-1线在同时刻的回波信号。

由于单发编码交替接收的干扰回波较弱，当回波能量不强时，经过一段传播延时后，绝大部分的干扰回波都被会被噪声淹没，因此多种发射频率的超声阵元之间的相互干扰较弱。在一个可选的实施方式中，对于干扰信号的处理方式，如图5所示，上述步骤S202可以包括：

S2021，确定每种超声阵元在当前目标线扫描周期内的回波信号相关性。

双频双通道的内镜超声控制系统中的可编程处理器可以分片段读取前N-1线的超声回波信号，同当前目标线扫描周期所接收到的超声回波信号组成N*M的矩阵数据。其中，N为扫描线数，M为每个片段读取的回波数据点数。

每个片段只判断中间M/2个数据点，依次交叠处理判断，遍历所有的数据。例如，N＝3，M＝16，即当前为第3个目标线扫描周期，那则需要读取第一、第二个目标线扫描周期的回波信号，同当前第三个目标线扫描周期的回波信号组成N＝3线的超声回波信号。例如，当前输入的第16个回波数据点，则从第1个点到第16个点的回波数据，组成M＝16个点，判断第5～12个点的回波信号相关性；下一个片段则为第9～24个点，组成M＝16个点，判断第13～20个点的回波信号相关性。

依次类推，可以依次遍历每个目标线扫描周期对应的超声回波信号，可以得到每个目标线扫描周期所对应的多条目标扫描线，从而能够确定出多条目标扫描线所构成的超声回波信号。

需要注意的是，由于每个片段只判断中间M/2个点，因此需要在每线扫描数据的前、后各补M/4个0，即可判断首尾M/4个点的回波数据的回波信号相关性。

多频超声探头中的各个超声阵元在一个目标线扫描周期内可以接收到一线超声回波信号，即一个目标扫描线周期对应一条目标扫描线的回波数据。每条目标扫描线对应的超声回波信号是由多个数据点的回波值构成的，通过解析每条目标扫描线的超声回波信号，即可确定出每条目标扫描线中所包含的多个数据点的回波值。根据多条目标扫描线对应的回波值，可以计算目标线扫描周期及其相邻目标线扫描周期内的回波信号相关性。

S2022，基于回波信号相关性，对每种超声阵元所产生的超声回波信号中的干扰信号进行处理，得到每种超声阵元对应的目标回波信号。

根据目标扫描线的数量，可以从多条目标扫描线中确定出中心扫描线以及与中心扫描线相邻的前一扫描线、后一扫描线。例如，目标扫描线具有3条，则中心扫描线为第2条，其相邻目标扫描线为第1条和第3条。

中心扫描线及其相邻扫描线均对应有相应的回波值，且中心扫描线的数据点与相邻目标扫描线的数据点在位置上是相同的。计算中心线回波值及其相邻目标扫描线的回波值之间的相关系数，以确定中心扫描线及其相邻扫描线之间的回波信号相关度。同时计算中心扫描线中各个数据点的回波值的均值，结合回波均值和上述计算到的相关系数确定回波信号相关性。

具体地，将回波均值与回波幅度阈值进行对比，以确定回波均值是否大于回波幅度阈值。当回波均值大于回波幅度阈值，进一步检测相关系数是否小于相关系数阈值。若相关系数小于相关系数阈值，则判定当前线扫描周期所接收到的超声回波信号存在干扰信号，并确定干扰信号在超声回波信号中所处位置，从回波均值最小的目标扫描线中取出对应于干扰信号所处位置的回波信号，以该回波信号替换干扰信号，得到目标回波信号。

本实施例提供的双频双通道的内镜超声控制方法，能够结合每条目标扫描线对应的回波数据，确定相邻目标线扫描周期内的回波信号相关性，便于根据该回波信号相关性识别出不同频率的超声阵元的超声回波信号，在不同频率的超声阵元接收超声回波信号时，能够有效去除其他超声阵元所产生的干扰回波，以避免伪像的产生，最大程度上保证最终所生成的超声图像的准确性。

在一些可选的实施方式中，可编程处理器还可以采用采用单发编码同时接收的方式对线扫描周期进行编码，即一个扫描周期每种频率探头只发射一次波形，每线发射的相对位置根据编码间隔进行调整，即第一线扫描周期内不同频率的超声阵元对于超声波束的发射间隔设置为T1，第二线设置为T2，第三线设置为T3等。每线接收的超声回波信号同相邻两条扫描线的回波数据分片段进行相关系数和回波幅值的判断，回波幅值较高且同相邻线回波相关性较低，则认为当前片段是干扰回波信号，并对其予以去除；否则，判定其属于有效回波信号，对其予以保留。

在一些可选的实施方式中，可编程处理器还可以采用双发编码的方式对线扫描周期进行编码，即一个扫描周期每种频率的超声阵元发射两次超声波束。每种频率的超声阵元对于两次超声波束的编码间隔可以根据实际需求进行调整，该编码间隔需要能区分相邻线扫描周期在同一位置的干扰回波，即每个线扫描周期内，一个超声阵元两次发射超声波束的编码间隔为T1，另一个超声阵元两次发射超声波束的编码间隔时间为T2。

可编程处理器将其接收到的超声回波信号拆分成两路，一路对当前线扫描周期内的回波信号进行延时，延时大小为双发编码间隔对应的采样点数，一路直接输出。然后，将两路回波信号分片段进行相关系数和回波幅值的判断，回波幅值较高，且两路片段数据相关性较低，则认为当前片段是干扰回波，对其进行去除；否则，判读其为有效回波，对其予以保留。

由此，不管是单发编码同时接收还是双发编码，均能够在保证在帧率基本不变的情况下实现抗干扰效果。而单发编码交替接收由于每个超声阵元均是进行单独收发的，因此每线扫描周期的扫描时长会增加近一倍，但其干扰程度最轻的。因此，此处可以根据实际需求选择相应的编码方式。

在一些可选的实施方式中，在对超声回波信号进行抗干扰处理前，还可以针对每种频率的超声阵元所产生的超声回波信号进行IQ解调、滤波、检波、求模、对数压缩等预处理，以得到预处理回波信号，由此，能够保证后续针对于超声回波信号的抗干扰处理效果。

作为一个可选的实施方式，如图7所示，上述步骤S203可以包括：

步骤S2031，分别对各个超声阵元的目标回波信号进行数据成像处理，得到针对于各个超声阵元的成像数据。

双频双通道的内镜超声控制系统的上位机在接收到组合各个超声阵元的目标回波信号后，其图像处理器则可以根据超声阵元的不同发射频率对相应的目标超声信号进行增益调整、对比度变换等数据成像处理，得到各个超声阵元的成像数据。

步骤S2032，对各个超声阵元的成像数据进行融合处理，生成多频扫描图像数据。

不同发射频率的超声阵元针对于同一目标部位的成像位置存在角度偏差，由此在将各个超声阵元的成像数据进行图像融合显示前，需要将不同的成像数据进行角度配准，消除角度偏差，再进行成像融合处理。

具体地，选取任意一个超声阵元的成像数据作为参考图像数据；分别提取两幅不同成像数据中的多个特征点进行特征匹配，以剔除错误特征点；通过相互对应的特征点的坐标位置进行特征配准，并对其他超声阵元的图像数据进行几何变换，使其他超声阵元的图像数据与参考图像数据的共同特征点尽可能一致或接近；按照其他超声阵元的图像数据与参考图像数据，生成各个超声阵元对应的超声图像，然后结合其他超声阵元的图像数据与参考图像数据的共同特征点，将不同超声阵元对应的超声图像进行融合，得到多频扫描图像数据。

由此，融合后的多频扫描图像数据既能显示高分辨率的近场图像数据，又能显示探测深度较高的远场图像数据，实现了多频超声探头的实时成像，避免了多频超声探头的频繁切换操作，从而无需分别对比查看高频超声阵元和低频超声阵元的实时影像。

在本实施例中还提供了一种内镜超声控制装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

本实施例提供一种双频双通道的内镜超声控制装置，如图8所示，包括：

获取模块301，用于获取多频超声探头中各个超声阵元所产生的超声回波信号。

抗干扰处理模块302，用于对各个超声阵元所产生的超声回波信号进行抗干扰处理，得到各个超声阵元对应的目标回波信号。

成像模块303，用于对各个超声阵元对应的目标回波信号进行成像处理和融合处理，得到多频超声探头的多频扫描图像数据。

上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应的方法实施例相同，在此不再赘述。

本实施例中的双频双通道的内镜超声控制装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。

本实施例提供的双频双通道的内镜超声控制装置，通过对获取到的不同频率的超声回波信号进行抗干扰处理，以避免不同频率的超声回波信号之间存在串扰，从而将经过抗干扰处理的目标回波信号进行成像处理和融合处理，以得到多频扫描图像数据，由此实现了不同超声阵元对于目标部位的实时扫描成像，兼顾了较高的扫描分辨率和较多的检测信息，避免不同频率的超声阵元频繁切换，减少了不同频率超声回波信号之间的串扰，保证了多频超声成像的准确度。

本发明实施例还提供一种超声成像设备，具有上述图8所示的双频双通道的内镜超声控制装置。

请参阅图9，图9是本发明可选实施例提供的一种超声成像设备的结构示意图，如图9所示，该超声成像设备包括：一个或多个处理器10、存储器20，以及用于连接各部件的接口，包括高速接口和低速接口。各个部件利用不同的总线互相通信连接，并且可以被安装在公共主板上或者根据需要以其它方式安装。处理器可以对在超声成像设备内执行的指令进行处理，包括存储在存储器中或者存储器上以在外部输入/输出装置(诸如，耦合至接口的显示设备)上显示GUI的图形信息的指令。在一些可选的实施方式中，若需要，可以将多个处理器和/或多条总线与多个存储器和多个存储器一起使用。同样，可以连接多个计算机设备，各个设备提供部分必要的操作(例如，作为服务器阵列、一组刀片式服务器、或者多处理器系统)。图9中以一个处理器10为例。

处理器10可以是中央处理器，网络处理器或其组合。其中，处理器10还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路，可编程逻辑器件或其组合。上述可编程逻辑器件可以是复杂可编程逻辑器件，现场可编程逻辑门阵列，通用阵列逻辑或其任意组合。

其中，所述存储器20存储有可由至少一个处理器10执行的指令，以使所述至少一个处理器10执行实现上述实施例示出的方法。

存储器20可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据超声成像设备的使用所创建的数据等。此外，存储器20可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非瞬时存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非瞬时固态存储器件。在一些可选的实施方式中，存储器20可选包括相对于处理器10远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该超声成像设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。

存储器20可以包括易失性存储器，例如，随机存取存储器；存储器也可以包括非易失性存储器，例如，快闪存储器，硬盘或固态硬盘；存储器20还可以包括上述种类的存储器的组合。

该超声成像设备还包括输入装置30和输出装置40。处理器10、存储器20、输入装置30和输出装置40可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例。

输入装置30可接收输入的数字或字符信息，以及产生与该超声成像设备的用户设置以及功能控制有关的键信号输入，例如触摸屏、小键盘、鼠标、轨迹板、触摸板、指示杆、一个或者多个鼠标按钮、轨迹球、操纵杆等。输出装置40可以包括显示设备、辅助照明装置(例如，LED)和触觉反馈装置(例如，振动电机)等。上述显示设备包括但不限于液晶显示器，发光二极管，显示器和等离子体显示器。在一些可选的实施方式中，显示设备可以是触摸屏。

该超声成像设备还包括通信接口，用于该超声成像设备与其他设备或通信网络之间进行通信。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述根据本发明实施例的方法可在硬件、固件中实现，或者被实现为可记录在存储介质，或者被实现通过网络下载的原始存储在远程存储介质或非暂时机器可读存储介质中并将被存储在本地存储介质中的计算机代码，从而在此描述的方法可被存储在使用通用计算机、专用处理器或者可编程或专用硬件的存储介质上的这样的软件处理。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体、随机存储记忆体、快闪存储器、硬盘或固态硬盘等；进一步地，存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。可以理解，计算机、处理器、微处理器控制器或可编程硬件包括可存储或接收软件或计算机代码的存储组件，当软件或计算机代码被计算机、处理器或硬件访问且执行时，实现上述实施例示出的方法。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种双频双通道的内镜超声控制方法，其特征在于，所述方法包括：

获取多频超声探头中各个超声阵元所产生的超声回波信号；

对各个所述超声阵元所产生的所述超声回波信号进行抗干扰处理，得到各个所述超声阵元对应的目标回波信号；

对各个所述超声阵元对应的目标回波信号进行成像处理和融合处理，得到所述多频超声探头的多频扫描图像数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取多频超声探头中各个超声阵元所产生的超声回波信号，包括：

获取所述多频超声探头对应的线扫描周期；

对所述线扫描周期按照分时发射编码方式进行编码，确定每种发射频率的超声阵元对应的各个目标线扫描周期；

对各个所述目标线扫描周期中每种所述超声阵元所产生的超声回波信号进行分时接收，得到各个超声阵元所产生的超声回波信号。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对各个所述超声阵元所产生的所述超声回波信号进行抗干扰处理，得到各个所述超声阵元对应的目标回波信号，包括：

确定每种所述超声阵元在当前所述目标线扫描周期内的回波信号相关性；

基于所述回波信号相关性，对每种所述超声阵元所产生的所述超声回波信号中的干扰信号进行处理，得到每种所述超声阵元对应的目标回波信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用于表征所述回波信号性的参数包括回波均值和相关系数，所述相关系数为中心扫描线及其相邻目标扫描线之间的回波相关系数；所述基于所述回波信号相关性，对每种所述超声阵元所产生的所述超声回波信号中的干扰信号进行处理，得到每种所述超声阵元对应的目标回波信号，包括：

检测回波均值是否大于回波幅度阈值；

当所述回波均值大于所述回波幅度阈值时，检测所述相关系数是否小于相关系数阈值；

当所述相关系数小于所述相关系数阈值时，判定当前线扫描周期所接收到的超声回波信号存在干扰信号，并确定所述干扰信号所处位置；

从回波均值最小的超声回波信号中取出对应于所述干扰信号所处位置的超声回波信号，以替换所述干扰信号，生成所述目标回波信号。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在对各个所述超声阵元所产生的所述超声回波信号进行抗干扰处理之前，还包括：

对每种所述超声阵元所产生的所述超声回波信号进行预处理，得到预处理回波信号。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对各个所述超声阵元对应的目标回波信号进行成像处理和融合处理，得到所述多频超声探头的多频扫描图像数据，包括：

分别对各个所述超声阵元的所述目标回波信号进行数据成像处理，得到针对于各个所述超声阵元的成像数据；

对各个所述超声阵元的成像数据进行加权融合处理，生成所述多频扫描图像数据。

7.一种双频双通道的内镜超声控制系统，其特征在于，包括：

多频超声探头，包括多个不同频率的超声阵元，所述多频超声探头用于作用于目标部位发射不同频率的超声波束；

可编程处理器，与所述多频超声探头连接，用于向所述多频超声探头下发超声发射参数和回波接收参数，并接收所述多频超声探头反馈的超声回波信号，对所述超声回波信号进行抗干扰处理，生成针对于各个超声阵元的目标回波信号；

上位机，与所述可编程处理器连接，用于向所述可编程处理器下发扫描信号，并接收所述可编程处理器上传的所述目标回波信号进行数据处理，生成针对于所述多频超声探头的多频扫描图像数据。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

缓存器，与所述可编程处理器连接，用于对所述可编程处理器输出的所述目标回波信号进行缓存；当每种所述超声探头对应的目标回波信号缓存满足一帧后，通过所述可编程处理器打包一帧所述目标回波信号，并上传至所述上位机；和/或，

探头驱动器，分别与所述多频超声探头和所述上位机连接，用于接收上位机下发的驱动信号，并根据所述驱动信号驱动所述多频超声探头进行环绕扫描；和/或，

显示设备，与所述上位机连接，用于接收所述上位机上传的所述多频扫描图像数据，基于所述多频扫描图像数据生成多频扫描图像。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述可编程处理器还用于：

对每种所述超声阵元对应的目标回波信号打包为组合回波数据，并将所述组合回波数据上传至所述上位机。

10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多频超声探头为双频超声探头，所述双频超声探头包括第一超声阵元和第二超声阵元，所述第一超声阵元和第二超声阵元采用背靠背的形式贴合连接。