CN1388902A - 信号处理方法和设备以及成像系统 - Google Patents

Abstract

按照信号的质量适当组合基波回波和谐波回波,确定(704)该基波回波的两个频率分量之间的比值,并确定(702)该谐波回波的两个频率分量之间的比值。此外,基于该两个比值(706,708)调整一个回波接收信号中的基波分量和一个谐波分量之间的分量比值。

Description

信号处理方法和设备 以及成像系统

发明背景

本发明涉及一种信号处理方法和设备，和一个成像系统，而特别涉及一种信号处理方法和设备，用于调整在由接收一个回波得到的信号中的基波和谐波分量之间的分量比值，一个成像系统备有这样一种信号处理设备。

在超声成像中，基于组合基波回波和谐波回波一起得到的信号来产生图像。谐波回波起因于目标内部超声传播的非线性，并由波前在稍微有点距离上的推进而产生。因此，谐波回波的特征在于不受因人体表面附近例如脂肪和骨头这些结构产生的多次反射的影响。对这种观点给出的注意在于特别地就来自深部的一个回波而论，相对于一个回波接收信号，基波回波的分量比值减小，而谐波回波的分量比值增加，因此回避了由多次反射产生的干扰。

由于谐波回波频率高，所以它基本上是一个弱信号，而且其衰减速度随传播而增加。因此，由于噪声的影响，谐波回波容易按CNR(与噪声比值相比)减小。因此根据每个回波的深度在机制上减小基波回波的分量比值和增加谐波回波的分量比值并不总是适宜的。

发明概要

因此，本发明的目的在于实施一种信号处理方法和设备，用于合适地根据信号的质量将基波回波和谐波回波组合，以及一种成像系统，其配备这种信号处理设备。

(1)按本发明的解决上述问题的一个方面在于一种信号处理方法，其包括步骤，根据调整在由接收回波得到的信号中的基波分量和谐波分量之间的分量比值，确定基波回波两个频率分量之间的比值，确定谐波回波的两个频率分量之间的比值，并基于该两个确定的比值调整该分量比值。

按本发明的该方面，分别确定在基波回波和谐波回波的两个频率分量之间的比值，并且基于该两个比值调整回波接收信号中基波分量和谐波分量之间的分量比值。因此有可能按照信号的质量适宜地将基波回波同谐波回波组合。

(2)按本发明的解决上述问题的另一方面在于(1)中描述的信号处理方法，还包括，根据确定在基波回波两个频率分量之间的比值，正交检测通过分别借助两个频率不同的载波信号接收回波得到的信号，分别确定用于两个正交检测的信号的积分值，并确定该两个确定的积分值之间的比值，并根据确定在该谐波回波的两个频率分量之间的比值，正交检测通过分别借助两个频率不同的载波信号接收回波得到的信号，确定用于两个正交检测的信号的积分值，并确定该两个确定的积分值之间的比值。

按本发明的该方面，由接收一个回波得到的一个信号分别用两个频率不同的载波信号正交检测，并相对于两个正交检测的信号分别确定积分值，由此两个频率分量之间的比值被确定为这些积分值之间的比值，因此有可能有效地确定一个频率分量比值。

(3)按本发明的解决上述问题的再一方面在于(1)中描述的信号处理方法，其中属于用于基波回波的频段的信号的增益和属于用于谐波回波的频段的信号的增益分别相对由接收该回波得到的信号控制，由此调整分量比值。

按本发明的该方面，属于用于基波回波的频段的信号的增益和属于用于谐波回波的频段的信号的增益分别相对由接收一个回波得到的信号控制。因此，能容易调整在回波接收信号中一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值。

(4)按本发明的解决上述问题的再一方面在于(1)-(3)任一中描述的信号处理方法，其中回波是超声回波。

按本发明的该方面，在一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值能相对一个超声回波接收信号进行适宜调整。

(5)按本发明的解决上述问题的再一方面在于一个信号处理设备，用于调整由接收一个回波得到的一个信号中的一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比，其包括第一比值计算装置，用于确定一个基波回波的两个频率分量之间的比值，第二比值计算装置，用于确定一个谐波回波的两个频率分量之间的比值，以及分量比值控制装置，用于基于该两个确定的比值调整该分量比值。

按本发明的该方面，分别确定一个基波回波和一个谐波回波的两个频率分量之间的比值，以及在一个回波接收信号中的一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值基于该两个比值进行调整。因此有可能按照一个信号的质量适当地将一个基波回波同一个谐波回波组合。

(6)按本发明的解决上述问题的再一方面在于(5)中描述的信号处理设备，其中第一比值计算装置包括第一正交检测装置，用于正交检测通过借助两个频率不同的载波信号分别接收该回波得到的信号，第一积分装置，用于分别确定两个正交检测的信号的积分值，以及第一积分值比值计算装置，用于确定两个确定的积分值之间的比值，和第二比值计算装置包括第二正交检测装置用于正交检测通过借助两个频率不同的载波分别接收该回波得到的信号，第二积分装置用于分别确定两个正交检测的信号的积分值，而第二积分值比值计算装置用于确定两个确定的积分值之间的比值。

按本发明的该方面，由接收一个回波得到的一个信号分别用两个频率不同的载波信号正交检测，而积分值分别相对于两个正交检测信号确定，由此两个频率分量之间的比值被确定为这些积分值之间的比值。因此有可能有效地确定一个频率分量比值。

(7)按本发明的解决上述问题的再一方面在于(5)中描述的信号处理设备，其中分量比值控制装置相对于由接收该回波得到的信号分别地控制属于基波回波频段的信号的增益和属于谐波回波频段的信号的增益，由此调整该分量比值。

按本发明的该方面，属于基波回波频段的信号的增益和属于谐波回波频段的信号的增益分别地相对于由接收一个回波得到的信号加以控制。因此，能容易调整在该回波接收信号中的一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值。

(8)按本发明的解决上述问题的再一方面在于(5)-(7)任一中描述的信号处理设备，其中回波是超声回波。

按本发明的该方面，一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值能适宜地相对一个超声回波接收信号加以调整。

(9)按本发明解决上述问题的再一方面在于一个成像系统，其包括发射波的波发送装置，波发送装置用于发射波，接收该波的回波的接收装置，信号处理装置，用于调整在由接收该回波得到的信号中的一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值，以及图像产生装置，用于基于已调整分量比值的信号产生一个图像，其中，该信号处理装置包括第一比值计算装置，用于确定一个基波回波的两个频率分量之间的比值，第二比值计算装置，用于确定一个谐波回波的两个频率分量之间的比值，以及分量比值控制装置，用于基于两个确定的比值，调整该分量比值。

按本发明的该方面，一个基波回波和一个谐波回波的两个频率分量之间的比值分别加以确定，并且基于这两个比值调整在一个回波接收信号中一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值，因此有可能按照一个信号的质量将一个基波回波同一个谐波回波组合，基于这样的一个回波接收信号可产生质量良好的图像。

(10)按本发明解决上述问题的再一方面在于(9)中描述的该成像系统，其中第一比值计算装置包括第一正交检测装置，用于正交检测由借助两个频率不同的载波信号分别接收回波所得到的信号，第一积分装置用于分别确定两个正交检测的信号的积分值，第一积分值比值计算装置用于确定该两个确定的积分值之间的比值，而第二比值计算装置包括第二正交检测装置，用于正交检测由借助两个频率不同的载波信号分别接收回波所得到的信号，第二积分装置用于分别确定两个正交检测的信号的积分值，而第二积分值比值计算装置用于确定该两个确定的积分值之间的比值。

按本发明的该方面，用两个频率不同的载波信号分别正交检测由接收一个回波得到的信号，而积分值相对两个正交检测信号分别地加以确定，由此两个频率分量之间的比值被确定为这些积分值之间的比值。因此有可能有效地确定一个频率分量比值。

(11)按本发明解决上述问题的再一方面在于(9)中描述的成像系统，其中分量比值控制装置相对于由接收该回波得到的信号分别地控制属于基波回波频段的信号的增益和属于谐波回波频段的信号，由此调整该分量比值。

按本发明的该方面，属于基波回波频段的信号的增益和属于谐波回波频段的信号的增益分别地相对于由接收一个回波得到的信号加以控制。因此，能容易调整在该回波接收信号中的一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值。

(12)按本发明解决上述问题的再一方面在于在权利要求9-11中任一描述的成像系统，其中波是超声波。

按本发明的该方面，一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值能适宜地相对一个超声回波接收信号加以调整。基于这样一个超声回波接收信号能产生质量好的超声图像。

按照本发明，一种信号处理方法和设备用于根据一个信号的质量适宜地将一个基波回波和一个谐波回波相组合，而一个成像系统配备这样一个信号处理设备。

根据如在附图中说明的本发明的优选实施例的下列说明，本发明的其他的目的和优点将显而易见。

附图简述

图1是指示本发明一个实施例一个示例的一个系统的方块图。

图2是在图1所示系统中应用的发送-接收单元的方块图。

图3是图1所示系统的声-射线扫描的图示说明。

图4是图1所示系统的声-射线扫描的图示说明。

图5是图1所示系统的声-射线扫描的图示说明。

图6是在图1所示的系统中应用的一种B模式处理器的方块图。

图7是在图1所示的系统中应用的一种图像处理器的方块图。

图8是表示一个图像信号频率分量的概念性图。

图9是表示一个图像信号频率分量的概念性图。

图10是图2中所示的一个频率分量控制单元的方块图。

图11是图10中所示的一个频率分量比值计算单元的方块图。

图12是图11中所示的由集成单元集成的概念性图。

图13是图10中所示的一个频率分量比值计算单元的方块图。

图14是表示由图10中所示的一个加权产生单元产生的加权的一个示例性说明的曲线图。

图15是图10中所示的一个分量比值控制单元的方块图。

图16是表示图15中所示的一个可变滤波单元的滤波特性的一个例子的曲线图。

发明的详细说明

以下将参照附图详细描述本发明的实施例。图1中表示一个超声成像系统的方块图。该系统是本发明的一个实施例的示例。与本发明的一个系统有关的一个实施例按本系统配置表示。与本发明的一种方法相关的一个实施例的例子按本系统的操作表示。

如图1中所示，本系统具有一个超声探针2。超声探针2具有一个未示于图中的多个超声换能器的阵列。每个超声换能器由例如像PZT(钛酸盐(Ti)铅(Pb)锆酸盐(Zr))陶瓷这样的压电材料所组成。

使用超声探针2接触在一个操作器中的目标4。超声探针2连接到发送-接收单元6。该发送-接收单元6提供一个驱动信号到超声探针2以传送或发出超声。此外，传送-接收单元6接收由超声探针2接收的回波信号。

在图2中表示传送-接收单元6的方块图。如图中所示，传送-接收单元6具有一个波-传送定时产生单元602。该波-传送定时产生单元602周期性地产生一个波-传送定时信号，并将其输入到波-传送波束形成器604。

波-传送波束形成器604影响发送波的波束形成。波-传送波束形成器604基于波-传送定时信号产生一个波束形成信号以形成以预定方位或方向放置的超声波束。波束形成信号包括多个驱动信号，其每一个备有与方位对应的时间差。波束形成将由以下描述的控制器18加以控制。

从波-传送波束形成器604输出的信号通过传送-接收转换单元606输入到超声换能器阵列。在超声换能器阵列中，多个超声换能器每个构成一个波-传送孔径，分别产生每个具有相应驱动信号之间时间差的相位差的超声。沿放置在一预定方位中的声射线延伸的超声波束按照这些超声的波前组合而形成。包括波-传送波束形成器604，发送-接收转换单元606和声探针2的部分是应用在本发明中的波-传送装置的一个实施例。

波-接收波束形成器608连接到发送-接收转换单元606。发送-接收转换单元606将由在超声换能器阵列中的其相应的波-接收孔径接收的多个回波信号输入到波-接收波束形成器608。

波-接收波束形成器608用作对相应于一个发送波的一个声射线的接收波的波束形成的影响。波-接收波束形成器608将时间差施加到多个接收的回波以调整相位，然后将它们一起相加以便沿放置在一预定方位的一声射线形成一个回波接收信号。

例如，一个数字·波束形成器用作波-接收波束形成器608。这样，将得到由使一个RF(射频)信号为数字形式而形成的一个回波信号。

对接收波的波束形成由以下描述的控制器18加以控制。包括超声探针2，发送-接收转换单元606和波-接收波束形成器608的部分是应用在本发明中的接收装置的一个实施例。

波-接收波束形成器608的输出信号，即，相应于一条声射线的回波接收信号输入到一个频率分量控制单元610。频率分量控制单元610用于控制在相应一条声射线中的基波回波分量和谐波回波分量之间的合成或分量比值。这样的一种频率分量控制单元610例如由DSP(数字信号处理器)或类似处理器实施。频率分量控制单元610将重新在下面说明。

频率分量控制单元610是在本发明中应用的信号处理设备的一个实施例。一个与本发明的系统相关的实施例按本发明设备表示。一个与本发明的方法相关的实施例按本发明设备的操作表示。频率分量控制单元610也是在本发明中应用的信号处理装置的一个例子。

发送-接收单元6以声射线顺序方式扫描目标4的内部。声-射线顺序扫描作为例子由图3所示那样执行。换言之，发送-接收单元6通过使用声射线202按θ方向扫描一个扇形的两维区域206，该声射线202从辐射点200以z方向延伸，即执行所谓扇形扫描。

当使用部分超声换能器阵列形成波-传送和接收设备时，孔径连续地沿阵列移动，由此允许例如图4中所示的扫描。即在Z方向从辐射点200发射的声射线202沿线性迹线204平行的转移或移动，由此在X方向扫描一个矩形两维区域206，即进行所谓的线性扫描。

顺便地，当超声换能器阵列沿超声传送方向延伸的圆弧形成所谓凸形阵列时，声射线202的辐射点200按照类似于线性扫描的声射线扫描沿一个弧形迹线204移动，由此按作为例子的图5中所示的θ方向扫描一个扇形两维区域206，由此无需说能够进行所谓的凸形扫描。

发送-接收单元6连接到一个B模式处理器10。从发送-接收单元6输出的每条声射线的回波接收信号组输入到B模式处理器10。

B模式处理器10形成B模式图像数据。如图6中所示的，B模式处理器10具有一个对数放大单元102和一个包络检测单元104。在B模式处理器10中，对数放大单元102对数式地放大回波接收信号，而包络检测单元104检测其包络，以便得到表示在一条声射线上的每个反射点处的一个回波的密度的信号，即一个A型显示器信号，由此分别地形成具有相应A型显示器信号的瞬时幅度的B模式图像数据作为亮度值。

B模式处理器10连接到图像处理器14。图像处理器14基于从B模式处理器10输入的数据分别产生B模式图像。包括B模式处理器10和图像处理器14的部分是在本发明中应用的图像产生装置的一个实施例。

如图7所示，图像处理器14备有由总线140彼此连接的输入数据存储器142，数字扫描转换器144，图像存储器146和处理器148。

从用于每一条声射线的B形式处理器10输入的B模式图像数据分别储存在输入数据存储器142中。由数字扫描转换器144扫描并转换储存在输入数据存储器142中的数据，接着将其储存在图像存储器146中。处理器148执行对储存在输入数据存储器142和图像存储器146中的数据的预定的数据处理。

显示单元16连接到图像处理器14。显示单元16装有从图像处理器14来的一个图像信号，并基于该图像信号显示一个图像。显示单元16包括图形显示或能显示诸如彩色图像。

参照以上所述，控制器18连接到发送-接收单元6，B模式处理器10，图像处理器14和显示单元16。控制器18将一个控制信号施加到它们相应的部分以控制其操作。各种通知信号从未受控制的各部分输入到控制器18。

在控制器18的控制下执行B模式操作。操作或控制单元20连接到控制器18。操作单元20由一个操作员操作并起对控制器18输入合适命令和信息的作用。操作单元20包括例如备有键盘，指向装置和其他操作装置的控制面板。

现将描述频率分量控制单元610。图像信号的一般性质在其说明之前将解释成初步说明。由于一个图像通常包括边缘结构，所以图像信号的频率分量的功率反比于频率，如在图8中概念化地所示的那样。另一方面，由于噪声显示与此结构无关，其功率与频率无关，如在同一附图中所示的表示基本均匀的频率分布。

这样，如在图9中所示的那样给出了包括噪声的图像信号的频率分量的分布。这样的一个信号能由下列方程表示。

[方程1] $S\left(f\right)=A\·\frac{1}{f}+C---\left(1\right)$

这里A，C：常数

测量相对于该信号的两个频率f_M和f_N的功率S(f_M)和S(f_N)并解下列联立方程。

[方程2] $S\left(f_M\right)=A\·\frac{1}{f_M}+C------\left(2\right)$

[方程3] $S\left(f_N\right)=A\·\frac{1}{f_N}+C------\left(3\right)$ 由此将得到常数A和C的值。

A表示与纯信号相关的常数，而C表示相当于噪声的常数。

当如下列方程所示取该两个值的比值时：

[方程4] $\frac{A}{C}$ 其中该值是大的一个图像CNR(同噪声对比)高而因此可以将其表示为CNR的标准或指南。

顺便地，如从下列方程所给出的，根据一个实际观点，使用在两个频率分量的功率或绝对值之间的下列比值作为对A和C之间的比值的替换。

[方程5] $\frac{\left|S\left(f_M\right)\right|}{\left|S\left(f_N\right)\right|}$

习惯上将它表示成CNR的指南。

在这种情况下，频率f_M是从其中一个信号表示大频率相关性的一个频率范围选择的，而频率f_N是从其中该信号基本上不表示频率相关性的一个频率范围选择的。由于表示大频率相关性的频率范围和表示基本上无频率相关性的频率范围是在先知道的，所以频率f_M和f_N可提前确定。

在图10中表示频率分量控制单元610的更详细的方块图。如在同一附图中所示的，频率分量控制单元610具有频率分量比值计算单元702和704。

频率分量比值计算单元702根据由波-接收波束成形器608输入的回波接收信号计算在一个谐波回波中两个频率分量的绝对值之间的比值。即如以下给出的方程：

[方程6] ${\mathrm{SR}}_H=\frac{\left|S\left(f_{\mathrm{HM}}\right)\right|}{\left|S\left(f_{\mathrm{HN}}\right)\right|}------\left(4\right)$

SR_H定义为该谐波回波的CNR指南。为方便起见，以下也称SR_H为该谐波回波的CNR。

给定两个频率分量的频率为f_HM和f_HN。频率f_HM是从其中组成一个谐波图像的一个图像信号表示大频率相关性的频率范围选择的一个频率。频率f_HN是从其中组成该谐波回波图像的该图像信号基本上不表示频率相关性的频率范围选择的一个频率。该频率分量比值计算单元702是本发明中使用的第二比值计算装置的一个实施例。

图11中表示该频率分量比值计算单元702的更详细的方块图。如在该同一附图中所示的，该频率分量比值计算单元702通过使用相乘单元722和722′将一个回波接收信号S(t)与由下列方程给出的信号相乘。

[方程7]

        exp(i2πf_HM·t)和

[方程8]

        exp(i2πf_HN·t)这等效于该回波接收信号S(t)是分别基于频率f_HM和f_HN的载波信号的正交检测的事实。包括相乘单元722和722′的部分是本发明中使用的第二正交检测装置的一个实施例。

通过分别正交检测具有频率f_HM和f_HN的回波接收信号S(t)得到的信号分别由积分单元724和724′积分。

积分运算分别按下列方程执行。

[方程9] $S_M=\underset{-T_{\mathrm{HM}}}{\overset{T_{\mathrm{HM}}}{\∫}}s\left(t\right)\exp (i2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{HM}}\·t)\mathrm{dt}------\left(5\right)$

[方程10] $S_N=\underset{-T_{\mathrm{HN}}}{\overset{T_{\mathrm{HN}}}{\∫}}s\left(t\right)\exp (i2\mathrm{\π}{f}_{\mathrm{HN}}\·t)\mathrm{dt}------\left(6\right)$

以上两个方程表示有限富立叶(Fourier)变换。有限富立叶变换的重复周期分别给定为T_HM和T_HN。T_HM和T_HN分别表示正交检测载波信号的周期。包括积分单元724和724′的部分是本发明中使用的第二积分装置的一个实施例。

按下列程序执行积分单元724和724′每一个的积分。积分运算实际上相应于分立数据的和或累积计算。某一个区间(周期)的积分由下列方程给出。

[方程11] $Q_n=\underset{i=-T}{\overset{T}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{Si}------\left(7\right)$

如果这是概念性的说明，则它可表示成图12中所示的那样。通过积分一个连续数据串的S_-T到S_T的数据得到的值结果形成相应一个区间的积分值Qn。

相应下一区间的积分值Qn+1是通过从Qn减去根据计算Qn使用的数据的S_-T然后将新数据S_T+1加到相减的结果上确定的。即表示成下列方程：

[方程12]

       Qn+1＝Qn-S_-T+S_T+1                   (8)

由于连续执行这种计算，所以执行关于无限连续输入信号S(t)的有限富立叶变换而不产生断续性。

积分单元724和724′还确定相对于上述计算结果的复数数据的绝对值(功率)，由于确定该绝对值无需相位信息，因此对于根据由相乘单元722和722′正交检测的有限富立叶变换无需调整载波信号每个区间的相位。

按照以上数据处理，以下是分别得到的方程作为从积分单元724和724′输出信号。

[方程13]

     |S(f_HM)|和

[方程14]

     |S(f_HN)|

这些信号输入到比值计算单元726。该比值计算单元726计算这些输入信号之间的比值，如由下列方程所给出的，并从它将其输出。

[方程15] ${\mathrm{SR}}_H=\frac{\left|S\left(f_{\mathrm{HM}}\right)\right|}{\left|S(f_{\mathrm{HN}}\right|}$

比值计算单元726是在本发明中使用的第二积分值比值计算装置的一个实施例。

再返回去参考图10，频率分量比值计算单元704计算在一个基波回波中两个频率分量之间的比值，即，基于从波-接收波束形成器608输入的回波接收信号，计算由下列方程给出的比值。

[方程16] ${\mathrm{SR}}_F=\frac{\left|S\left(f_{\mathrm{FM}}\right)\right|}{\left|S\left(f_{\mathrm{FN}}\right)\right|}------\left(9\right)$

该SR_F定义为基波回波的CNR的指南。为方便起见，SR_F在以下还被称为基波回波的CNR。

两个频率分量的频率给定为f_FM和f_FN。频率f_FM是从其中构成一个基波回波图像的一个图像信号表示大频率相关性的一个频率范围选择的一个频率。频率f_FN是从其中构成基波回波图像的图像信号基本上不表示频率相关性的一个频率范围选择的频率。该频率分量比值计算单元704是在本发明中使用的第一比值计算装置的一个实施例。

图13中表示该频率分量比值计算单元704的更为详细的方块图。如在同一附图中所表示的，频率分量比值计算单元704的配置类似于图11中表示的频率分量比值计算单元702。频率分量比值计算单元704与频率分量比值计算单元702的不同之处仅在于用于正交检测的载波信号的频率分别给定为f_FM和f_FN。

包括相乘单元742和742′的部分是在本发明中使用的第一正交检测装置的一个实施例。包括积分单元744和744′的部分是在本发明中使用的第一积分装置的一个实施例。比值计算单元746是在本发明中使用的第一积分值比值计算装置的一个实施例。

就按照类似于频率分量比值计算单元702的运算而论，频率分量比值计算装置704确定在方程(9)中作为对基波回波表示的两个频率分量之间的比值。

分别由频率分量比值计算单元702和704确定的SR_H和SR_F输入到一个加权产生单元706。该加权产生单元706基于该两个输入信号产生一个加权信号W。该加权产生单元706例如包括一个查找表(LUT)或类似的表。

加权产生单元706产生加权W，如在图14中作为例子所示的表示SR_H和SR_F之间比值的函数关系。加权W是用于谐波回波的加权。用于基波回波的加权被给定为1-W。

当SR_H/SR_F＝1时，对于谐波回波的加权确定为W＝0.5。这样，当谐波回波的CNR和基波回波的CNR彼此相等时，对谐波回波和基波回波的加权是0.5接着0.5地分配，以平均两者的加权。

由于谐波回波的CNR对基波回波的CNR相等意味着在两个信号之间不存在质量差别，因此在两者间加权相等是合理的。

在SR_H/SR_F＝1-1.5的整个范围上W线性地增加，而在SR_H/SR_F超过1.5的范围W渐渐地接近0.7。这样，当所得谐波回波的CNR稍优于基波回波的CNR一点的时候，谐波回波的加权增加，而基波回波的加权减少。这样一种在质量上有好处的加权的增加是合理的。然而对谐波回波的最大加权值给定为0.7，而对基波回波的最小加权值给定为0.3。

在其中SR_H/SR_F在1-0.3的范围内，W整个地线性下降。在其中SR_H/SR_F低于0.3的范围内，W逐渐地接近0.3。这样，当所得谐波回波的CNR稍劣于基波回波的CNR一点的时候，谐波回波的加权减少，而基波回波的加权增加。这样一种在质量上有坏处的加权的减少是合理的。然而对谐波回波的最小加权值给定为0.3，而对基波回波的最大加权值给定为0.7。

加权信号W作为一个控制信号施加到分量比值调整或控制单元708。基于该控制信号，分量比值控制单元708调整在从波束成形器608输入的回波接收信号中的基波回波和谐波回波之间的分量比值。包括加权产生单元706和分量比值控制单元708的部分是在本发明中使用的分量比值控制装置的一个实施例。

图15中表示分量比值控制单元708的更详细的方块图。如在同一附图中所示的，分量比值控制单元708通过使用一个相乘单元782正交检测回波接收信号。载波信号的频率给定为fc。例如使频率fc与传送的超声的中心频率相一致。这样，该回波接收信号被转换到一个基带信号。

回波接收信号经受正交检测输入到一个可变滤波单元784。该可变滤波单元784的滤波特性由该加权信号W控制。

图16典型地表示可变滤波单元784的滤波特性。如在该同一附图中所示的，当加权W为0.5时，可变滤波单元784通过谐波频段或带宽和基波频段或带宽的增益为0.5。在从具有这样一种滤波特性的可变滤波单元784输出的信号中，如果同输入信号相比，谐波回波和基波回波之间的分量比值保持不变。即，将得到一个输出信号，其具有与输入信号一样的谐波回波和基波回波之间的分量比值。

如由箭头所指示的，当加权W变成大于0.5时，谐波频带的增益相应增加，而基波频带的增益相应减小。这样，得到一个输出信号，其中谐波回波的分量比值增加，而基波回波的分量比值减小，如果同输入信号相比的话。在极端意义上说，谐波频带的增益增加到0.7，而基波频带的增益下降到0.3。

当加权W变成小于0.5时，谐波频带的增益相应减小，而基波频带的增益相应增加，这与箭头相反。这样，得到一个输出信号，其中谐波回波的分量比值减小，而基波回波的分量比值增加，如果同输入信号相比的话。在极端意义上说，谐波频带的增益下降到0.3，而基波频带的增益增加到0.7。

说明将由本系统执行的超声成像所组成。操作人员放入超声探针2，使其与处所要求位置的目标4相接触，并用手操作该操作单元20以执行B模式摄影或成像。这样，在控制器18的控制下进行B模式成像。

发送-接收单元6用声-射线连续方式通过超声探针2扫描目标4的内部，并一点一点地接收其回波。按照谐波回波和基波回波的质量，由于频率分量控制单元610的上述作用，对于相应于每一条声射线的回波接收信号将动态调整谐波回波和基波回波之间的分量比值。

B模式处理器10通过使用对数放大单元102对数地放大从发送-接收单元6输入的回波接收信号，并通过使用包络检测单元104检测其包络，以得到一个A型显示器信号，由此，基于该A型显示器信号形成每条声射线的B模式图像数据。

图像处理器14储存每条声射线的B模式图像数据组，其是从输入数据存储器142中的B模式处理器10输入的。这样，在B模式图像数据周围的声射线数据空间是在输入数据存储器142内形成的。

处理器148通过使用数字扫描转换器144分别扫描和转换输入数据存储器142的B模式图像数据并将其写入在图像存储器146中。B模式图像由每个回波将体内细胞的层析X射线照片显示在一个声-射线扫描平面上。该图像显示在显示单元16上并用于期望的例如诊断目的。

由于根据信号质量，回波接收信号中的谐波回波和基波回波之间的分量比动态地进行调整，由此能得到质量良好的图像。

当使用超声回波通过其中产生图像的例子已描述了上述实施时，用于成像的波并不限于超声。甚至当使用其它波例如地震声波时用本发明能得到类似的效应。

可以配置本发明的许多不同的实施例而不偏离本发明的精神和范围。应理解，本发明不限于在说明书中描述的特定实施例，但限定在附加的权利要求中的除外。

Claims (12)

1.一种信号处理方法包括步骤：根据调整在通过接收一个回波得到的信号中的一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值，

确定在一个基波回波的两个频率分量之间的比值；

确定在一个谐波回波的两个频率分量之间的比值；以及

基于所说两个确定的比值调整该分量比值。

2.按权利要求1的信号处理方法，还包括：根据确定在该基波回波的两个频率分量之间的比值，

使用两个频率不同的载波信号分别正交-检测由接收回波得到的信号，

分别确定所说两个正交-检测的信号的积分值，以及

确定在所说两个确定的积分值之间的比值，以及

根据确定在谐波回波的两个频率分量之间的比值，

使用两个频率不同的载波信号分别正交-检测由接收回波得到的信号，

确定所说两个正交-检测的信号的积分值，以及

确定在所说两个确定的积分值之间的比值。

3.按权利要求1的信号处理方法，其中属于基波回波的频带的一个信号的增益和属于谐波回波的频带的一个信号的增益分别相对于由接收该回波得到的信号控制，由此调整分量比值。

4.按权利要求1的信号处理方法，其中所说回波是一个超声回波。

5.一种信号处理设备，用于调整在由接收一个回波得到的一个信号中的一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值，包括：

第一比值计算装置，用于确定在一个基波回波的两个频率分量之间的比值；

第二比值计算装置，用于确定在一个谐波回波的两个频率分量之间的比值；以及

分量比值控制装置，用于基于该两个确定的比值调整该分量比值。

6.按权利要求5的信号处理设备，其中所说第一比值计算装置包括，

第一正交-检测装置，用于分别正交-检测由两个频率不同的载波信号的装置接收回波得到的信号，

第一积分装置，用于分别确定两个正交-检测的信号的积分值，以及

第一积分值比值计算装置，用于确定该两个确定的积分值之间的比值，以及

所说第二比值计算装置包括，

第二正交-检测装置，用于分别正交-检测由两个频率不同的载波信号的装置接收回波得到的信号，

第二积分装置，用于分别确定该两个正交-检测信号的积分值，以及

第二积分值比值计算装置，用于确定该两个确定的积分值之间的比值。

7.按权利要求5的信号处理设备，其中分量比值控制装置分别相对于由接收回波得到的信号控制属于基波回波的一个频带的一个信号的增益和属于谐波回波的一个频带的一个信号的增益，由此调整该分量比值。

8.按权利要求5的信号处理设备，其中所说回波是一个超声回波。

9.一种成像系统包括：

波-传送装置，用于发送一种波；

接收装置，用于接收该波的回波；

信号处理装置，用于调整在由接收回波得到的一个信号中的一个基波分量和一个谐波分量之间的分量比值；以及

图像产生装置，用于基于已调整分量比值的一个信号产生一个图像，

其中所说信号处理装置包括，

第一比值计算装置，用于确定一个基波回波的两个频率分量之间的比值；

第二比值计算装置，用于确定一个谐波回波的两个频率分量之间的比值；以及

分量比值控制装置，用于基于该两个确定的比值调整该分量比值。

10.按权利要求9的成像系统，其中所说第一比值计算装置包括，

第一正交-检测装置，用于分别正交-检测由两个频率不同的载波信号的装置接收回波得到的信号，

第一积分装置，用于分别确定该两个正交-检测信号的积分值，和

第一积分值比值计算装置，用于确定该两个确定的积分值之间的比值，以及

所说第二比值计算装置包括，

第二正交-检测装置，用于分别正交-检测由两个频率不同的载波信号的装置接收回波得到的信号，

第二积分装置，用于分别确定该两个正交-检测信号的积分值，以及

第二积分值比值计算装置，用于确定该两个确定的积分值之间的比值。

11.按权利要求9的成像系统，其中所说分量比值控制装置分别相对于由接收回波得到的信号控制属于基波回波的一个频带的一个信号的增益和属于谐波回波的一个频带的一个信号的增益，由此调整该分量比值。

12.按权利要求9的成像系统，其中所说波是一个超声波。

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