JP3052332B2 - Ultrasonic signal processing method and apparatus - Google Patents

Ultrasonic signal processing method and apparatus

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JP3052332B2
JP3052332B2 JP2111157A JP11115790A JP3052332B2 JP 3052332 B2 JP3052332 B2 JP 3052332B2 JP 2111157 A JP2111157 A JP 2111157A JP 11115790 A JP11115790 A JP 11115790A JP 3052332 B2 JP3052332 B2 JP 3052332B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、超音波による物体の検出あるいは検査等に
好適な超音波信号処理方法およびそのための装置に関
し、特に、計測対象とする物体が運動するものである場
合に有効な超音波信号処理方法およびそのための装置に
関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic signal processing method and an apparatus suitable for detecting or inspecting an object by ultrasonic waves, and particularly to an object for measurement in which an object to be measured moves. The present invention relates to an ultrasonic signal processing method and an apparatus therefor that are effective when the ultrasonic signal is processed.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

医療診断用の超音波撮像装置、すなわち、超音波を用
いて人体内部を映像化し、これを基に診断を行う装置等
においては、運動している対象部位からの情報を得る必
要性は大きい。例えば、心臓に関連した各種診断情報
は、心臓の動きの影響を考慮しなければ、精度の高い情
報を得ることはできない。このため、心電波形を同期信
号とし、心臓の動きの周期性を利用して計測する方法が
広く行われている。また、周期性が利用できない場合に
は、対象の動きに比べて十分高速な計測手段により、対
象からの瞬間的な情報を得る方法が広く行われている。
2. Description of the Related Art In an ultrasonic imaging apparatus for medical diagnosis, that is, an apparatus that visualizes the inside of a human body using ultrasonic waves and performs diagnosis based on the image, there is a great need to obtain information from a moving target part. For example, highly accurate information cannot be obtained for various types of diagnostic information related to the heart unless the influence of the movement of the heart is considered. For this reason, a method has been widely used in which an electrocardiographic waveform is used as a synchronization signal and measurement is performed using the periodicity of the motion of the heart. Further, when periodicity cannot be used, a method of obtaining instantaneous information from an object by a measuring means sufficiently faster than the movement of the object is widely used.

また、これとは別に、特開昭61−176326号公報には、
計測対象の動きに正確に追従して、計測装置と計測対象
との相対関係が所定の範囲内に納まるように制御するよ
うにした超音波診断装置が開示されている。
Separately, JP-A-61-176326 discloses that
An ultrasonic diagnostic apparatus has been disclosed which controls the relative relationship between the measurement device and the measurement target within a predetermined range by accurately following the movement of the measurement target.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

ところで、従来の超音波診断装置においては、例え
ば、日本電子機械工業会編「医用超音波機器ハンドブッ
ク」(コロナ社,1960年刊)に記載されている如く、通
常は、送波1回ごとの受信信号を処理して映像化し、こ
れを表示する如く構成されていた。
By the way, in a conventional ultrasonic diagnostic apparatus, for example, as described in “Handbook of Medical Ultrasonic Equipment” (Corona, 1960), edited by the Japan Electronic Machinery Manufacturers Association, usually, reception is performed every transmission. It was configured to process and signal the signal and display it.

しかし、超音波診断装置の高精度,高分解能化等の高
性能要求に対処するためには、より微弱な計測信号を取
り出すことが必要となり、上述の如く送波1回ごとの受
信信号を処理して映像化する方式ではS/Nの低下が避け
られないという問題が生じて来た。これに対しては、超
音波血流計、すなわち、超音波を応用して血流の速度を
計測する装置において行われている如く、複数回の送受
信の結果を加算して計測を行うことが考えられるが、計
測対象とする物体が運動するものである場合には、単純
な加算処理では、計測信号、特に微弱な計測信号が雑音
と同様に消去されてしまうという問題がある。
However, in order to cope with high performance requirements such as high accuracy and high resolution of the ultrasonic diagnostic apparatus, it is necessary to extract a weaker measurement signal, and as described above, the reception signal is processed for each transmission. However, there is a problem that the S / N ratio is inevitably reduced in the method of visualizing the image. On the other hand, as in an ultrasonic blood flow meter, that is, an apparatus that measures the velocity of blood flow by applying ultrasonic waves, it is possible to perform measurement by adding the results of multiple transmissions and receptions. It is conceivable that, when the object to be measured is a moving object, the simple addition process has a problem that the measurement signal, particularly a weak measurement signal, is erased like noise.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、従来の技術における上述の如き問題を
解消し、雑音の少ない信号検出が可能な、特に計測対象
とする物体が運動するものである場合に有効な超音波信
号処理方法およびそのための装置を提供することにあ
る。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the above-described problems in the related art and to enable signal detection with less noise, particularly when an object to be measured moves. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic signal processing method and a device therefor that are effective in the case of the above.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の上記目的は、超音波を対象物体に送信し、対
象物体からの反射または透過信号を受信してこれを処理
する超音波信号処理方法において、(1)複数の前記受
信信号の間の信号の変化を検出して、前記対象物体の運
動を計測する工程と、(2)前記運動による前記複数の
受信信号の変化を補正して、前記対象物体の映像化のた
めの計測信号を得る工程と、(3)前記(2)の工程で
得る前記計測信号を加算する工程とを有することを特徴
とする超音波信号処理方法、および、超音波を対象物体
に送信し、該対象物体からの反射信号又は透過信号を受
信信号として受信して、該受信信号を処理して映像化す
る超音波信号処理装置において、複数の前記受信信号の
位相を検出して前記対象物体の運動を検出する手段と、
前記複数の受信信号の位相の前記運動による変化を補正
する手段と、前記位相の補正がなされた前記受信信号の
加算を行なう手段とを有することを特徴とする超音波信
号処理装置、また、超音波を対象物体に送信し、該対象
物体からの反射信号又は透過信号を受信信号として受信
して、該受信信号を処理して映像化する超音波信号処理
装置において、複数の前記受信信号を記憶する第1の記
憶手段と、該第1の記憶手段に記憶された前記複数の受
信信号の位相を検出して前記対象物体の運動を検出する
第1の手段と、前記第1の手段により処理された前記複
数の受信信号を記憶する第2の記憶手段と、前記第1及
び第2の記憶手段に記憶された前記複数の受信信号に基
づいて、前記複数の受信信号の位相の前記運動による変
化を補正する第2の手段と、該第2の手段により処理さ
れた前記複数の受信信号を記憶する第3の記憶手段と、
該第3の記憶手段に記憶された前記複数の受信信号の加
算を行なう第3の手段と、該第3の手段により処理され
た信号を記憶する第4の記憶手段とを有することを特徴
とする超音波信号処理装置によって達成される。
An object of the present invention is to provide an ultrasonic signal processing method for transmitting an ultrasonic wave to a target object, receiving a reflected or transmitted signal from the target object and processing the signal, and Detecting a change in a signal to measure the motion of the target object; and (2) correcting a change in the plurality of received signals due to the motion to obtain a measurement signal for imaging the target object. And (3) an ultrasonic signal processing method, comprising: a step of adding the measurement signal obtained in the step (2); and transmitting an ultrasonic wave to a target object, and In the ultrasonic signal processing device that receives a reflected signal or a transmitted signal as a received signal, processes the received signal, and visualizes the received signal, detects a phase of a plurality of the received signals to detect a motion of the target object. Means,
An ultrasonic signal processing device comprising: means for correcting a change in the phase of the plurality of reception signals due to the movement; and means for adding the reception signals having the corrected phases. Transmits sound waves to a target object, receives a reflection signal or a transmission signal from the target object as a reception signal, and in the ultrasonic signal processing device that processes and visualizes the reception signal, stores a plurality of the reception signals. A first storage unit that detects a phase of the plurality of received signals stored in the first storage unit to detect a motion of the target object, and a process that is performed by the first unit. Second storage means for storing the plurality of received signals obtained, and based on the movement of the phases of the plurality of received signals based on the plurality of received signals stored in the first and second storage means. Second to compensate for changes A third storage means for storing a unit, the plurality of reception signals processed by means of the second,
A third means for adding the plurality of received signals stored in the third storage means; and a fourth storage means for storing a signal processed by the third means. This is achieved by an ultrasonic signal processor.

〔作用〕[Action]

本発明に係る超音波信号処理方法においては、対象物
体の運動による受信信号の位相変化を検出して、これを
補正した上で加算するようにしたので、受信信号を雑音
から分離して多数加算することによる増強が可能になる
という効果がある。
In the ultrasonic signal processing method according to the present invention, the phase change of the received signal due to the movement of the target object is detected, and the detected signal is corrected and added. Thus, there is an effect that the enhancement can be performed.

また、本発明に係る超音波信号処理装置においては、
上述の超音波信号処理方法に基づいて増強された計測信
号を映像化するようにしたので、S/Nの良い映像を得ら
れる超音波信号処理装置を実現することが可能となる。
なお、処理時間との関係においては、映像化に際して、
対象物体の全体の映像化は低周波信号により行い、対象
物体の一部分についてのみ高精度映像化を行うための高
周波信号を用いることが実際的である。
Further, in the ultrasonic signal processing device according to the present invention,
Since the measurement signal enhanced based on the above-described ultrasonic signal processing method is visualized, it is possible to realize an ultrasonic signal processing device capable of obtaining an image with a good S / N.
In relation to the processing time,
It is practical to visualize the entire target object with a low-frequency signal and use a high-frequency signal for performing high-precision imaging only on a part of the target object.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の第一の実施例を示す超音波撮像装
置における信号処理のブロック構成図である。図におい
て、Tは信号源、TRは送受波器、Xは計測対象物、M1〜
M4はメモリ、MDは運動検出処理部、MCは運動補正処理
部、ADDは信号加算器を示している。
FIG. 1 is a block diagram of signal processing in an ultrasonic imaging apparatus according to a first embodiment of the present invention. In the figure, T is a signal source, TR is a transducer, X is a measurement target, and M1 to
M4 is a memory, MD is a motion detection processor, MC is a motion correction processor, and ADD is a signal adder.

本実施例に示す超音波撮像装置における信号処理の概
要は、以下の通りである。すなわち、本実施例において
は、信号源Tからの信号Sにより送受波器TRを駆動し、
通常はビーム状の超音波により計測対象物Xを照射し
て、反射信号Rを受信し、順次、メモリM1に記憶する。
この記憶内容は、図に示される如く、計測対象物Xの運
動によって時間的に変動する。この変動状況を運動検出
処理部MDにより計測して、結果をメモリM2に記憶する。
このようにして得られた運動情報を用いて、運動補正処
理部MCは、メモリM1の内容の運動による変化分を座標変
換等の方法により補正し、その結果をメモリM3に記憶す
る。このように運動の補正された受信信号を信号加算器
ADDにより各時刻毎に加算して、加算結果をメモリM4に
記憶する。
The outline of signal processing in the ultrasonic imaging apparatus according to the present embodiment is as follows. That is, in the present embodiment, the transducer TR is driven by the signal S from the signal source T,
Ordinarily, the object to be measured X is irradiated with a beam-shaped ultrasonic wave, and the reflected signal R is received and sequentially stored in the memory M1.
This storage content fluctuates with time due to the movement of the measurement object X as shown in the figure. This fluctuation situation is measured by the motion detection processing unit MD, and the result is stored in the memory M2.
Using the motion information obtained in this manner, the motion correction processing unit MC corrects the change due to the motion of the content of the memory M1 by a method such as coordinate conversion, and stores the result in the memory M3. The received signal whose motion has been corrected in this way is added to the signal adder.
Addition is performed at each time by ADD, and the addition result is stored in the memory M4.

上述の如き処理を行うと、全受信信号が同相にて加算
され、雑音は位相が不規則なため打ち消されることにな
る。なお、上記運動検出処理部MDの機能の詳細について
は、後述する。
When the above-described processing is performed, all received signals are added in phase, and noise is canceled because the phase is irregular. The function of the motion detection processing unit MD will be described later in detail.

第2図は、本発明の第二の実施例を示す超音波撮像装
置における信号処理のブロック構成図である。本実施例
においては、焦点深度により距離方向の空間分解能を付
与し、連続波を送信して映像化を行うものである。この
場合には、メモリM1の内容は位相変化であり、この位相
変化を運動検出処理部MDにより計測することにより運動
検出が可能となる。この情報を利用して、運動補正処理
を行うと単一周波数の正弦波となる。この場合の信号加
算器ADDにおける加算処理は、フーリエ変換等により行
われる。この処理を収束位置を変化させて行うことによ
り映像化が可能となる。
FIG. 2 is a block diagram of signal processing in an ultrasonic imaging apparatus according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, spatial resolution in the distance direction is given by the depth of focus, and continuous waves are transmitted to perform imaging. In this case, the content of the memory M1 is a phase change, and the motion can be detected by measuring the phase change by the motion detection processing unit MD. When a motion correction process is performed using this information, a sine wave of a single frequency is obtained. The addition process in the signal adder ADD in this case is performed by Fourier transform or the like. By performing this processing while changing the convergence position, imaging becomes possible.

第3図は、本発明の第三の実施例を示す超音波撮像装
置における信号処理のブロック構成図である。本実施例
においては、送波器TR1と受波器TR2を対向させ、透過信
号に対して同様の処理を行うものである。この場合に
は、第2図に示した実施例と類似の位相処理が行われ
る。
FIG. 3 is a block diagram of signal processing in an ultrasonic imaging apparatus according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the transmitter TR1 and the receiver TR2 face each other, and the same processing is performed on the transmitted signal. In this case, phase processing similar to that of the embodiment shown in FIG. 2 is performed.

上記実施例においては、説明を簡単にするために、全
受信信号を一旦記憶してから運動補正処理を行う例を示
したが、第4図に示す如く、運動状況を順次推定し、受
信信号の運動変動を逐次補正することも可能である。本
実施例においては、運動検出処理部MDの出力を運動補正
処理部MCに印加することにより、受信信号Rの運動補償
を行い、運動補正処理部MCの出力を加算する如く構成し
たものである。
In the above embodiment, for the sake of simplicity, an example has been described in which all received signals are temporarily stored and then the motion correction process is performed. However, as shown in FIG. Can be corrected sequentially. In the present embodiment, the output of the motion detection processing unit MD is applied to the motion correction processing unit MC to perform motion compensation of the received signal R, and the output of the motion correction processing unit MC is added. .

次に、本発明の第五の実施例を、第5図に基づいて説
明する。第5図は、前述の信号Sとして、本来の計測用
信号(b部)よりも低周波の物体運動計測用の、超音波
信号(a部)を併用する如く構成した例を示すものであ
る。ここでは、反射受信信号Rの高周波成分を第5図の
メモリM1に記憶する。また、一方、低周波成分をメモリ
M5に記憶する。低周波成分は低減衰のため、本実施例に
よれば、高S/Nにて運動計測が可能となる。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 shows an example in which an ultrasonic signal (part a) for measuring the motion of an object having a lower frequency than the original measurement signal (part b) is used as the signal S described above. . Here, the high frequency component of the reflected reception signal R is stored in the memory M1 in FIG. On the other hand, low frequency components are stored in memory.
Store in M5. Since the low frequency component has low attenuation, according to the present embodiment, motion measurement can be performed at a high S / N.

上述の、低周波の物体運動計測用の超音波信号の他の
構成例を第6図に示す。第6図(a)に示す波形は、同
(b)と同(c)に示す波形の和であり、高周波と低周
波の信号成分が含まれる。また、伝搬媒体の非線形性か
ら、第6図(d)に示す波形を送信すると、波形が歪み
同(e)に示す波形のようになる。この波形は同(f)
に示す波形と同(g)に示す波形との和であり、第5図
に示した信号Sと同様に、高周波成分と低周波成分が含
まれているので、これを利用して、前述の如き処理を行
うことにより、高S/Nにて運動計測が可能となる。
FIG. 6 shows another configuration example of the above-described ultrasonic signal for measuring the low-frequency object motion. The waveform shown in FIG. 6 (a) is the sum of the waveforms shown in FIGS. 6 (b) and (c), and includes high-frequency and low-frequency signal components. When the waveform shown in FIG. 6 (d) is transmitted due to the nonlinearity of the propagation medium, the waveform becomes distorted as shown in FIG. 6 (e). This waveform is shown in FIG.
And the waveform shown in FIG. 5 (g), which contains a high-frequency component and a low-frequency component as in the case of the signal S shown in FIG. By performing such processing, exercise measurement can be performed with a high S / N.

なお、例えば、第6図(h)に示す短いパルス波形
は、同(i)に示す広い周波数成分を有する。そこで、
受信信号である同(j)に示す低周波数成分を使用し
て、運動計測を行うことも可能である。
For example, the short pulse waveform shown in FIG. 6 (h) has a wide frequency component shown in FIG. 6 (i). Therefore,
It is also possible to perform motion measurement using the low frequency component shown in (j) of the received signal.

次に、本発明の更に他の実施例を、第7図に基づいて
説明する。第7図は、信号Sとして、前述の高周波の計
測用信号(b部)と低周波の物体運動計測用の超音波信
号(a部)とを交互に送信し、計測用信号(b部)によ
る受信信号をメモリM1に、運動計測用信号(a部)によ
る受信信号をメモリM5に、切換えスイッチSWにより選択
記憶する例を示すものである。なお、ここで、加算され
る信号(b部)の方を高い頻度で送信すると、加算回数
が増加して、S/N向上に有効である。
Next, still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows that the signal S for measurement described above (part b) is transmitted alternately as the signal S for high-frequency measurement (part b) and the ultrasonic signal for measurement of object motion at low frequency (part a). This example shows an example in which a received signal based on a motion measurement signal (part a) is selectively stored in a memory M5 by a changeover switch SW in a memory M1. Here, if the signal (part b) to be added is transmitted at a higher frequency, the number of additions increases, which is effective for improving the S / N.

生体を対象にする場合には、心臓の拍動による運動が
問題となる。そこで、ECG(Electro Cardio Graph)信
号(心電信号)あるいはUCG(Ultrasonic Cardio Grap
h)信号(超音波心エコー信号)を使用し、上述の、運
動計測を心拍動に同期させることにより拡張期の安定し
た信号を使用することができる。
In the case of a living body, exercise due to the pulsation of the heart becomes a problem. Therefore, an ECG (Electro Cardio Graph) signal (electrocardiographic signal) or a UCG (Ultrasonic Cardio Grap
h) Using a signal (ultrasonic echocardiographic signal) and synchronizing the exercise measurement with the heartbeat as described above, a stable signal in diastole can be used.

第8図に示すように、広帯域の長時間信号を送波し、
受信信号と送信波形の相互相関を行い、この相関器出力
に関して、本信号処理を行う構成も可能である。この場
合の送信波形としては、擬似乱数、FM波、M系列波形、
バーカー系列等種々の波形が適用可能である。
As shown in FIG. 8, transmitting a wideband long-time signal,
It is also possible to perform a cross-correlation between the received signal and the transmitted waveform and perform the present signal processing on the correlator output. The transmission waveform in this case includes a pseudo random number, an FM wave, an M-sequence waveform,
Various waveforms such as Barker series can be applied.

広帯域信号を送信するような場合においては、このよ
うな加算によりS/Nが向上した結果であるM4の内容を高
域強調し、距離分解能の向上を図ることもできる。ま
た、低周波から高周波までの広い帯域の信号が得られる
ことから、対象物質の減衰係数の周波数特性が高精度で
計測可能となる。この減衰情報を、この方式において得
られる映像情報あるいは運動情報と組み合わせる任意の
表示が可能である。
In a case where a wideband signal is transmitted, the content of M4, which is the result of the improvement in S / N by such addition, is emphasized in the high frequency range to improve the distance resolution. Further, since a signal in a wide band from low frequency to high frequency can be obtained, the frequency characteristic of the attenuation coefficient of the target substance can be measured with high accuracy. Any display that combines this attenuation information with video information or motion information obtained by this method is possible.

また、上述の各実施例に示した方法によって得た信号
を処理して映像化する超音波信号処理装置における映像
化に際して、第9図に示すように、全体の映像化を低周
波信号により行い、対象の一部分についてのみ運動補正
した加算処理を行うことにより、比較的高速な映像装置
が構成できる。ここで、全体の映像化を加算用(例え
ば、20MHz)あるいは、運動計測用(例えば、1MHz)と
異なる第三の信号(例えば、3〜3.5MHz)により行うこ
とにより、それぞれ最適な動作を実現できる。
In addition, when imaging is performed by an ultrasonic signal processing device that processes and obtains an image obtained by the method described in each of the above-described embodiments, as shown in FIG. By performing the motion-corrected addition process only on a part of the target, a relatively high-speed video device can be configured. Here, an optimal operation is realized by performing the entire imaging with a third signal (for example, 3 to 3.5 MHz) different from that for addition (for example, 20 MHz) or for motion measurement (for example, 1 MHz). it can.

具体的に説明すると、成人の心拍周期は約1秒であ
り、1msec以内の時間においては生体の運動変形が小さ
く、通常の周波数の超音波によると1/4波長までの位相
変化は生じない。このため、本方式による装置におい
て、加算を行う時間を1msec以上1sec以下とする構成
が、生体計測において特に有効である。また、生体中の
超音波の減衰量から、前述の運動計測用の信号の周波数
は、1〜3MHz程度に選択するのが有効である。両周波数
の比が1.5倍以上になるようにすると特に有効である。
Specifically, the heartbeat cycle of an adult is about 1 second, and the movement of a living body is small within 1 msec, and a phase change of up to 1/4 wavelength does not occur with ultrasonic waves of normal frequency. For this reason, in the device according to the present method, a configuration in which the addition time is 1 msec or more and 1 sec or less is particularly effective in biological measurement. Further, it is effective to select the frequency of the above-described signal for motion measurement from about 1 to 3 MHz from the attenuation amount of the ultrasonic wave in the living body. It is particularly effective to make the ratio of both frequencies 1.5 times or more.

第10図は、受信信号の位相検出を行って、受信信号を
位相を示すデータに変換してからメモリM1に格納するよ
うにした、一種の前処理の内容を説明するための図であ
る。
FIG. 10 is a diagram for explaining the contents of a kind of preprocessing in which the phase of a received signal is detected, the received signal is converted into data indicating a phase, and then stored in the memory M1.

受信信号を二個の乗算器MR,MIに印加し、正弦波信号
Dを90度位相差発生器HBに印加し、発生した信号DR,DI
との乗算を行い、低周波成分を抽出することにより複素
信号を得る。受信信号Rを R=Acos(ωt+θ) DR+jDI=exp(jωt) とすると、乗算器出力は Acos(ωt+θ)exp(jωt) =(A/2)[exp{j(ωt+θ)}+exp{−j(ω
t+θ)}]・exp(jωt) =(A/2)[exp{j((ω+ω)t+θ)}+exp
{−j((ω−ω)t+θ)}] となる。このため、低域濾波器LPFの出力は (A/2)[exp{−j((ω+ω)t+θ)}]=CR
+jCI となり、記憶容量の節約あるいは位相回転による運動補
正などが可能となる。特に、ω=ωの場合において
は、位相情報の記憶となる。
The received signal is applied to two multipliers MR and MI, the sine wave signal D is applied to a 90-degree phase difference generator HB, and the generated signals DR and DI are applied.
To obtain a complex signal by extracting low frequency components. When the received signal R and R = Acos (ω o t + θ) DR + jDI = exp (jω d t), the multiplier output Acos (ω o t + θ) exp (jω d t) = (A / 2) [exp {j ( ω ot + θ)} + exp {−j (ω
o t + θ)}] · exp (jω d t) = (A / 2) [exp {j ((ω o + ω d) t + θ)} + exp
{−j ((ω o −ω d ) t + θ)}]. Therefore, the output of the low pass filter LPF (A / 2) [exp {-j ((ω o + ω d) t + θ)}] = CR
+ JCI, which makes it possible to save storage capacity or to perform motion correction by phase rotation. In particular, when ω o = ω d , the phase information is stored.

例えば、第5図の波形Sを送信すると、受信信号は第
11図Rとなる。この信号に対し第12図(a)の処理を行
う。ここで、TGC1,TGC2は時間とともに増幅度が変化す
る増幅器であり、各部分の波形は、それぞれ第11図RH〜
RTの通りである。この処理により、RMは信号振幅の変
化範囲が圧縮されるため、信号のアナログ−ディジタル
変換器ADの構成が簡単になる。また、第12図(b)に示
す如く、それぞれにアナログ−ディジタル変換器AD1,AD
2を配置すると、それぞれに最適な変換器を選択可能と
なる。この場合においては、AD1のビット数をAD2のビッ
ト数よりも小さくすることができる。また、AD2の動作
速度をAD1の動作速度よりも低くすることができる。
For example, when transmitting the waveform S of FIG.
11 is shown in FIG. The processing of FIG. 12A is performed on this signal. Here, TGC1 and TGC2 are amplifiers whose amplification degree changes with time, and the waveforms of the respective parts are shown in FIG.
It is as RT 2. By this processing, the range of change in the signal amplitude of the RM is compressed, so that the configuration of the analog-to-digital converter AD of the signal is simplified. Also, as shown in FIG. 12 (b), analog-digital converters AD1 and AD
By arranging the two, it is possible to select the optimum converter for each. In this case, the number of bits of AD1 can be smaller than the number of bits of AD2. Further, the operation speed of AD2 can be made lower than the operation speed of AD1.

ここで、前述の運動検出処理部MDの機能の詳細につい
て、第13図に示す例により説明する。
Here, the function of the motion detection processing unit MD will be described in detail with reference to an example shown in FIG.

メモリM1の内容の一つである反射信号Rの各時刻に
おける位相を計測する場合を考える。第13図に示す運動
検出処理部MDの主要部(前半部)の構成は、第10図に示
した位相検出部と同様であり、第10図におけるω=ω
の場合に相当する。従って、図の信号CRは、時刻tに
おける受信信号Rの位相θを有する P(t)=(A/2)exp{−jθ(t)} となる。この値を、一時メモリMTに保存する。同様に、
信号CIは時刻tにおける受信信号Rの位相θを有す
る。
Consider the case of measuring the phase of one the respective times of the reflected signals R 1 is the contents of the memory M1. The configuration of the main part (first half) of the motion detection processing unit MD shown in FIG. 13 is the same as that of the phase detection unit shown in FIG. 10, and ω o = ω in FIG.
This corresponds to the case of d . Therefore, the signal CR figure, P 1 (t) = ( A / 2) having a phase theta 1 of the received signals R 1 at time t becomes exp {-jθ 1 (t)} . This value is stored in the temporary memory MT. Similarly,
Signal CI has phase θ 1 of received signal R 1 at time t.

(t)=(A/2)exp{−jθ(t)} となる。共役器CPにより、この共役信号を求めると、 P2 *(t)=(A/2)exp{jθ(t)} となる。この両者から、複素乗算器DPにより、 P(t)・P2 *(t)を作ると、 P(t)・P2 *(t)=(A/4)exp[j{θ
(t)−θ(t)}] となる。この位相角θ(t)−θ(t)は反射体の
移動距離に比例するため、換算テーブルCTにより、移動
距離が算出可能である。
P 2 (t) = (A / 2) exp {−jθ 2 (t)}. When this conjugate signal is obtained by the conjugate unit CP, P 2 * (t) = (A / 2) exp {jθ 2 (t)}. From these two, the complex multiplier DP, when making P 1 a (t) · P 2 * ( t), P 1 (t) · P 2 * (t) = (A 2/4) exp [j {θ
1 (t) −θ 2 (t)}]. Since this phase angle θ 1 (t) −θ 2 (t) is proportional to the moving distance of the reflector, the moving distance can be calculated by the conversion table CT.

これとは別に、送受波器内部の不要反射など、移動し
ない固定信号が発生する。この信号は加算処理により大
きく成長するため問題となる場合がある。この場合に
は、実際の対象についての計測の前に、これら不要反射
による信号を計測し記憶しておく構成とし、実際の信号
からこれら不要信号を減算することが可能である。
Apart from this, a fixed signal that does not move, such as unnecessary reflection inside the transducer, is generated. This signal may be problematic because it grows greatly by the addition process. In this case, it is possible to measure and store the signals due to these unnecessary reflections before the measurement of the actual object, and to subtract these unnecessary signals from the actual signals.

以上は、説明を簡単にするために、最も重要な距離方
向の変動の補正のみにつき説明したが、加算時間を極端
に大きくする場合には、方位方向の運動も問題になる。
この場合には、方位方向の運動検出部を追加することに
より対応が可能であることは言うまでもないことであ
る。
In the above, for the sake of simplicity, only the most important correction of the fluctuation in the distance direction has been described. However, if the addition time is extremely increased, the movement in the azimuth direction also becomes a problem.
In this case, needless to say, it is possible to cope with the problem by adding a motion detection unit in the azimuth direction.

なお、本方式は、上に述べた実施例に限られるもので
なく、従来から超音波信号を利用している大多数の分野
に応用できることは明白である。
It should be noted that the present method is not limited to the above-described embodiment, and it is apparent that the present method can be applied to most fields that conventionally use ultrasonic signals.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、対象物
体の運動による受信信号の位相変化を検出して、これを
補正した上で加算するようにしたので、受信信号を雑音
から分離して多数加算することによる増強が可能になる
という効果がある。
As described in detail above, according to the present invention, the phase change of the received signal due to the movement of the target object is detected, and the detected signal is corrected and added, so that the received signal is separated from noise. There is an effect that enhancement by adding a large number becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図〜第5図,第7図,第8図は本発明の実施例を示
すブロック構成図、第6図は本方式の運動測定信号の構
成法の説明図、第9図は部分領域信号処理方法の説明
図、第10図は位相検出方法の説明図、第11図は各部の受
信信号波形、第12図はアナログ−ディジタル変換部の構
成例を示す図、また、第13図は運動検出処理部の構成例
を示すブロック図である。 S:送信信号、R:受信信号、T:信号源、TR:送受波器、M1
〜M5:記憶部、MD:運動検出処理部、MC:運動補正処理
部、ADD:信号加算部、HPF:高域濾波器、LPF:低域濾波
器、SW:切換えスイッチ、COR:相関器、MR,MI:乗算器、H
B:90度位相差発生器、MT:一時メモリ、CP:共役器、DP:
複素乗算器、CT:換算テーブル。
1 to 5, FIG. 7, and FIG. 8 are block diagrams showing an embodiment of the present invention, FIG. 6 is an explanatory diagram of a method of constructing a motion measurement signal of the present system, and FIG. FIG. 10 is an explanatory diagram of a signal processing method, FIG. 10 is an explanatory diagram of a phase detection method, FIG. 11 is a received signal waveform of each unit, FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of an analog-digital conversion unit, and FIG. It is a block diagram showing an example of composition of a motion detection processing part. S: Transmit signal, R: Receive signal, T: Signal source, TR: Transceiver, M1
~ M5: memory unit, MD: motion detection processing unit, MC: motion correction processing unit, ADD: signal addition unit, HPF: high-pass filter, LPF: low-pass filter, SW: changeover switch, COR: correlator, MR, MI: multiplier, H
B: 90 degree phase difference generator, MT: temporary memory, CP: conjugator, DP:
Complex multiplier, CT: conversion table.

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】超音波を対象物体に送信し、該対象物体か
らの反射信号又は透過信号を受信信号として受信して、
該受信信号を処理する超音波信号処理方法において、 (1)複数の前記受信信号の間の信号の変化を検出し
て、前記対象物体の運動を計測する工程と、 (2)前記運動による前記複数の受信信号の変化を補正
して、前記対象物体の映像化のための計測信号を得る工
程と、 (3)前記(2)の工程で得る前記計測信号を加算する
工程とを有することを特徴とする超音波信号処理方法。
1. An ultrasonic wave is transmitted to a target object, and a reflection signal or a transmission signal from the target object is received as a reception signal.
In the ultrasonic signal processing method for processing the received signal, (1) a step of detecting a change in a signal between the plurality of received signals and measuring a motion of the target object; Correcting a change in a plurality of received signals to obtain a measurement signal for imaging the target object; and (3) adding the measurement signal obtained in the step (2). Characteristic ultrasonic signal processing method.
【請求項2】請求項1に記載の超音波信号処理方法にお
いて、前記工程(1)に先立って、前記複数の受信信号
を記憶する工程を有することを特徴とする超音波信号処
理方法。
2. An ultrasonic signal processing method according to claim 1, further comprising a step of storing said plurality of reception signals prior to said step (1).
【請求項3】請求項1に記載の超音波信号処理方法にお
いて、前記工程(1)で、前記計測信号よりも低周波を
有し、前記運動の計測を行なう運動計測用の受信信号を
用いることを特徴とする超音波信号処理方法。
3. The ultrasonic signal processing method according to claim 1, wherein in the step (1), a received signal for measuring a movement, which has a lower frequency than the measurement signal and measures the movement, is used. An ultrasonic signal processing method, comprising:
【請求項4】請求項3に記載の超音波信号処理方法にお
いて、前記運動計測用の受信信号と前記計測信号との周
波数の比が、1:1.5以上であることを特徴とする超音波
信号処理方法。
4. The ultrasonic signal processing method according to claim 3, wherein the ratio of the frequency of the received signal for motion measurement to the frequency of the measurement signal is 1: 1.5 or more. Processing method.
【請求項5】請求項3に記載の超音波信号処理方法にお
いて、前記超音波として、前記計測信号を得る前記受信
信号を得るための第1の周波数を有する第1の超音波
と、前記第1の周波数よりも低周波数を有し、前記運動
計測用の受信信号を受信するための第2の超音波とが実
質的に同時に、前記対象物体に送信されることを特徴と
する超音波信号処理方法。
5. The ultrasonic signal processing method according to claim 3, wherein the ultrasonic waves include a first ultrasonic wave having a first frequency for obtaining the reception signal for obtaining the measurement signal; An ultrasonic signal having a frequency lower than the frequency of 1 and being transmitted to the target object substantially simultaneously with the second ultrasonic wave for receiving the received signal for motion measurement. Processing method.
【請求項6】請求項3に記載の超音波信号処理方法にお
いて、前記超音波として、前記計測信号を得る前記受信
信号を得るための第1の周波数を有する第1の超音波
と、前記第1の周波数よりも低周波数を有し、前記運動
計測用の受信信号を受信するための第2の超音波とが交
互に、前記対象物体に送信されることを特徴とする超音
波信号処理方法。
6. An ultrasonic signal processing method according to claim 3, wherein said ultrasonic wave has a first frequency having a first frequency for obtaining said reception signal for obtaining said measurement signal, and said first ultrasonic wave having said first frequency. An ultrasonic signal processing method having a lower frequency than the first frequency and transmitting the second ultrasonic wave for receiving the received signal for motion measurement to the target object alternately. .
【請求項7】請求項6に記載の超音波信号処理方法にお
いて、前記第1の超音波の送波の頻度が、前記第2の超
音波の送波の頻度より大であることを特徴とする超音波
信号処理方法。
7. The ultrasonic signal processing method according to claim 6, wherein the frequency of transmission of said first ultrasonic wave is higher than the frequency of transmission of said second ultrasonic wave. Ultrasonic signal processing method.
【請求項8】請求項1に記載の超音波信号処理方法にお
いて、広帯域の前記超音波を前記対象物体に送信して、
送波波形と前記受信信号との相互相関処理を行なった後
に、前記工程(1)の処理を行なうことを特徴とする超
音波信号処理方法。
8. The ultrasonic signal processing method according to claim 1, wherein the ultrasonic waves in a wide band are transmitted to the target object,
An ultrasonic signal processing method characterized by performing the process of the step (1) after performing a cross-correlation process between a transmission waveform and the reception signal.
【請求項9】請求項8に記載の超音波信号処理方法にお
いて、前記広帯域の前記送波波形が、不規則波形である
ことを特徴とする超音波信号処理方法。
9. The ultrasonic signal processing method according to claim 8, wherein the transmission waveform of the wide band is an irregular waveform.
【請求項10】請求項1に記載の超音波信号処理方法に
おいて、前記複数の受信信号の位相を検出した後に、前
記工程(1)の処理を行なうことを特徴とする超音波信
号処理方法。
10. The ultrasonic signal processing method according to claim 1, wherein the step (1) is performed after detecting the phases of the plurality of received signals.
【請求項11】超音波を対象物体に送信し、該対象物体
からの反射信号又は透過信号を受信信号として受信し
て、該受信信号を処理して映像化する超音波信号処理装
置において、 複数の前記受信信号の位相を検出して前記対象物体の運
動を検出する手段と、前記複数の受信信号の位相の前記
運動による変化を補正する手段と、 前記位相の補正がなされた前記受信信号の加算を行なう
手段とを有することを特徴とする超音波信号処理装置。
11. An ultrasonic signal processing apparatus for transmitting an ultrasonic wave to a target object, receiving a reflected signal or a transmitted signal from the target object as a received signal, and processing and imaging the received signal. Means for detecting the movement of the target object by detecting the phase of the received signal, means for correcting a change due to the movement of the phase of the plurality of received signals, and means for correcting the phase of the received signal. An ultrasonic signal processing device having means for performing addition.
【請求項12】請求項11に記載の超音波信号処理装置に
おいて、前記映像化に際して、前記対象物体の一部分に
ついて前記運動による前記位相変化が補正されることを
特徴とする超音波信号処理装置。
12. The ultrasonic signal processing apparatus according to claim 11, wherein the phase change due to the movement of a part of the target object is corrected during the imaging.
【請求項13】超音波を対象物体に送信し、該対象物体
からの反射信号又は透過信号を受信信号として受信し
て、該受信信号を処理して映像化する超音波信号処理装
置において、 複数の前記受信信号を記憶する第1の記憶手段と、 該第1の記憶手段に記憶された前記複数の受信信号の位
相を検出して前記対象物体の運動を検出する第1の手段
と、 前記第1の手段により処理された前記複数の受信信号を
記憶する第2の記憶手段と、 前記第1及び第2の記憶手段に記憶された前記複数の受
信信号に基づいて、前記複数の受信信号の位相の前記運
動による変化を補正する第2の手段と、 該第2の手段により処理された前記複数の受信信号を記
憶する第3の記憶手段と、 該第3の記憶手段に記憶された前記複数の受信信号の加
算を行なう第3の手段と、 該第3の手段により処理された信号を記憶する第4の記
憶手段とを有することを特徴とする超音波信号処理装
置。
13. An ultrasonic signal processing apparatus for transmitting an ultrasonic wave to a target object, receiving a reflected signal or a transmitted signal from the target object as a received signal, and processing and imaging the received signal. First storage means for storing the reception signal of the first object; first means for detecting the phase of the plurality of reception signals stored in the first storage means to detect the motion of the target object; Second storage means for storing the plurality of reception signals processed by the first means; and the plurality of reception signals based on the plurality of reception signals stored in the first and second storage means. A second means for correcting a change in the phase of the movement due to the movement, a third storage means for storing the plurality of received signals processed by the second means, and a third storage means for storing the plurality of received signals. A third method for adding the plurality of reception signals; Stage and ultrasonic signal processing apparatus characterized by having a fourth storage means for storing the processed signals by means of the third.
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