JP7250870B2 - 超音波信号データにおける深度依存性の減衰を補償するための方法及びシステム - Google Patents
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Description
- 処理システムによって超音波信号データを処理して媒体の同相及び直交位相位相(IQ)データを提供する処理ステップと、
- 媒体における複数の異なる深度にわたってIQデータスペクトル(すなわち、補償されたIQデータスペクトル)が再センタリングされるように、複数の異なる深度のそれぞれに係る各周波数シフト量の関数としてIQデータの位相を補償する減衰補償ステップと
を含む。
- 媒体における複数の異なる深度のそれぞれについて、IQデータの自己相関関数を決定する関数決定ステップと、
- 複数の異なる深度のそれぞれについて、自己相関関数の位相の関数として中心スペクトル位置ωc(z)を推定する中心推定ステップと
を含んでもよく、
減衰補償ステップにおいて、各異なる深度について、周波数シフト量は、各中心スペクトル位置ωc(z)の関数として決定される。
- 複数の異なる深度のそれぞれについて、IQデータの自己相関係数の関数として各スペクトル標準偏差を推定する帯域幅推定ステップと、
- 複数の異なる深度のそれぞれについて、IQデータが複数の異なる深度にわたって適応的にフィルタリングされるように、スペクトル標準偏差の関数としてフィルタ(例えば、低域通過又は帯域通過フィルタ)の周波数帯域幅を決定する帯域幅決定ステップと
をさらに含んでもよく、
上記方法は、減衰補償ステップの後に、
- 補償されたIQにデータにフィルタを適用するフィルタリングステップ
をさらに含んでもよい。
- 媒体においてトランスデューサによって少なくとも1つのパルスを送信する送信ステップと、
- パルスに応答してトランスデューサによって超音波信号データを取得する受信ステップと
をさらに含んでもよい。
- 複数の異なる深度に同じフィルタを適用するように、補償されたIQデータスペクトルに低域通過フィルタを適用するフィルタリングステップ、及び/又は、
- 補償されかつフィルタリングされたIQデータのエンベロープを出力するエンベロープ検出ステップ
のうちの少なくとも1つを含んでもよい。
- 超音波信号データを処理して媒体の同相及び直交位相位相(IQ)データを提供することと、
- 上記媒体における複数の異なる深度にわたってIQデータスペクトルが再センタリングされるように、上記複数の異なる深度のそれぞれに係る各周波数シフト量の関数として上記IQデータの位相を補償することと
を行うように構成された処理システムを備える。
・トランスデューサアレイを制御してそこから信号を取得する電子的ベイ3。
・電子的ベイ3を制御し、例えば、電子的ベイから取得された画像を見るためのマイクロコンピュータ4(変形例では、単一の電子装置が、電子的ベイ3及びマイクロコンピュータ4のすべての機能を満たしてもよい)。マイクロコンピュータは、例えばPCであってもよい。
この方向は、本開示では、垂直方向又は軸方向と呼ばれる。
・n個のアナログ/ディジタル変換器5にそれぞれ関連付けられたL個のバッファメモリー6(Bi-Bn);
・例えば、バッファメモリー6及びマイクロコンピュータ4と通信する中央処理装置8a(central processing unit:CPU)及び/又はグラフィカル処理装置8b(graphical processing unit :GPU)を備える、処理システム8;
・中央処理システム8に接続されたメモリ9(MEM);
・中央処理システム8に接続されたディジタル信号プロセッサ10(digital signal processorDSP)。
本方法は、以下の主なステップを含む。
- パルスに応答してトランスデューサによって超音波信号データを取得するオプションの受信ステップ(b)、
- 処理システムによって超音波信号データを処理して媒体の同相及び直交位相位相(IQ)データを提供する処理ステップ(c)、
・図5のコンテキストで説明するようなオプションのシフト量決定ステップ(d1)、又は、
・図6のコンテキストで説明するようなオプションの関数決定ステップ(d2)及びオプションの中心推定ステップ(e2)、
・図7のコンテキストで説明するようなオプションの帯域幅推定ステップ(d2’)及びオプションの帯域幅決定ステップ(e2’)、
- 媒体における複数の異なる深度(z1,z2,zn)にわたってIQデータスペクトルが再センタリングされるように、複数の異なる深度のそれぞれに係る各周波数シフト量の関数としてIQデータの位相を補償する減衰補償ステップ(f)、
- 複数の異なる深度(z1,z2,zn)に同じフィルタを適用するように、補償及び補正されたIQデータスペクトルに(例えば単一の)フィルタを適用するオプションの(例えば低域通過)フィルタリングステップ(g)、及び、
- 補償されかつフィルタリングされたIQデータのエンベロープを出力するオプションのエンベロープ検出ステップ(h)。
さらに、増大した精度に起因して、変動の減少を達成することができ、従って、増大した再現性を達成することができる。
Claims (16)
- 媒体の超音波信号データにおける深度依存性の減衰を補償するための方法であって、上記方法は処理システム(8)によって実施され、上記方法は、
上記処理システムによって超音波信号データを処理して上記媒体の同相及び直交位相位相(IQ)データを提供する処理ステップ(c)と、
上記媒体における複数の異なる深度(z 1 ,z 2 ,z n )のそれぞれについて、予め定義されたシフトマップに基づいて周波数シフト量を決定するシフト量決定ステップ(d1)と、
上記複数の異なる深度(z1,z2,zn)にわたってIQデータスペクトルが再センタリングされるように、上記複数の異なる深度のそれぞれに係る上記各周波数シフト量の関数として上記IQデータの位相を補償する減衰補償ステップ(f)とを含む、
方法。 - 上記IQデータスペクトルは、予め定義された基準周波数において再センタリングされる、
請求項1記載の方法。 - 上記シフトマップは、上記複数の異なる深度のそれぞれについて、単一の予め定義された減衰係数又は複数の減衰係数から導出され、
上記減衰係数は、上記媒体の深度方向における単位距離あたりの周波数の関数として上記超音波信号データにおける超音波振幅の減少(dB/cm/MHz)を指定する、
請求項1又は2記載の方法。 - 上記方法は、上記処理ステップ(c)の後かつ上記減衰補償ステップ(f)の前に、
上記媒体における複数の異なる深度(z1,z2,zn)のそれぞれについて、上記IQデータの自己相関関数を決定する関数決定ステップ(d2)と、
上記複数の異なる深度(z1,z2,zn)のそれぞれについて、上記自己相関関数の位相の関数として中心スペクトル位置ωc(z)を推定する中心推定ステップ(e2)とをさらに含み、
上記減衰補償ステップ(f)において、各異なる深度(z1,z2,zn)について、上記周波数シフト量は、上記各中心スペクトル位置ωc(z)の関数として決定される、
請求項1~3のうちの1つに記載の方法。 - 上記減衰補償ステップ(f)は、上記減衰補償ステップ(f)によって処理される入力データに対して、複数の異なる深度(z1,z2,zn)のそれぞれに係る複素位相を最大深度(zmax)まで乗算することで、時間領域において実行され、
深度(zk)における複素位相は、深度(zk)までの合計シフト量の関数である、
請求項1~4のうちの1つに記載の方法。 - 上記方法は、上記処理ステップ(c)の後に、
上記複数の異なる深度(z1,z2,zn)のそれぞれについて、上記IQデータの自己相関係数の関数として各スペクトル標準偏差を推定する帯域幅推定ステップ(d2’)と、
上記複数の異なる深度(z1,z2,zn)のそれぞれについて、上記IQデータが上記複数の異なる深度にわたって適応的にフィルタリングされるように、上記スペクトル標準偏差の関数としてフィルタの周波数帯域幅を決定する帯域幅決定ステップ(e2’)とを含み、
上記方法は、上記減衰補償ステップ(f)の後に、上記補償されたIQにデータに上記フィルタを適用するフィルタリングステップ(g)を含む、
請求項1~5のうちの1つに記載の方法。 - 上記超音波信号データは、超音波トランスデューサの複数の超音波ラインのデータを含み、
上記中心推定ステップ(e2)及び/又は上記帯域幅推定ステップ(d2’)は、上記複数の超音波ラインのそれぞれについて実行され、上記ステップ(e2,e2’)の出力データは上記超音波ラインにわたって平滑化される、
請求項4~6のうちの1つに記載の方法。 - 上記中心推定ステップ(e2)及び/又は上記帯域幅推定ステップ(d2’)の出力データは、正規化ステップによって深度方向に正規化される、
請求項4~7のうちの1つに記載の方法。 - 上記中心推定ステップ(e2)及び/又は上記帯域幅推定ステップ(d2’)の出力データの頑健性は、純ノイズモデル、すなわち、H0:|ρ1|=0の仮説検定を行うことによって向上され、
上記出力データがノイズから受けるバイアスが低減されるように、統計的に有意な点のみが上記出力データに含まれる、
請求項4~8のうちの1つに記載の方法。 - 隣接した深度(z1,z2)に係る区間ごとの減衰関数をマップにあてはめることで、上記異なる深度(z1,z2,zn)に係る周波数シフト量に基づいて、上記深度にわたる周波数シフトマップが生成される、
請求項1~9のうちの1つに記載の方法。 - 上記同相及び直交位相位相(IQ)データは、散乱及び/又は後方散乱されたIQデータ及び/又はビームフォーミングされたIQデータである、
請求項1~10のうちの1つに記載の方法。 - 上記方法は、ビームフォーミング処理によって上記IQデータを処理して、上記媒体のビームフォーミングされた捕捉データを提供するビームフォーミングステップ(cf)を含み、
上記ビームフォーミング処理では、上記処理ステップ(c)と、上記減衰補償ステップ(f)と、(c)及び(f)の間の任意のステップとが実行される、
請求項1~11のうちの1つに記載の方法。 - 上記方法は、少なくとも1つの超音波トランスデューサ(2)に関連付けられた処理システム(8)によって実施され、
上記方法は、上記処理ステップ(c)の前に、
媒体においてトランスデューサによって少なくとも1つのパルスを送信する送信ステップ(a)と、
上記パルスに応答してトランスデューサによって超音波信号データを取得する受信ステップ(b)とをさらに含む、
請求項1~12のうちの1つに記載の方法。 - 上記方法は、
上記複数の異なる深度(z1,z2,zn)に同じフィルタを適用するように、上記補償されたIQデータスペクトルにフィルタを適用するフィルタリングステップ(g)、及び/又は、
補償されかつフィルタリングされたIQデータのエンベロープを出力するエンベロープ検出ステップ(h)
をさらに含む、
請求項1~13のうちの1つに記載の方法。 - データ処理システムによって実行されたとき、請求項1~14のうちの1つに記載の方法を上記データ処理システムを実行させるコンピュータ可読命令を含むコンピュータプログラム。
- 媒体の超音波信号データにおける深度依存性の減衰を補償するためのシステムであって、
超音波信号データを処理して上記媒体の同相及び直交位相位相(IQ)データを提供することと、
上記媒体における複数の異なる深度(z 1 ,z 2 ,z n )のそれぞれについて、予め定義されたシフトマップに基づいて周波数シフト量を決定することと、
上記深度依存性の減衰を補償するために、上記複数の異なる深度(z1,z2,zn)にわたってIQデータスペクトルが再センタリングされるように、上記複数の異なる深度のそれぞれに係る上記各周波数シフト量の関数として上記IQデータの位相を補償することとを
行うように構成された処理システム(8)を備える、
システム。
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