JP2022172285A - イメージングにおけるノイズを削減するシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2017年2月24日出願の米国仮出願62/463,431号、発明の名称“SYSTEMS AND METHODS FOR NOISE REDUCTION IN IMAGING”の優先権を主張する。同文献の全内容は、参照により本願に組み込まれる。
撮像エネルギーを受信していないとき、撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外のノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ特性識別波形とを生成するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形を処理して、前記イメージングバンド内のノイズと前記ノイズ検出バンド内のノイズとの間の関係を判定するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、1以上の撮像波形を取得するステップ、
少なくとも1つの撮像波形について、
a)前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と前記ノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
b)1状の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記バンド外ノイズ検出撮像波形をセグメント化するステップ、
c)前記関係と前記バンド外ノイズ検出撮像波形を用いて、少なくとも1つの時間ウインドウ内において、前記バンド内撮像波形のノイズ量に関する測定結果を推定するステップ、
d)前記ステップc)における少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形の一部に対してノイズ抑制訂正を適用するステップ、
を有する。
撮像エネルギーを受信していないとき、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路がノイズ検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ特性識別波形を取得するステップ、
前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記基準ノイズ特性識別波形を処理して、前記イメージングバンド内のノイズと前記基準受信回路が検出したノイズとの間の関係を決定するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、1以上の撮像波形を取得するステップ、
少なくとも1つの撮像波形について、
a)前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を生成するステップ、
b)前記基準受信回路によって基準ノイズ検出波形を検出するステップ、
c)1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記基準ノイズ検出波形をセグメント化するステップ、
d)前記関係と前記基準ノイズ検出波形を用いて、少なくとも1つの時間ウインドウ内において、前記バンド内撮像波形のノイズ量に関する測定結果を推定するステップ、
e)前記ステップc)における少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形の一部に対してノイズ抑制訂正を適用するステップ、
を有する。
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド内撮像波形のバンド内撮像包絡線を検出するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形のバンド外包絡線を検出するステップ、
前記バンド外包絡線に対してスケーリング係数を適用することにより、修正後バンド外包絡線を取得するステップ、
前記修正後バンド外包絡線と前記バンド内撮像包絡線を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内包絡線を取得するステップ、
を有し、
前記スケーリング係数は、前記ノイズ訂正後バンド内包絡線のバンド内ノイズの寄与分を減少させるように選択されている。
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形に対して振幅スケーリング係数と周波数シフトを適用することにより、修正後波形を取得し、これにより前記修正後波形が前記イメージングバンド内に存在する周波数成分を含むようにするステップ、
前記修正後波形と前記バンド内撮像波形を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内撮像波形を取得するステップ、
を有し、
前記振幅スケーリング係数は、前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形のバンド内ノイズの寄与分を減少させるように選択されている。
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路が受信したノイズを検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ検出波形を取得するステップ、
前記バンド内撮像波形のバンド内撮像包絡線を検出するステップ、
前記基準ノイズ検出波形の基準包絡線を検出するステップ、
前記基準包絡線に対してスケーリング係数を適用することにより、修正後基準包絡線を取得するステップ、
前記修正後基準包絡線と前記バンド内撮像包絡線を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内包絡線を取得するステップ、
を有し、
前記スケーリング係数は、前記ノイズ訂正後バンド内包絡線のバンド内ノイズの寄与分を減少させるように選択されている。
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路が受信したノイズを検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ検出波形を取得するステップ、
1以上の適応フィルタパラメータにしたがって前記基準ノイズ検出波形を適応フィルタリングするステップ、
前記フィルタリングした基準ノイズ検出波形と前記バンド内撮像波形を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内撮像波形を取得するステップ、
を有し、
前記適応フィルタパラメータは、前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形を処理して前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形のパワーを最小化することにより動的に決定される。
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド内撮像波形のバンド内撮像包絡線を検出するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形のバンド外撮像包絡線を検出するステップ、
1以上の適応フィルタパラメータにしたがって前記バンド外撮像包絡線を適応フィルタリングするステップ、
前記フィルタリングしたバンド外撮像包絡線と前記バンド内撮像包絡線を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内撮像包絡線を取得するステップ、
を有し、
前記適応フィルタパラメータは、前記ノイズ訂正後バンド内撮像包絡線を処理して前記ノイズ訂正後バンド内撮像包絡線のパワーを最小化することにより動的に決定される。
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形に対して周波数シフトを適用することにより、修正後波形を取得し、これにより前記修正後波形が前記イメージングバンド内に存在する周波数成分を含むようにするステップ、
1以上の適応フィルタパラメータにしたがって前記バンド外ノイズ検出撮像波形を適応フィルタリングするステップ、
前記フィルタリングした修正後波形と前記バンド内撮像波形を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内撮像波形を取得するステップ、
を有し、
前記適応フィルタパラメータは、前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形を処理して前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形のパワーを最小化することにより動的に決定される。
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形を処理することにより、前記バンド内撮像波形をフィルタリングしてバンド内ノイズを除去する動的デジタルフィルタの適切なフィルタパラメータを選択するステップ、
前記フィルタパラメータにしたがって前記動的デジタルフィルタによって前記バンド内撮像波形をフィルタリングするステップ、
を有する。
撮像エネルギーを受信していないとき、撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つの時間ウインドウについて、パターン認識アルゴリズムにしたがって前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形を処理して、前記ノイズ検出バンド内における前記イメージングバンド内のノイズと相関するノイズパターンを識別するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と前記ノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を取得するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記バンド外撮像波形をセグメント化するステップ、
前記パターン認識アルゴリズムにしたがって、少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記バンド外ノイズ検出撮像波形を処理して、前記ノイズパターンを検出するステップ、
前記ノイズパターンを検出した場合、前記バンド外ノイズ検出撮像波形において検出した前記ノイズパターン固有の前記バンド内撮像波形の前記時間ウインドウに対してノイズ抑制訂正を適用するステップ、
を有する。
撮像エネルギーを受信していないとき、
撮像トランスデューサによってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路が受信したノイズを検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ特性識別波形を取得するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記基準ノイズ特性識別波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記基準ノイズ特性識別波形を処理して、前記イメージングバンド内のノイズと前記基準受信回路が検出したノイズとの間の関係を決定するステップ、
パターン認識アルゴリズムにしたがって前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記基準ノイズ特性識別波形を処理して、前記バンド内ノイズ特性識別波形内のノイズと相関する前記基準ノイズ特性識別波形内のノイズパターンの存在を識別するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出して、撮像波形を取得するとともに、前記基準受信回路によって基準ノイズ検出波形を検出し、前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を取得するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記基準ノイズ検出波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記パターン認識アルゴリズムにしたがって前記基準ノイズ検出波形を処理して、前記ノイズパターンの存在を検出するステップ、 前記ノイズパターンを検出したとき、前記基準ノイズ検出波形内で検出した前記ノイズパターン固有の前記バンド内撮像波形の前記時間ウインドウに対してノイズ抑制訂正を適用するステップ、
を有する。
撮像エネルギーを受信していないとき、撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と前記ノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド外撮像波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形との間の相互相関を実施して、最大相互相関に対応する時間遅延を決定するステップ、
前記バンド内ノイズ特性識別波形に対して前記時間遅延と振幅調整を適用することにより、修正後バンド内ノイズ特性識別波形を取得し、前記修正後バンド内ノイズ特性識別波形を前記バンド内撮像波形から減算するステップ、
を有する。
撮像エネルギーを受信していないとき、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路が受信したノイズを検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ特性識別波形を取得するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出して、撮像波形を取得するとともに、前記基準受信回路によって基準ノイズ検出波形を検出し、前記撮像波形をフィルタリングして前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を取得するステップ、
前記基準ノイズ検出波形と前記基準ノイズ特性識別波形との間の相互相関を実施して、最大相互相関に対応する時間遅延を決定するステップ、
前記バンド内ノイズ特性識別波形に対して前記時間遅延と振幅調整を適用することにより、修正後バンド内ノイズ特性識別波形を取得し、前記修正後バンド内ノイズ特性識別波形を前記バンド内撮像波形から減算するステップ、
を有する。
複数の隣接スキャンラインに沿って撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、複数の撮像波形を取得するステップ、
少なくとも2つの隣接スキャンラインについて、
前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
一連の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記バンド外ノイズ検出撮像波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つのウインドウについて、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形を処理して、前記バンド内撮像波形の対応するウインドウ部分をノイズ訂正すべきか否かを決定するステップ、
前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形がノイズ訂正に適しているとみなされる場合、前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形に対してノイズ抑制訂正を適用するステップであって、前記ウインドウ内の各サンプルに対する前記ノイズ抑制訂正は、2以上の隣接ウインドウの前記バンド内撮像波形内のサンプルに関する1以上の統計的測定結果に基づいており、各隣接ウインドウは隣接するスキャンライン内に存在する、ステップ、
それぞれ複数のスキャンラインに対応するノイズ抑制したバンド内撮像波形に基づき画像を生成するステップ、
を有する。
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
複数の隣接スキャンラインに沿って前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、複数の撮像波形を取得するステップ、
1以上のバンド外ノイズ検出撮像波形を処理してノイズ源の周期を判定するステップ、 スキャンレートを調整することにより、隣接スキャンラインと対応するバンド内撮像波形において前記ノイズが時間同期しないようにするステップ、
少なくとも2つの隣接スキャンラインについて、
一連の時間ウインドウにしたがって前記バンド内撮像波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つのウインドウについて、
前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形に対してノイズ抑制訂正を適用するステップであって、前記ウインドウ内の各サンプルに対する前記ノイズ抑制訂正は、2以上の隣接ウインドウの前記バンド内撮像波形内のサンプルに関する1以上の統計的測定結果に基づいており、各隣接ウインドウは対応する隣接スキャンライン内に存在する、ステップ、
それぞれ複数のスキャンラインに対応するノイズ抑制したバンド内撮像波形に基づき画像を生成するステップ、
を有する。
少なくとも2つの隣接スキャンラインについて、
撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出して撮像波形を取得するとともに、基準受信回路によって基準ノイズ検出波形を検出し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を取得するステップ、
一連の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記基準ノイズ検出波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つのウインドウについて、
前記基準ノイズ検出波形を処理して、前記バンド内撮像波形の対応するウインドウ部分をノイズ訂正すべきか否かを判定するステップ、
前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形がノイズ訂正に適しているとみなされる場合、前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形に対してノイズ抑制訂正を適用するステップであって、前記ウインドウ内の各サンプルに対する前記ノイズ抑制訂正は、2以上の隣接ウインドウの前記バンド内撮像波形のサンプルに関する1以上の統計的測定結果に基づいており、各隣接ウインドウは隣接スキャンライン内に存在する、ステップ、 それぞれ複数のスキャンラインに対応するノイズ抑制したバンド内撮像波形に基づき画像を生成するステップ、
を有する。
図1Cを参照する。超音波撮像システムの例を示す。被検者インターフェースモジュール(PMI)300を介して制御処理ハードウェア100に対して接続された体内撮像プローブ350を備える。体内超音波撮像デバイスは、1次元、2次元、または3次元領域から音響撮像エネルギーを受信するように構成することができる。これはオプションとして、機械的または電子的スキャンによる。
本開示の以下のセクションは、バンド外ノイズ検出、基準チャネルノイズ検出、またはバンド外ノイズ検出(バンド内ノイズ検出によって補足することもできる)と基準チャネルノイズ検出の両方に基づくバンド内画像データのノイズ除去を実施する複数の実施形態について説明する。
・ノイズ検出撮像波形とバンド内撮像波形のエネルギー測定(振幅、振幅の2乗平均平方根、平均パワー);
・2以上のノイズ検出バンドにおけるエネルギー測定;
・ノイズ検出波形の時間特性、スペクトル特性、および/または時間-周波数特性;ノイズ検出波形を用いて生成した画像の空間または空間-時間パターン、パターンを表しまたは特性識別する特徴量またはパラメータを含む;
・ノイズ検出撮像波形の時間特性、スペクトル特性、および/または時間-周波数特性、および、バンド内撮像波形内に同時に存在するパターン、これらパターンを表す特徴量を含む;ノイズ検出波形を用いて生成した画像内の空間または空間-時間パターン、および、撮像トランスデューサチャネルからのバンド内撮像波形から生成した画像内に同時に存在する空間パターン、パターンを表しまたは特性識別する特徴量またはパラメータを含む;
・波形特性(例えばエネルギー)に基づき取得したパラメータを用いて決定または制御するフィルタパラメータ、およびノイズ検出波形において検出した高調波ピークのスペクトル間隔。
ノイズ除去実施形態は、撮像トランスデューサが撮像エネルギーを受信しているときにおけるノイズ検出波形からのエネルギーの測定と使用をともなうが、別実施形態は、撮像エネルギーが存在しない期間において取得したノイズ検出波形からの測定結果を用いるか、またはこれらの組み合わせを用いる。
図2Aを参照する。バンド外ノイズ検出波形438を用いて、抑制演算子525を介したバンド内撮像波形437のノイズ抑制を実施する方法例を示す。1実施例において抑制演算子は、バンド内撮像波形437から推定ノイズを減算する減算器である。別例において前記抑制演算子は、推定ノイズから導出した減衰係数によってバンド内撮像波形を減衰させる減衰器である。1以上のトランスデューサ受信チャネルを用いて撮像エネルギーを検出し、検出したエネルギーはイメージングバンドとノイズ検出バンドをともに含む。波形をデジタルサンプリング、分離(またはコピー)、およびフィルタリングすることにより、サンプリングしたバンド内撮像波形437とサンプリングしたバンド外ノイズ検出撮像波形438を取得することができる。サンプリング波形は、時間ウインドウ内で受信したサンプルセットとして検出することができる。例えば超音波撮像の場合、リスニングウインドウは超音波トランスデューサがパルス出力した直後またはわずかに後であり、これにより隣接環境に対してエネルギー照射できるようにする。パルス出力は1以上のパルス送信に対応する。
図2Bは、遅延および振幅調整の前にバンド外ノイズ検出撮像波形を周波数シフトする、減算または減衰ノイズ訂正方法の別実施例を示す。530に示すように、バンド外ノイズ検出撮像波形に対して周波数シフト演算(例えば複素指数を乗算することによる)を実施して、バンド外ノイズ検出撮像波形のスペクトルをシフトさせ、これによりイメージングバンド内となるようにするかまたはイメージングバンドと重なるようにする。
図2Cを参照する。基準受信チャネル(基準受信回路を用いる)を介して検出したバンド内ノイズを用いて、抑制演算子(すなわち減算器または減衰器)を介してバンド内撮像波形のノイズを抑制する方法例を示す。1以上の撮像トランスデューサ受信チャネルを用いて撮像エネルギーを受信し、1以上の基準受信チャネルを用いてノイズエネルギー(すなわち基準波形)を受信する。このノイズエネルギーは、撮像トランスデューサ受信チャネルが受信するノイズエネルギーと相関することが想定される。
図3Aは、基準ノイズ検出波形に基づきバンド内撮像波形に対してノイズ抑制訂正を適用することにより、動的ノイズ制御(ANC)方式において適応フィルタを用いるノイズ訂正方法の実施例を示す。基準ノイズ検出波形は、撮像トランスデューサ受信回路が検出したノイズと相関している。基準ノイズ検出波形はフィルタリング(202)され、撮像トランスデューサ受信チャネルからの波形はフィルタリング(200)される。望ましい実施形態において、バンド内撮像波形と基準ノイズ検出波形は、同じバンド内でフィルタリングされる(例:体内心エコー撮像システムの例において7~13MHz)。
重なる周波数バンド(および共通周波数バンド)内で基準ノイズ検出波形とバンド内撮像波形を検出および処理する、上記動的ノイズ制御の形態とは異なり、図3Bと図3Cは、適応フィルタ540によってバンド内撮像波形に対してバンド外ノイズ検出撮像波形を用いてノイズ抑制訂正を適用する、ノイズ訂正方法の実施例を示す。
図4は、動的フィルタ550を用いてバンド内撮像波形をフィルタリングするノイズ訂正方法の実施例を示す。動的フィルタは、バンド外ノイズ(オプションとして、イメージングバンドの全部または一部の内部のノイズを含むバンド内部ノイズ検出撮像波形)を含むバンド外ノイズ検出撮像波形の処理後にフィルタ係数を更新するフィルタ更新アルゴリズム560によって制御される。上記実施形態(図2Bと図3B)と同様に、図4に示すように、入力波形は撮像バンドパスフィルタ200とノイズ検出バンドパスフィルタ410によって個別にフィルタリングされ、これによりバンド内撮像波形437および少なくとも1つのバンド外ノイズ検出撮像波形(バンド外ノイズ438を含む)を生成する。1以上のバンド外ノイズ検出撮像波形は、フィルタ更新アルゴリズム560によって処理される。
図7Aと図7Bは、パターン認識を用いてノイズを検出しバンド内撮像波形に対してノイズ抑制を実施するノイズ訂正方法の実施例を示す。この実施例において、図7Aに示すように、検出バンドノイズ特性識別波形(そのうち少なくとも1つは少なくとも一部がイメージングバンド外にある)の合致したパターンセットおよび関連するバンド内ノイズ特性識別波形は、まず受信撮像エネルギーが存在しないノイズ特性識別期間において識別される。ノイズ特性識別ステージを介してノイズ検出パターンをバンド内ノイズパターンと相関付けると、イメージング時にこれら相関関係を用いて、1以上の検出バンド撮像波形のパターン識別に基づき、バンド内撮像波形のノイズ抑制を実施する。
本実施例において、1以上の検出バンド撮像波形(そのうち少なくとも1つはバンド外撮像波形)からの測定結果にしたがって評価した条件に基づき、バンド内撮像波形のウインドウ部分を選択的に減衰させることにより、ノイズ抑制を実施する。減衰は例えば、導出した減算値をウインドウ化バンド内撮像波形の包絡線から減算すること、および/または、ウインドウ化バンド内撮像波形またはその包絡線を減衰係数と乗算することである。減算値および/または減衰係数は、ノイズ検出撮像波形または基準ノイズ検出波形の測定結果から決定される。
ノイズ特性識別ステージにおいて(例えば図6A)、システムはオプションとして、アレイペアCnwとCiwを1以上のカテゴリ(分類と呼ぶ)へグルーピングするように構成できる。図7Aのステップ570のパターン認識器を再度参照する。1以上の検出バンドノイズ特性識別波形をパターン認識器によって処理して、1以上のノイズパターン分類を識別し、識別したノイズパターンに対応する時間ウインドウに対して分類を割り当てることができる。分類kに属する検出バンドノイズ特性識別波形のウインドウセットを選択し、{w_k}として示す。セット{w_k}内のウインドウのバンド内およびバンド外パワー測定結果を用いて、上記と同様の方法により、分類k固有の関数関係fk()を導出できる。
エネルギー測定結果をオプションとして用いて、バンド内撮像アレイが低信号対ノイズ比となっているか否かを推定できる。換言するとエネルギー測定結果を用いて、ウインドウをノイズ抑制訂正するか否かに分類できる(減衰係数の減算または乗算を介して)。
本実施例において、バンド内ノイズを推定し減算することにより、ノイズ抑制を実施する。ノイズは、疑似周期ノイズ源またはノイズ源の疑似周期シーケンスから生じるものと想定する。バンド内ノイズは、撮像トランスデューサ受信回路が撮像エネルギーを受信していないとき、ノイズ特性識別ステージにおける測定結果に基づき推定される。
システムは、同じスキャンラインからの撮像エネルギーに対応する、または実質的に空間上で重なるスキャンラインと対応する、2以上のバンド内撮像アレイのセットを取得するように構成できる。バンド内撮像アレイセット内の撮像エネルギーは、冗長な時間/深さ依存性を有する。冗長なバンド内撮像アレイを平均する(または最小値を評価するなどのようなその他統計的処理を実施する)ことにより、撮像トランスデューサ受信回路に撮像エネルギーを各スキャンライン上で受信開始させるトリガに対してノイズ自身が時間固定されていなければ、ノイズ抑制できる。例えば撮像超音波トランスデューサを励起する電圧パルスのパルス繰り返し周波数が200μsである場合、2μsごとに繰り返す周期的ノイズは常に、各バンド内撮像アレイにおいて、0μs、2μs、4μs、などの成分を有する。ただしパルス繰り返し周波数が199μsに調整された場合、第1撮像アレイは0μs、2μs、4μs、などのノイズ成分を有し、第2撮像アレイは1μs、3μs、5μs、などのノイズ成分を有する。ノイズは、2つの連続する冗長な残バンド内撮像アレイを平均することにより、さらにオプションとして包絡線検出を実施した後に、抑制できる。
本実施例において、スキャンレートを上記のように調整し、複数の隣接スキャンラインのアレイからの統計的測定(例えば平均や最小値)に基づきバンド内撮像アレイの部分を選択的に置き換えることにより、ノイズ抑制を実施する。スキャン領域において隣接スキャンラインとの重なりが十分多いものとする。検出バンド測定結果を用いてノイズがあると評価したバンド内撮像アレイのセグメントのみを、置き換える。
以上の実施例は、時間ドメイン処理の文脈で説明した。ただし本明細書の多くの実施例は、1以上のステップにおいて周波数ドメインまたは時間-周波数ドメイン処理を用いることができる。例えば図6Aと6Cのステップ570と572において、最大パワーとともに、イメージングバンドとノイズ検出バンドの最小パワー比を用いることに代えて、バンド内波形とバンド外波形に対して短時間フーリエ変換またはウェーブレット変換を運動ごとまたはアレイごとに実施できる。変換係数(例:平均、2乗平均、など)の分析を用いて、ノイズが存在するときまたは存在しないとき、ノイズを特性識別しまたはウインドウ検出できる。ノイズ検出したとき、時間ドメインの信号を減衰させることに代えて(526)、現ウインドウの変換係数を減衰させることができる。次に、減衰した周波数ドメイン信号に対して逆変換を実施して、ノイズ抑制した時間ドメイン信号を取得できる。
以上の画像ノイズ抑制のためのシステムおよび方法の例は、超音波撮像の文脈で説明したが、本明細書の実施形態は、様々な撮像デバイス、システム、方法に対して適用できることを理解されたい。
以下の例は、本開示の実施形態を当業者が理解し実施できるように提示する。これらは本開示の範囲を限定するものとして解釈すべきではなく、説明と例示に過ぎない。
本例は、2つのノイズ源が存在するとき心臓内エコー(ICE)システムを用いて超音波データを収集することに関する。トランスデューサは、周波数9MHzにおいて超音波エネルギーを検出するように構成した。2つのバンドパスフィルタを並列で用いて、無線周波数(RF)信号をイメージングバンド7~13MHzと、出射超音波の周波数範囲を超える15~25MHzのノイズ検出バンドとへ分離した。
本例において、図8Aと8Bが示す方法にしたがって、ICEコンソールの超音波トランスデューサが検出した超音波波形のノイズ抑制を実施した。電磁トラッカが存在するとき本例のデータをICEコンソールで収集した。電磁トラッカの制御ユニットを観察して、超音波画像データ内に疑似周期ノイズパターンを生成した。これを図13Aに示す。
Claims (77)
- 広帯域ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像エネルギーを受信していないとき、撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外のノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ特性識別波形とを生成するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形を処理して、前記イメージングバンド内のノイズと前記ノイズ検出バンド内のノイズとの間の関係を判定するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、1以上の撮像波形を取得するステップ、
少なくとも1つの撮像波形について、
a)前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と前記ノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
b)1状の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記バンド外ノイズ検出撮像波形をセグメント化するステップ、
c)前記関係と前記バンド外ノイズ検出撮像波形を用いて、少なくとも1つの時間ウインドウ内において、前記バンド内撮像波形のノイズ量に関する測定結果を推定するステップ、
d)前記ステップc)における少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形の一部に対してノイズ抑制訂正を適用するステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 前記撮像波形を検出するステップは、複数のスキャンラインに沿って前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出するステップを有し、
前記方法はさらに、
それぞれ前記複数のスキャンラインに対応する複数の撮像波形を取得するステップ、
それぞれ前記複数のスキャンラインに対応するノイズ除去したバンド内撮像波形に基づき画像を生成するステップ、
を有する
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記ステップd)は、前記測定結果が閾値を超えているとき実施される
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記イメージングバンド内のノイズと前記ノイズ検出バンド内のノイズとの間の前記関係は、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形の相対エネルギーの測定結果に関連している
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 2以上の時間ウインドウを処理して、前記イメージングバンド内のノイズと前記ノイズ検出バンド内のノイズとの間の前記関係を判定する
ことを特徴とする請求項4記載の方法。 - 前記バンド内撮像波形内のノイズ量に関する前記測定結果は、前記関係と前記バンド内ノイズ特性識別波形のパワー量に基づいている
ことを特徴とする請求項1から5いずれか1項記載の方法。 - 前記ノイズ抑制訂正は、減算値を含む
ことを特徴とする請求項1から6いずれか1項記載の方法。 - 所与の時間ウインドウに関する前記減算値は、その所与の時間ウインドウについて前記バンド外ノイズ検出撮像波形内で検出されたエネルギー量だけ増加する
ことを特徴とする請求項7記載の方法。 - 前記ノイズ抑制訂正は、減衰係数を乗算することを含む
ことを特徴とする請求項1から6いずれか1項記載の方法。 - 所与の時間ウインドウに関する前記減衰係数は、前記所与の時間ウインドウについての前記バンド内撮像波形内のノイズ量に関する前記測定結果だけ減少し、これにより前記ノイズに関する前記バンド内撮像波形の一部を減衰させる
ことを特徴とする請求項9記載の方法。 - 前記ノイズ抑制訂正を適用する前において、前記閾値を超える測定結果を有する各時間ウインドウを、空間的に隣接するスキャンラインに対応する空間的隣接時間ウインドウに対して再評価し、これにより、前記隣接時間ウインドウがノイズなしと推定された場合、最初はノイズが存在するものとして推定された所与の時間ウインドウに対応するサンプルを、空間的隣接時間ウインドウのサンプルと置き換える
ことを特徴とする請求項3記載の方法。 - 前記ノイズ抑制訂正を適用する前において、前記閾値を超える測定結果を有する各時間ウインドウを、時間的隣接時間ウインドウに対して再評価し、これにより、前記隣接時間ウインドウがノイズありと推定された場合、最初はノイズが存在しないものとして推定された所与の時間ウインドウに対応するサンプルを、ノイズありとして再評価する
ことを特徴とする請求項3記載の方法。 - 所与の時間ウインドウに対して適用される前記ノイズ抑制訂正は、前記バンド内撮像波形内における前記所与の時間ウインドウの深さに依拠する
ことを特徴とする請求項1から12いずれか1項記載の方法。 - 前記閾値は、撮像エネルギーとノイズが存在しないときにおけるベースライン測定結果に基づき決定される
ことを特徴とする請求項3記載の方法。 - 前記方法はさらに、ノイズ特性識別を繰り返して、前記イメージングバンド内のノイズと前記ノイズ検出バンド内のノイズとの間の前記関係を再決定するステップを有する
ことを特徴とする請求項1から14いずれか1項記載の方法。 - 前記ノイズ特性識別は、ユーザ入力にしたがって繰り返される
ことを特徴とする請求項15記載の方法。 - 前記ノイズ特性識別は、撮像エネルギーが存在しないことを検出したとき、自動的に繰り返される
ことを特徴とする請求項15記載の方法。 - 前記方法はさらに、前記バンド外ノイズ検出撮像波形に関する1以上のパラメータをモニタリングすることにより、前記ノイズ検出バンド内のノイズの変化を検出するステップを有する
ことを特徴とする請求項1から17いずれか1項記載の方法。 - 前記方法はさらに、少なくとも1つの前記パラメータが変化したことを検出したとき、アラートまたはメッセージを生成するステップを有する
ことを特徴とする請求項18記載の方法。 - 前記方法はさらに、
撮像エネルギーが存在しないとき前記バンド内撮像波形に対してノイズ抑制を実施するステップ、
ノイズ訂正後において前記バンド内撮像波形内のエネルギーに基づきエラー値を生成するステップ、
前記エラー値が事前選択した閾値を超えている場合、ノイズ特性識別を繰り返すようにアラートを生成するステップ、
を有する
ことを特徴とする請求項1から17いずれか1項記載の方法。 - 前記撮像トランスデューサ受信回路は、超音波トランスデューサを含む
ことを特徴とする請求項1から20いずれか1項記載の方法。 - 前記撮像トランスデューサ受信回路は、磁場を検出するコイルを備える
ことを特徴とする請求項1から20いずれか1項記載の方法。 - ノイズが存在するとき検出した撮像信号のノイズを除去する方法であって、
撮像エネルギーを受信していないとき、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路がノイズ検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ特性識別波形を取得するステップ、
前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記基準ノイズ特性識別波形を処理して、前記イメージングバンド内のノイズと前記基準受信回路が検出したノイズとの間の関係を決定するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、1以上の撮像波形を取得するステップ、
少なくとも1つの撮像波形について、
a)前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を生成するステップ、
b)前記基準受信回路によって基準ノイズ検出波形を検出するステップ、
c)1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記基準ノイズ検出波形をセグメント化するステップ、
d)前記関係と前記基準ノイズ検出波形を用いて、少なくとも1つの時間ウインドウ内において、前記バンド内撮像波形のノイズ量に関する測定結果を推定するステップ、
e)前記ステップc)における少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形の一部に対してノイズ抑制訂正を適用するステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 前記ステップe)は、前記測定結果が閾値を超えているとき実施される
ことを特徴とする請求項23記載の方法。 - 前記基準受信回路は、撮像エネルギーに対する感度を有さないように構成された不活性撮像トランスデューサを備える
ことを特徴とする請求項23または24記載の方法。 - 前記基準受信回路は、撮像エネルギーに対する感度を有さないがノイズ検出できる1以上の回路部品を備える
ことを特徴とする請求項23または24記載の方法。 - 前記ノイズ抑制訂正は、減算値を含む
ことを特徴とする請求項23から26いずれか1項記載の方法。 - 所与の時間ウインドウに関する前記減算値は、前記所与の時間ウインドウについて前記基準ノイズ検出波形内で検出したエネルギー量だけ増加する
ことを特徴とする請求項27記載の方法。 - 前記ノイズ抑制訂正は、減衰係数を乗算することを含む
ことを特徴とする請求項23から26いずれか1項記載の方法。 - 所与の時間ウインドウに関する前記減衰係数は、前記所与の時間ウインドウについての前記バンド内撮像波形内のノイズ量に関する前記測定結果だけ減少し、これにより前記ノイズに関する前記バンド内撮像波形の一部を減衰させる
ことを特徴とする請求項29記載の方法。 - 所与の時間ウインドウに対して適用される前記ノイズ抑制訂正は、前記バンド内撮像波形内における前記所与の時間ウインドウの深さに依拠する
ことを特徴とする請求項23から30いずれか1項記載の方法。 - 前記方法はさらに、ノイズ特性識別を繰り返して、前記イメージングバンド内のノイズと前記基準受信回路が検出したノイズとの間の前記関係を再決定するステップを有する
ことを特徴とする請求項23から31いずれか1項記載の方法。 - 前記ノイズ特性識別は、ユーザ入力にしたがって繰り返される
ことを特徴とする請求項32記載の方法。 - 前記ノイズ特性識別は、撮像エネルギーが存在しないことを検出したとき、自動的に繰り返される
ことを特徴とする請求項32記載の方法。 - 前記方法はさらに、前記基準ノイズ検出波形に関する1以上のパラメータをモニタリングして、前記ノイズの変化を検出するステップを有する
ことを特徴とする請求項23から34いずれか1項記載の方法。 - 前記方法はさらに、少なくとも1つの前記パラメータが変化したことを検出したとき、アラートまたはメッセージを生成するステップを有する
ことを特徴とする請求項35記載の方法。 - 前記方法はさらに、
撮像エネルギーが存在しないとき前記バンド内撮像波形に対してノイズ抑制を実施するステップ、
ノイズ訂正後において前記バンド内撮像波形内のエネルギーに基づきエラー値を生成するステップ、
前記エラー値が事前選択した閾値を超えているとき、ノイズ特性識別を繰り返すようにアラートを生成するステップ、
を有する
ことを特徴とする請求項23から34いずれか1項記載の方法。 - 広帯域ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド内撮像波形のバンド内撮像包絡線を検出するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形のバンド外包絡線を検出するステップ、
前記バンド外包絡線に対してスケーリング係数を適用することにより、修正後バンド外包絡線を取得するステップ、
前記修正後バンド外包絡線と前記バンド内撮像包絡線を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内包絡線を取得するステップ、
を有し、
前記スケーリング係数は、前記ノイズ訂正後バンド内包絡線のバンド内ノイズの寄与分を減少させるように選択されている
ことを特徴とする方法。 - 前記方法はさらに、前記修正後バンド外包絡線と前記バンド内撮像包絡線を組み合わせる前において、前記修正後バンド外包絡線と前記バンド内撮像包絡線との間の相対遅延を調整するステップを有する
ことを特徴とする請求項38記載の方法。 - 前記相対遅延は、前記バンド内撮像包絡線と前記修正後バンド外包絡線との間の相互相関を計算することによって決定される
ことを特徴とする請求項39記載の方法。 - 前記撮像トランスデューサ受信回路は、超音波トランスデューサを含む
ことを特徴とする請求項22から40いずれか1項記載の方法。 - 前記撮像トランスデューサ受信回路は、磁場を検出するコイルを備える
ことを特徴とする請求項22から40いずれか1項記載の方法。 - ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形に対して振幅スケーリング係数と周波数シフトを適用することにより、修正後波形を取得し、これにより前記修正後波形が前記イメージングバンド内に存在する周波数成分を含むようにするステップ、
前記修正後波形と前記バンド内撮像波形を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内撮像波形を取得するステップ、
を有し、
前記振幅スケーリング係数は、前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形のバンド内ノイズの寄与分を減少させるように選択されている
ことを特徴とする方法。 - 前記方法はさらに、前記修正後波形と前記バンド内撮像波形を組み合わせる前において、前記修正後波形と前記バンド内撮像波形との間の相対遅延を調整するステップを有する ことを特徴とする請求項43記載の方法。
- ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路が受信したノイズを検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ検出波形を取得するステップ、
前記バンド内撮像波形のバンド内撮像包絡線を検出するステップ、
前記基準ノイズ検出波形の基準包絡線を検出するステップ、
前記基準包絡線に対してスケーリング係数を適用することにより、修正後基準包絡線を取得するステップ、
前記修正後基準包絡線と前記バンド内撮像包絡線を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内包絡線を取得するステップ、
を有し、
前記スケーリング係数は、前記ノイズ訂正後バンド内包絡線のバンド内ノイズの寄与分を減少させるように選択されている
ることを特徴とする方法。 - 前記方法はさらに、前記修正後基準包絡線と前記バンド内撮像包絡線を組み合わせる前において、前記修正後包絡線と前記バンド内撮像包絡線との間の相対遅延を調整するステップを有する
ことを特徴とする請求項45記載の方法。 - 前記相対遅延は、前記バンド内撮像包絡線と前記修正後基準包絡線との間の相互相関を計算することにより決定される
ことを特徴とする請求項46記載の方法。 - ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路が受信したノイズを検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ検出波形を取得するステップ、
1以上の適応フィルタパラメータにしたがって前記基準ノイズ検出波形を適応フィルタリングするステップ、
前記フィルタリングした基準ノイズ検出波形と前記バンド内撮像波形を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内撮像波形を取得するステップ、
を有し、
前記適応フィルタパラメータは、前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形を処理して前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形のパワーを最小化することにより動的に決定される
ことを特徴とする方法。 - 前記基準受信回路は、撮像エネルギーに対する感度を有さないように構成された不活性撮像トランスデューサを備える
ことを特徴とする請求項48記載の方法。 - 前記基準受信回路は、撮像エネルギーに対する感度を有さなくともノイズ検出できる1以上の回路部品を備える
ことを特徴とする請求項48記載の方法。 - 広帯域ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド内撮像波形のバンド内撮像包絡線を検出するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形のバンド外撮像包絡線を検出するステップ、
1以上の適応フィルタパラメータにしたがって前記バンド外撮像包絡線を適応フィルタリングするステップ、
前記フィルタリングしたバンド外撮像包絡線と前記バンド内撮像包絡線を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内撮像包絡線を取得するステップ、
を有し、
前記適応フィルタパラメータは、前記ノイズ訂正後バンド内撮像包絡線を処理して前記ノイズ訂正後バンド内撮像包絡線のパワーを最小化することにより動的に決定される
ことを特徴とする方法。 - 広帯域ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形に対して周波数シフトを適用することにより、修正後波形を取得し、これにより前記修正後波形が前記イメージングバンド内に存在する周波数成分を含むようにするステップ、
1以上の適応フィルタパラメータにしたがって前記バンド外ノイズ検出撮像波形を適応フィルタリングするステップ、
前記フィルタリングした修正後波形と前記バンド内撮像波形を組み合わせて、ノイズ訂正後バンド内撮像波形を取得するステップ、
を有し、
前記適応フィルタパラメータは、前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形を処理して前記ノイズ訂正後バンド内撮像波形のパワーを最小化することにより動的に決定される
ことを特徴とする方法。 - 広帯域ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形を処理することにより、前記バンド内撮像波形をフィルタリングしてバンド内ノイズを除去する動的デジタルフィルタの適切なフィルタパラメータを選択するステップ、
前記フィルタパラメータにしたがって前記動的デジタルフィルタによって前記バンド内撮像波形をフィルタリングするステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 前記バンド外ノイズ検出撮像波形を処理することにより、前記動的デジタルフィルタの適切なフィルタパラメータを選択するステップは、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形に基づき、高調波ノイズに関する1以上の周波数を識別するステップ、
前記フィルタパラメータを選択して、前記動的デジタルフィルタのストップバンドを制御することにより、前記ストップバンドが前記イメージングバンド内の高調波ノイズを削除または抑制するステップ、
を有する
ことを特徴とする請求項53記載の方法。 - 前記方法はさらに、
前記イメージングバンド内の1以上のサブバンドにしたがって、前記バンド内撮像波形をフィルタリングするステップであって、前記1以上のサブバンドは前記ノイズの周波数と関連している、ステップ、
前記フィルタリングしたバンド内撮像波形を処理して、前記イメージングバンド内のノイズの存在を検出するステップ、
を有し、
前記バンド内撮像波形は、前記イメージングバンド内にノイズが検出されたとき、前記フィルタパラメータにしたがって前記動的デジタルフィルタによってフィルタリングされる
ことを特徴とする請求項54記載の方法。 - 1以上のノイズ源によって特徴付けられる検出システムによって取得した信号に対してノイズ抑制を実施する方法であって、
撮像エネルギーを受信していないとき、撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つの時間ウインドウについて、パターン認識アルゴリズムにしたがって前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形を処理して、前記ノイズ検出バンド内における前記イメージングバンド内のノイズと相関するノイズパターンを識別するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と前記ノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を取得するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記バンド外撮像波形をセグメント化するステップ、
前記パターン認識アルゴリズムにしたがって、少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記バンド外ノイズ検出撮像波形を処理して、前記ノイズパターンを検出するステップ、
前記ノイズパターンを検出した場合、前記バンド外ノイズ検出撮像波形において検出した前記ノイズパターン固有の前記バンド内撮像波形の前記時間ウインドウに対してノイズ抑制訂正を適用するステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 前記ノイズパターンは、空間ノイズパターンである
ことを特徴とする請求項56記載の方法。 - 前記ノイズ抑制訂正を適用するステップは、前記バンド内撮像波形に対して訂正波形を追加するステップを有し、
前記方法はさらに、前記訂正波形を前記バンド内撮像波形と組み合わせる前において、前記訂正波形と前記バンド内撮像波形との間の相対遅延を調整するステップを有する
ことを特徴とする請求項56記載の方法。 - 前記パターン認識アルゴリズムにしたがって前記バンド外ノイズ検出撮像波形を処理するステップは、
前記イメージングバンド内の1以上のサブバンドにしたがって前記バンド内撮像波形をフィルタリングすることにより、1以上のサブバンドフィルタリング後バンド内撮像波形を取得するステップ、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形に加えて前記1以上のサブバンドフィルタリング後撮像波形を処理することにより、1以上のサブバンド内における既知のノイズ寄与分を有するノイズパターンの検出結果を確認するステップ、
を有する
ことを特徴とする請求項56から58いずれか1項記載の方法。 - 特性繰り返し周波数を有する1以上のノイズパターンの確率または重みは、特定の時間において増加する
ことを特徴とする請求項56から59いずれか1項記載の方法。 - 1以上のウインドウは異なるノイズ分類に関連しており、
各ノイズ分類は、異なるノイズ抑制訂正と関連している
ことを特徴とする請求項56から59いずれか1項記載の方法。 - 2以上の前記ノイズ分類は、異なるノイズ源と関連している
ことを特徴とする請求項61記載の方法。 - 1以上の既知のノイズ源によって特徴付けられる検出システムが検出した信号に対してノイズ抑制を実施する方法であって、
撮像エネルギーを受信していないとき、
撮像トランスデューサによってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路が受信したノイズを検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ特性識別波形を取得するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記基準ノイズ特性識別波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記基準ノイズ特性識別波形を処理して、前記イメージングバンド内のノイズと前記基準受信回路が検出したノイズとの間の関係を決定するステップ、
パターン認識アルゴリズムにしたがって前記バンド内ノイズ特性識別波形と前記基準ノイズ特性識別波形を処理して、前記バンド内ノイズ特性識別波形内のノイズと相関する前記基準ノイズ特性識別波形内のノイズパターンの存在を識別するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出して、撮像波形を取得するとともに、前記基準受信回路によって基準ノイズ検出波形を検出し、前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を取得するステップ、
1以上の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記基準ノイズ検出波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つの時間ウインドウについて、前記パターン認識アルゴリズムにしたがって前記基準ノイズ検出波形を処理して、前記ノイズパターンの存在を検出するステップ、 前記ノイズパターンを検出したとき、前記基準ノイズ検出波形内で検出した前記ノイズパターン固有の前記バンド内撮像波形の前記時間ウインドウに対してノイズ抑制訂正を適用するステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 前記ノイズパターンは、空間ノイズパターンである
ことを特徴とする請求項63記載の方法。 - 前記ノイズ抑制訂正を適用するステップは、前記バンド内撮像波形に対して訂正波形を追加するステップを有し、
前記方法はさらに、前記訂正波形と前記バンド内撮像波形を組み合わせる前に、前記訂正波形と前記バンド内撮像波形との間の相対遅延を調整するステップを有する
ことを特徴とする請求項63記載の方法。 - 前記パターン認識アルゴリズムにしたがって前記基準ノイズ検出波形を処理するステップは、
前記イメージングバンド内の1以上のサブバンドにしたがって前記バンド内撮像波形をフィルタリングすることにより、1以上のサブバンドフィルタリング後バンド内撮像波形を取得するステップ、
前記基準ノイズ検出撮像波形に加えて前記1以上のサブバンドフィルタリング後撮像波形を処理することにより、1以上のサブバンド内における既知のノイズ寄与分を有するノイズパターンの検出結果を確認するステップ、
を有する
ことを特徴とする請求項63から65いずれか1項記載の方法。 - 特性繰り返し周波数を有する1以上のノイズパターンの確率または重みは、特定の時間において増加する
ことを特徴とする請求項63から66いずれか1項記載の方法。 - 前記パターン認識アルゴリズムにしたがって前記基準ノイズ検出波形を処理するステップは、ウインドウごとに実施され、
1以上のウインドウは異なるノイズ分類に関連しており、
各ノイズ分類は、異なるノイズ抑制訂正と関連している
ことを特徴とする請求項63から66いずれか1項記載の方法。 - 2以上の前記ノイズ分類は、異なるノイズ源と関連している
ことを特徴とする請求項68記載の方法。 - ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像エネルギーを受信していないとき、撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と前記ノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
前記バンド外撮像波形と前記バンド外ノイズ特性識別波形との間の相互相関を実施して、最大相互相関に対応する時間遅延を決定するステップ、
前記バンド内ノイズ特性識別波形に対して前記時間遅延と振幅調整を適用することにより、修正後バンド内ノイズ特性識別波形を取得し、前記修正後バンド内ノイズ特性識別波形を前記バンド内撮像波形から減算するステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 前記相互相関と前記修正後バンド内ノイズ特性識別波形の前記減算は、前記バンド内撮像波形と前記バンド外撮像波形を複数の時間ウインドウへ分割した後、ウインドウごとに実施される
ことを特徴とする請求項70記載の方法。 - ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像エネルギーを受信していないとき、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、ノイズ特性識別波形を取得し、前記ノイズ特性識別波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内ノイズ特性識別波形を生成するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路が受信したノイズを検出している間は撮像エネルギーを送信しないように構成された基準受信回路によってノイズを検出することにより、基準ノイズ特性識別波形を取得するステップ、
前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出して、撮像波形を取得するとともに、前記基準受信回路によって基準ノイズ検出波形を検出し、前記撮像波形をフィルタリングして前記イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を取得するステップ、
前記基準ノイズ検出波形と前記基準ノイズ特性識別波形との間の相互相関を実施して、最大相互相関に対応する時間遅延を決定するステップ、
前記バンド内ノイズ特性識別波形に対して前記時間遅延と振幅調整を適用することにより、修正後バンド内ノイズ特性識別波形を取得し、前記修正後バンド内ノイズ特性識別波形を前記バンド内撮像波形から減算するステップ、
を有することを特徴とする方法。 - 前記相互相関と前記修正後バンド内ノイズ特性識別波形の前記減算は、前記バンド内撮像波形と前記基準ノイズ検出波形を複数の時間ウインドウへ分割した後、ウインドウごとに実施される
ことを特徴とする請求項72記載の方法。 - 前記基準ノイズ特性識別波形と前記基準ノイズ検出波形は、前記イメージングバンド内に存在するようにフィルタリングされる
ことを特徴とする請求項72記載の方法。 - ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
複数の隣接スキャンラインに沿って撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、複数の撮像波形を取得するステップ、
少なくとも2つの隣接スキャンラインについて、
前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
一連の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記バンド外ノイズ検出撮像波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つのウインドウについて、
前記バンド外ノイズ検出撮像波形を処理して、前記バンド内撮像波形の対応するウインドウ部分をノイズ訂正すべきか否かを決定するステップ、
前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形がノイズ訂正に適しているとみなされる場合、前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形に対してノイズ抑制訂正を適用するステップであって、前記ウインドウ内の各サンプルに対する前記ノイズ抑制訂正は、2以上の隣接ウインドウの前記バンド内撮像波形内のサンプルに関する1以上の統計的測定結果に基づいており、各隣接ウインドウは隣接するスキャンライン内に存在する、ステップ、
それぞれ複数のスキャンラインに対応するノイズ抑制したバンド内撮像波形に基づき画像を生成するステップ、
を有することを特徴とする方法。 - ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
撮像トランスデューサ受信回路によってエネルギー波を検出することにより、撮像波形を取得し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形と、少なくとも一部が前記イメージングバンド外にあるノイズ検出バンド内に存在するバンド外ノイズ検出撮像波形を生成するステップ、
複数の隣接スキャンラインに沿って前記撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出することにより、複数の撮像波形を取得するステップ、
1以上のバンド外ノイズ検出撮像波形を処理してノイズ源の周期を判定するステップ、 スキャンレートを調整することにより、隣接スキャンラインと対応するバンド内撮像波形において前記ノイズが時間同期しないようにするステップ、
少なくとも2つの隣接スキャンラインについて、
一連の時間ウインドウにしたがって前記バンド内撮像波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つのウインドウについて、
前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形に対してノイズ抑制訂正を適用するステップであって、前記ウインドウ内の各サンプルに対する前記ノイズ抑制訂正は、2以上の隣接ウインドウの前記バンド内撮像波形内のサンプルに関する1以上の統計的測定結果に基づいており、各隣接ウインドウは対応する隣接スキャンライン内に存在する、ステップ、
それぞれ複数のスキャンラインに対応するノイズ抑制したバンド内撮像波形に基づき画像を生成するステップ、
を有することを特徴とする方法。 - ノイズが存在するとき検出した撮像信号からノイズを除去する方法であって、
少なくとも2つの隣接スキャンラインについて、
撮像トランスデューサ受信回路によって撮像信号を検出して撮像波形を取得するとともに、基準受信回路によって基準ノイズ検出波形を検出し、前記撮像波形をフィルタリングして、イメージングバンド内に存在するバンド内撮像波形を取得するステップ、
一連の時間ウインドウにしたがって、前記バンド内撮像波形と前記基準ノイズ検出波形をセグメント化するステップ、
少なくとも1つのウインドウについて、
前記基準ノイズ検出波形を処理して、前記バンド内撮像波形の対応するウインドウ部分をノイズ訂正すべきか否かを判定するステップ、
前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形がノイズ訂正に適しているとみなされる場合、前記時間ウインドウ内の前記バンド内撮像波形に対してノイズ抑制訂正を適用するステップであって、前記ウインドウ内の各サンプルに対する前記ノイズ抑制訂正は、2以上の隣接ウインドウの前記バンド内撮像波形のサンプルに関する1以上の統計的測定結果に基づいており、各隣接ウインドウは隣接スキャンライン内に存在する、ステップ、 それぞれ複数のスキャンラインに対応するノイズ抑制したバンド内撮像波形に基づき画像を生成するステップ、
を有することを特徴とする方法。
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