JPH08131439A - Correlation device and flow information display device - Google Patents

Correlation device and flow information display device

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JPH08131439A
JPH08131439A JP6279274A JP27927494A JPH08131439A JP H08131439 A JPH08131439 A JP H08131439A JP 6279274 A JP6279274 A JP 6279274A JP 27927494 A JP27927494 A JP 27927494A JP H08131439 A JPH08131439 A JP H08131439A
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time
waveform
correlation
flow information
cross spectrum
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JP6279274A
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Taihou Ri
太宝 李
Takao Jibiki
隆夫 地挽
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GE Healthcare Japan Corp
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GE Yokogawa Medical System Ltd
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Abstract

PURPOSE: To obtain a correlation device capable of improving an S/N and shortening processing time by providing a Fourier transformation means which finds a frequency band waveform from a time area waveform, a cross-spectrum arithmetic means which finds a cross-spectrum from the frequency band waveform, and an autocorrelation arithmetic means which calculates a correlation value by a specific equation. CONSTITUTION: The Fourier transformation part 1 of this correlation device 100 performs Fourier transformation on two time area waveforms p1(n.T), p2(n.T) represented in H discrete data at every sampling time T, and outputs the frequency band waveforms P1(n.Δω), P2(n.Δω). A complex conjugate part 2 outputs the frequency band waveform P1-(n.Δω) conjugate with the frequency band waveform P1(n.Δω). A complex arithmetic part 3 multiplies the frequency band waveform P2(n.Δω) conjugate with the frequency band waveform P1-(n.Δω), and outputs the cross-spectrum U(n.Δω)+j.V(n.Δω). An autocorrelator 4 calculates and outputs the correlation value (τ) by an equation.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、相関装置および流れ
情報表示装置に関する。更に詳しくは、2つの時間域波
形の相関値を生成する相関装置および超音波探触子によ
って得られる被検体からの超音波エコー信号から流れ情
報を抽出し表示する流れ情報表示装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a correlation device and a flow information display device. More specifically, the present invention relates to a correlator that generates correlation values of two time-domain waveforms and a flow information display device that extracts and displays flow information from an ultrasonic echo signal from a subject obtained by an ultrasonic probe.

【0002】[0002]

【従来の技術】図8は、従来の流れ情報表示装置700
の一例のブロック図である。この流れ情報表示装置70
0では、超音波探触子11および送受信器12で、被検
体の関心部位に時間間隔Tp(例えば1ms)でM発
(例えば10発)の超音波パルスを順に送信し、関心部
位からの超音波エコー信号pm(t)を受信し、直交検
波部74に入力する。ここで、Mをパケットサイズとい
う。m=1〜Mである。直交検波部74のミキサー74
a,74bは、参照信号発生器74c,74dからの参
照信号と前記超音波エコー信号pm(t)とを乗算する
と共にLPF(Low Pass Filter)74e,74fを
通すことにより、直交成分Qmと同相成分Imを出力す
る。A/D変換部75a,75bは、直交成分Qmと同
相成分ImをそれぞれA/D変換し、メモリ76a,7
6bに書き込む。MTI(Moving Target Indication)
フィルタ17a,17bは、前記メモリ75a,75b
から直交成分Qmと同相成分Imを読み出し、クラッタ
(Clutter)成分を除去し、直交成分Qm’と同相成分
Im’とを出力する。前記クラッタ成分は、比較的に動
きの遅い心臓壁などの組織からのドプラ成分である。自
己相関器4は、前記直交成分Qm’と同相成分Im’と
に対する次式の自己相関演算によってドプラ周波数fを
算出する。
2. Description of the Related Art FIG. 8 shows a conventional flow information display device 700.
It is a block diagram of an example. This flow information display device 70
At 0, the ultrasonic probe 11 and the transmitter / receiver 12 sequentially transmit M (for example, 10) ultrasonic pulses to the region of interest of the subject at a time interval Tp (for example, 1 ms), and transmit ultrasonic waves from the region of interest. The sound wave echo signal pm (t) is received and input to the quadrature detection unit 74. Here, M is called a packet size. m = 1 to M. Mixer 74 of quadrature detector 74
a and 74b multiply the reference signal from the reference signal generators 74c and 74d by the ultrasonic echo signal pm (t), and pass LPFs (Low Pass Filters) 74e and 74f to make them in phase with the quadrature component Qm. Output the component Im. The A / D conversion units 75a and 75b respectively perform A / D conversion on the quadrature component Qm and the in-phase component Im, and the memories 76a and 7b.
Write to 6b. MTI (Moving Target Indication)
The filters 17a and 17b include the memories 75a and 75b.
Then, the quadrature component Qm and the in-phase component Im are read out, the clutter component is removed, and the quadrature component Qm ′ and the in-phase component Im ′ are output. The clutter component is a Doppler component from a tissue such as a relatively slow moving heart wall. The autocorrelator 4 calculates the Doppler frequency f by the autocorrelation calculation of the following equation with respect to the quadrature component Qm 'and the in-phase component Im'.

【0003】[0003]

【数3】 (Equation 3)

【0004】DSC(Digital Scan Convertor)19
は、前記ドプラ周波数fを表示値に換算し、モニタ20
の画面に表示する。例えば、2次元に分布した多数の関
心部位からそれぞれドプラ周波数fを得て、それらドプ
ラ周波数fを輝度×カラーに変換し、画面に2次元分布
させて表示すれば、CFM(Color Flow Mapping)画像
となる。以上の流れ情報表示装置700では、直交検波
部74および自己相関器4が、相関装置として働いてい
る。
DSC (Digital Scan Convertor) 19
Converts the Doppler frequency f into a display value, and the monitor 20
Displayed on the screen. For example, if the Doppler frequencies f are obtained from a large number of two-dimensionally distributed regions of interest, the Doppler frequencies f are converted into luminance × color, and the two-dimensional distribution is displayed on the screen, a CFM (Color Flow Mapping) image is obtained. Becomes In the above flow information display device 700, the quadrature detection unit 74 and the autocorrelator 4 work as a correlation device.

【0005】図9は、前記自己相関器4の機能を示す概
念図である。自己相関器4の入力が時間周期Toの時間
域波形Im’+j・Qm’を時間Tp毎にサンプリング
した離散的データであるとき、自己相関器4の出力は時
間周期Toの逆数すなわち周波数fとなる。
FIG. 9 is a conceptual diagram showing the function of the autocorrelator 4. When the input of the autocorrelator 4 is discrete data obtained by sampling the time domain waveform Im ′ + j · Qm ′ of the time period To for each time Tp, the output of the autocorrelator 4 is the reciprocal of the time period To, that is, the frequency f. Become.

【0006】他方、特開昭62−251685号公報に
は、直交検波部をもたない相関装置(相関回路)および
その相関装置を含む流れ情報表示装置(媒質中の移動因
子決定装置)が開示されている。
On the other hand, Japanese Unexamined Patent Publication No. 62-251685 discloses a correlator having no quadrature detector (correlation circuit) and a flow information display device (device for determining a transfer factor in a medium) including the correlator. Has been done.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上記流れ情報表示装置
700では、パケットサイズMを多くしないと、クラッ
タ成分を除去するMTIフィルタ17a,17bの高性
能化が難しい。また、短い波形の連なりしかなく、周波
数の推定誤差が大きい。しかし、パケットサイズMを多
くすると、時間分解能が悪くなる問題点がある。また、
直交検波部74での参照信号の周波数が一定であるた
め、超音波エコー信号が参照信号の周波数以外の周波数
成分を活用しておらず、測定できる範囲が送波パルス間
隔に制限される問題点がある(すなわち、エリアシング
(aliasing)の問題点がある)。
In the flow information display device 700, unless the packet size M is increased, it is difficult to improve the performance of the MTI filters 17a and 17b that remove clutter components. Moreover, there is only a series of short waveforms, and the frequency estimation error is large. However, when the packet size M is increased, there is a problem that the time resolution becomes poor. Also,
Since the frequency of the reference signal in the quadrature detection unit 74 is constant, the ultrasonic echo signal does not utilize frequency components other than the frequency of the reference signal, and the measurable range is limited to the transmission pulse interval. (Ie, there is a problem with aliasing).

【0008】他方、特開昭62−251685号公報に
開示の相関装置および流れ情報表示装置では、ハードウ
エア構成が複雑になる問題点がある。また、離散的デー
タのサンプリング時間Tによって時間分解能が制限され
てしまう問題点がある(このため、補間回路が必要にな
る)。
On the other hand, the correlation device and the flow information display device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-251685 have a problem that the hardware configuration becomes complicated. In addition, there is a problem that the time resolution is limited by the sampling time T of the discrete data (for this reason, an interpolation circuit is required).

【0009】そこで、この発明の目的は、パケットサイ
ズMを少なくしてもSN比を向上することが可能であ
り、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単であ
り、さらに、サンプリング時間Tによって時間分解能が
制限されず、エリアシングの問題が大きく改善される相
関装置および流れ情報表示装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to improve the SN ratio even if the packet size M is reduced, the processing time is short and the hardware configuration is simple, and the sampling time T allows the time to be shortened. It is an object of the present invention to provide a correlation device and a flow information display device in which the resolution is not limited and the problem of aliasing is greatly improved.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】第1の観点では、この発
明は、サンプリング時間T毎のN個の離散的データで表
された2つの時間域波形p1(n・T),p2(n・
T)の相関値τを生成する相関装置であって、前記時間
域波形p1(n・T),p2(n・T)から周波数域波
形P1(n・Δω),P2(n・Δω)を求めるフーリ
エ変換手段と、前記周波数域波形P1(n・Δω),P
2(n・Δω)からクロススペクトルU(n・Δω)+
j・V(n・Δω)を求めるクロススペクトル演算手段
と、
According to a first aspect, the present invention provides two time-domain waveforms p1 (n · T) and p2 (n · n) represented by N discrete data for each sampling time T.
A correlation device for generating a correlation value τ of T), wherein frequency domain waveforms P1 (n · Δω) and P2 (n · Δω) are converted from the time domain waveforms p1 (n · T) and p2 (n · T). Fourier transforming means to be obtained and the frequency domain waveforms P1 (n · Δω), P
2 (n · Δω) to cross spectrum U (n · Δω) +
cross spectrum calculation means for obtaining j · V (n · Δω),

【0011】[0011]

【数4】 [Equation 4]

【0012】(数4)式により相関値τを算出する自己
相関演算手段とを具備したことを特徴とする相関装置を
提供する。
There is provided a correlating device comprising an autocorrelation calculating means for calculating a correlation value τ by the equation (4).

【0013】第2の観点では、この発明は、超音波探触
子によって得られる被検体からの超音波エコー信号から
流れ情報を抽出し表示する流れ情報表示装置であって、
被検体に第1の超音波パルスを送信し関心部位からの超
音波エコー信号を時間T毎にサンプリングしN個の離散
的データで表された第1の時間域波形p1(n・T)を
得ると共に被検体に第2の超音波パルスを送信し関心部
位からの超音波エコー信号を時間T毎にサンプリングし
N個の離散的データで表された第2の時間域波形p2
(n・T)を得るデータ収集手段と、前記時間域波形p
1(n・T),p2(n・T)から周波数域波形P1
(n・Δω),P2(n・Δω)を求めるフーリエ変換
手段と、前記周波数域波形P1(n・Δω),P2(n
・Δω)からクロススペクトルU(n・Δω)+j・V
(n・Δω)を求めるクロススペクトル演算手段と、前
記クロススペクトルU(n・Δω)+j・V(n・Δ
ω)からクラッタ成分を除去したクロススペクトルU’
(n・Δω)+j・V’(n・Δω)を生成するMTI
フィルタ手段と、
In a second aspect, the present invention is a flow information display device for extracting and displaying flow information from an ultrasonic echo signal from a subject obtained by an ultrasonic probe.
A first ultrasonic pulse is transmitted to the subject, ultrasonic echo signals from the region of interest are sampled at every time T, and a first time-domain waveform p1 (nT) represented by N discrete data is obtained. A second time-domain waveform p2 represented by N discrete data is obtained by transmitting a second ultrasonic pulse to the subject and sampling the ultrasonic echo signal from the region of interest at every time T.
Data collecting means for obtaining (n · T) and the time domain waveform p
Frequency range waveform P1 from 1 (nT) and p2 (nT)
Fourier transform means for obtaining (n · Δω) and P2 (n · Δω), and the frequency range waveforms P1 (n · Δω) and P2 (n
・ Δω) to cross spectrum U (n ・ Δω) + j ・ V
A cross spectrum calculation means for obtaining (n · Δω) and the cross spectrum U (n · Δω) + j · V (n · Δ
Cross spectrum U'with clutter component removed from ω)
MTI that generates (n · Δω) + j · V ′ (n · Δω)
Filter means,

【0014】[0014]

【数5】 (Equation 5)

【0015】(数5)式により相関値τを算出する自己
相関演算手段と、前記相関値τを表示値に換算して画面
に表示する表示手段とを具備したことを特徴とする流れ
情報表示装置を提供する。
Flow information display characterized by comprising autocorrelation calculation means for calculating the correlation value τ by the equation (5) and display means for converting the correlation value τ into a display value and displaying it on the screen. Provide a device.

【0016】[0016]

【作用】上記第1の観点による相関装置では、時間域波
形p1(n・T),p2(n・T)からフーリエ変換手
段により周波数域波形P1(n・Δω),P2(n・Δ
ω)を求める。次に、それら周波数域波形P1(n・Δ
ω),P2(n・Δω)からクロススペクトル演算手段
によりクロススペクトルU(n・Δω)+j・V(n・
Δω)を求める。そして、自己相関演算手段により次式
の演算を行い、相関値τを算出する。
In the correlator according to the first aspect, the frequency domain waveforms P1 (n · Δω) and P2 (n · Δ) are transformed from the time domain waveforms p1 (n · T) and p2 (n · T) by the Fourier transform means.
ω). Next, those frequency range waveforms P1 (n · Δ
ω), P2 (n · Δω) from the cross spectrum U (n · Δω) + j · V (n ·
Δω) is calculated. Then, the correlation value τ is calculated by the calculation of the following equation by the autocorrelation calculating means.

【0017】[0017]

【数6】 (Equation 6)

【0018】これによれば、離散的データの数Nを十分
多くできる(例えば64点)。また、時間域波形に含ま
れる全ての周波数成分を活用できるため、SN比が良
い。また、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単
になる。さらに、サンプリング時間Tによって時間分解
能が制限されることがなく、エリアシングの問題が大き
く改善される。
According to this, it is possible to sufficiently increase the number N of discrete data (for example, 64 points). Moreover, since all the frequency components included in the time domain waveform can be utilized, the SN ratio is good. Further, the processing time is short and the hardware configuration is simple. Furthermore, the sampling time T does not limit the time resolution, and the problem of aliasing is greatly improved.

【0019】上記第2の観点による流れ情報表示装置で
は、データ収集手段により、被検体に第1の超音波パル
スを送信し、関心部位からの超音波エコー信号を時間T
毎にサンプリングし、N個の離散的データで表された第
1の時間域波形p1(n・T)を得る。また、被検体に
第2の超音波パルスを送信し、関心部位からの超音波エ
コー信号を時間T毎にサンプリングし、N個の離散的デ
ータで表された第2の時間域波形p2(n・T)を得
る。次に、前記時間域波形p1(n・T),p2(n・
T)からフーリエ変換手段により周波数域波形P1(n
・Δω),P2(n・Δω)を求める。次に、それら周
波数域波形P1(n・Δω),P2(n・Δω)からク
ロススペクトル演算手段によりクロススペクトルU(n
・Δω)+j・V(n・Δω)を求める。次に、それら
クロススペクトルU(n・Δω)+j・V(n・Δω)
からMTIフィルタ手段によりクラッタ成分を除去し、
クロススペクトルU’(n・Δω)+j・V’(n・Δ
ω)を生成する。そして、自己相関演算手段により次式
の演算を行い、相関値τを算出する。
In the flow information display device according to the second aspect, the data collecting means transmits the first ultrasonic pulse to the subject, and the ultrasonic echo signal from the region of interest is transmitted at the time T.
Each time sampling is performed, a first time domain waveform p1 (n · T) represented by N discrete data is obtained. Also, a second ultrasonic pulse is transmitted to the subject, ultrasonic echo signals from the region of interest are sampled at every time T, and a second time-domain waveform p2 (n) represented by N discrete data is generated.・ Get T). Next, the time domain waveforms p1 (n · T), p2 (n · T)
Frequency domain waveform P1 (n
・ Δω) and P2 (n · Δω) are calculated. Next, the cross spectrum U (n
・ Δω) + j ・ V (n ・ Δω) is calculated. Next, those cross spectra U (n · Δω) + j · V (n · Δω)
The MTI filter means to remove the clutter component from
Cross spectrum U ′ (n · Δω) + j · V ′ (n · Δ
ω) is generated. Then, the correlation value τ is calculated by the calculation of the following equation by the autocorrelation calculating means.

【0020】[0020]

【数7】 (Equation 7)

【0021】これによれば、離散的データの数Nが十分
多いため(例えば64点)、2発の超音波パルス(パケ
ットサイズM=2)でもSN比が悪くならず、MTIフ
ィルタのタップ(tap)数を多くする(例えば30)
ことが可能で、高性能なMTIフィルタリングにつなが
る。また、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単
になる。さらに、サンプリング時間Tによって時間分解
能が制限されることがなく、エリアシングの問題が大き
く改善される。
According to this, since the number N of discrete data is sufficiently large (for example, 64 points), the SN ratio does not deteriorate even with two ultrasonic pulses (packet size M = 2), and the tap of the MTI filter ( increase the number of taps (for example, 30)
Is possible and leads to high performance MTI filtering. Further, the processing time is short and the hardware configuration is simple. Furthermore, the sampling time T does not limit the time resolution, and the problem of aliasing is greatly improved.

【0022】[0022]

【実施例】以下、図に示す実施例を用いてこの発明をさ
らに詳しく説明する。なお、これによりこの発明が限定
されるものではない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in more detail with reference to the embodiments shown in the drawings. The present invention is not limited to this.

【0023】−実施例1− 図1は、この発明の実施例1の相関装置100のブロッ
ク図である。この相関装置100は、フーリエ変換部1
と、複素共役部2と、複素乗算部3と、自己相関器4と
を具備している。フーリエ変換部1は、サンプリング時
間T毎のN個の離散的データで表された2つの時間域波
形p1(n・T),p2(n・T)が入力されると、そ
れらをそれぞれフーリエ変換し、周波数域波形P1(n
・Δω),P2(n・Δω)を出力する。ここで、n=
1〜N,Δω=2π/(N・T)である。
First Embodiment FIG. 1 is a block diagram of a correlation device 100 according to the first embodiment of the present invention. The correlator 100 includes a Fourier transform unit 1
, A complex conjugating unit 2, a complex multiplying unit 3, and an autocorrelator 4. When the two time-domain waveforms p1 (nT) and p2 (nT) represented by N discrete data for each sampling time T are input, the Fourier transform unit 1 respectively Fourier transforms them. Frequency domain waveform P1 (n
・ Δω) and P2 (n · Δω) are output. Where n =
1 to N, Δω = 2π / (N · T).

【0024】複素共役部2は、前記周波数域波形P1
(n・Δω)が入力されると、それと共役の周波数域波
形P1*(n・Δω)を出力する。複素乗算部3は、前
記周波数域波形P1*(n・Δω)と前記共役の周波数域
波形P2(n・Δω)を乗算し、クロススペクトルU
(n・Δω)+j・V(n・Δω)を出力する。なお、 P1(n・Δω)=Re1(n・Δω)+j・Ig1(n・Δω) P2(n・Δω)=Re2(n・Δω)+j・Ig2(n・Δω) のとき、 P1*(n・Δω)=Re1(n・Δω)−j・Ig1(n・Δω) であり、 U(n・Δω)=Re1(n・Δω)・Re2(n・Δω)+Ig1(n・Δ
ω)・Ig2(n・Δω) V(n・Δω)=Re1(n・Δω)・Ig2(n・Δω)−Re2(n・Δ
ω)・Ig1(n・Δω) である。自己相関器4は、次式により相関値τを算出
し、出力する。
The complex conjugating unit 2 has the frequency domain waveform P1.
When (n · Δω) is input, the frequency domain waveform P1 * (n · Δω) conjugate with it is output. The complex multiplication unit 3 multiplies the frequency range waveform P1 * (n · Δω) by the conjugate frequency range waveform P2 (n · Δω) to obtain the cross spectrum U.
(N · Δω) + j · V (n · Δω) is output. When P1 (n · Δω) = Re1 (n · Δω) + j · Ig1 (n · Δω) P2 (n · Δω) = Re2 (n · Δω) + j · Ig2 (n · Δω), P1 * ( n · Δω) = Re1 (n · Δω) −j · Ig1 (n · Δω), and U (n · Δω) = Re1 (n · Δω) · Re2 (n · Δω) + Ig1 (n · Δ)
ω) ・ Ig2 (n ・ Δω) V (n ・ Δω) = Re1 (n ・ Δω) ・ Ig2 (n ・ Δω) -Re2 (n ・ Δ
ω) · Ig1 (n · Δω). The autocorrelator 4 calculates and outputs the correlation value τ by the following equation.

【0025】[0025]

【数8】 (Equation 8)

【0026】図2に示すように、自己相関器4の入力が
周波数周期ωoの周波数域波形U(n)+j・V(n)
を周波数Δω毎にサンプリングした離散的データである
とき、自己相関器4の出力は周波数周期ωoの逆数すな
わち時間の相関値τとなる。例えば、時間域波形p1
(n・T)を遅れ時間Tdだけ遅らせたものが時間域波
形p2(n・T)であるとき、相関値τ=Tdとなる。
As shown in FIG. 2, the input of the autocorrelator 4 is the frequency domain waveform U (n) + j · V (n) of the frequency period ωo.
Is discrete data sampled for each frequency Δω, the output of the autocorrelator 4 is the reciprocal of the frequency period ωo, that is, the time correlation value τ. For example, the time domain waveform p1
When the time domain waveform p2 (n · T) is obtained by delaying (n · T) by the delay time Td, the correlation value τ = Td.

【0027】以上の相関装置100によれば、離散的デ
ータの数Nが十分多いため、SN比が良い。また、直交
検波部を用いないから、時間域波形p1(n・T),p
2(n・T)に含まれる全ての周波数成分を活用するこ
とが出来る。また、処理時間が短く且つハードウエア構
成が簡単になる。さらに、サンプリング時間Tによって
時間分解能が制限されることがなく、エリアシングの問
題が大きく改善される。
According to the above correlation device 100, the number N of discrete data is sufficiently large, so that the SN ratio is good. Further, since the quadrature detector is not used, the time domain waveforms p1 (nT), p
All frequency components contained in 2 (n · T) can be utilized. Further, the processing time is short and the hardware configuration is simple. Furthermore, the sampling time T does not limit the time resolution, and the problem of aliasing is greatly improved.

【0028】−実施例2− 図3は、この発明の実施例2の流れ情報表示装置200
を示すブロック図である。この流れ情報表示装置200
では、超音波探触子11,送受信器12およびA/D変
換器13で、被検体に第1の超音波パルスを送信し、関
心部位からの超音波エコー信号を時間T毎にサンプリン
グし、N個の離散的データで表された第1の時間域波形
p1(n・T)を得て、切換スイッチ14を介し、第1
のメモリ15aに記憶する。また、時間間隔Tp(例え
ば1ms)後に、被検体に第2の超音波パルスを送信
し、関心部位からの超音波エコー信号を時間T毎にサン
プリングし、N個の離散的データで表された第2の時間
域波形p2(n・T)を得て、切換スイッチ14を介
し、第2のメモリ15bに記憶する。ここで、第1の時
間域波形p1(n・T)を、 p1(n・T)=p(n・T) とし、時間間隔Tpの間に関心部位が超音波探触子11
より遠くなる方向に動いたとすると、第2の時間域波形
p2(n・T)は、 p2(n・T)=α・p(n・T+Td) で表される。なお、αは動いた距離に応じた減衰比,T
dは動いた距離に応じた遅れ時間である。
Second Embodiment FIG. 3 is a flow information display device 200 according to the second embodiment of the present invention.
FIG. This flow information display device 200
Then, the ultrasonic probe 11, the transmitter / receiver 12, and the A / D converter 13 transmit the first ultrasonic pulse to the subject, sample the ultrasonic echo signal from the region of interest at each time T, The first time-domain waveform p1 (n · T) represented by N discrete data is obtained, and the first time-domain waveform p1 (n · T)
Memory 15a. Further, after the time interval Tp (for example, 1 ms), the second ultrasonic pulse is transmitted to the subject, the ultrasonic echo signal from the region of interest is sampled at every time T, and is represented by N discrete data. The second time domain waveform p2 (n · T) is obtained and stored in the second memory 15b via the changeover switch 14. Here, the first time domain waveform p1 (n · T) is set to p1 (n · T) = p (n · T), and the region of interest is the ultrasonic probe 11 during the time interval Tp.
If it moves in a direction further away, the second time domain waveform p2 (n · T) is expressed by p2 (n · T) = α · p (n · T + Td). Where α is the damping ratio according to the distance moved, T
d is the delay time according to the distance moved.

【0029】演算器16は、前記第1のメモリ15aか
ら第1の時間域波形p1(n・T)を読み出し、フーリ
エ変換して、第1の周波数域波形P1(n・Δω)を求
める。また、前記第2のメモリ15Bから第2の時間域
波形p2(n・T)を読み出し、フーリエ変換して、第
2の周波数域波形P2(n・Δω)を求める。次に、そ
れら周波数域波形P1(n・Δω),P2(n・Δω)
からクロススペクトルU(n・Δω)+j・V(n・Δ
ω)を算出し、出力する。
The computing unit 16 reads the first time domain waveform p1 (n · T) from the first memory 15a and Fourier transforms it to obtain a first frequency domain waveform P1 (n · Δω). Further, the second time domain waveform p2 (n · T) is read from the second memory 15B and subjected to Fourier transform to obtain the second frequency domain waveform P2 (n · Δω). Next, those frequency range waveforms P1 (n · Δω) and P2 (n · Δω)
To cross spectrum U (n · Δω) + j · V (n · Δ
ω) is calculated and output.

【0030】MTIフィルタ17a,17bは、前記ク
ロススペクトルU(n・Δω)+j・V(n・Δω)か
らクラッタ成分を除去し、クロススペクトルU’(n・
Δω)+j・V’(n・Δω)を出力する。データ数N
を多くすると、MTIフィルタのタップ数を増やすこと
が出来るので、それによりフィルタ性能を向上すること
が出来る。自己相関器4は、次式により相関値τを算出
し、出力する。この相関値τは、前記遅れ時間Tdに等
しくなる。
The MTI filters 17a and 17b remove clutter components from the cross spectrum U (n · Δω) + j · V (n · Δω) to obtain the cross spectrum U ′ (n ·
Δω) + j · V ′ (n · Δω) is output. Number of data N
By increasing the number of taps, the number of taps of the MTI filter can be increased, so that the filter performance can be improved. The autocorrelator 4 calculates and outputs the correlation value τ by the following equation. This correlation value τ becomes equal to the delay time Td.

【0031】[0031]

【数9】 [Equation 9]

【0032】DSC19は、前記相関値τを表示値に換
算し、モニタ20の画面に表示する。例えば、2次元に
分布した多数の関心部位からそれぞれ相関値τを得て、
それら相関値τを輝度×カラーに変換し、画面に2次元
分布させて表示すれば、CFM画像となる。以上の流れ
情報表示装置100では、演算器16および自己相関器
4が、相関装置として働いている。
The DSC 19 converts the correlation value τ into a display value and displays it on the screen of the monitor 20. For example, the correlation value τ is obtained from each of a number of two-dimensionally distributed regions of interest,
A CFM image is obtained by converting the correlation value τ into luminance × color and displaying it in a two-dimensional distribution on the screen. In the above flow information display device 100, the calculator 16 and the autocorrelator 4 function as a correlator.

【0033】図4は、第1の時間域波形p1(n・T)
および第2の時間域波形p2(n・T)の例示図であ
る。第1の時間域波形p1(n・T)は、振幅比が1
0:1のクラッタ成分を表わすパルスと信号成分を表わ
すパルスとを0.44μsだけ時間をずらせて合成した
波形である。第2の時間域波形p2(n・T)は、振幅
比が10:1のクラッタ成分を表わすパルスと信号成分
を表わすパルスとを2.22μsだけ時間をずらせて合
成した波形である。サンプリング時間T=0.05μ
s、データ数N=128である。
FIG. 4 shows the first time domain waveform p1 (n · T).
It is an illustration figure of the 2nd time domain waveform p2 (nT). The amplitude ratio of the first time-domain waveform p1 (n · T) is 1
This is a waveform in which a pulse representing a 0: 1 clutter component and a pulse representing a signal component are combined with a time shift of 0.44 μs. The second time domain waveform p2 (n · T) is a waveform in which a pulse representing a clutter component having an amplitude ratio of 10: 1 and a pulse representing a signal component are combined with a time shift of 2.22 μs. Sampling time T = 0.05μ
s, the number of data N = 128.

【0034】図5は、第1の周波数域波形P1(n・Δ
ω)の実部Re1(n・Δω)および虚部Ig1(n・
Δω)と第2の周波数域波形P2(n・Δω)の実部R
e2(n・Δω)および虚部Ig2(n・Δω)の例示
図である。これらは、図4の時間域波形p1(n・
T),p2(n・T)をフーリエ変換して得られた波形
である。図6は、クロススペクトルU(n・Δω)+j
・V(n・Δω)の例示図である。これは、図5の第1
の周波数域波形P1(n・Δω)および第2の周波数域
波形P2(n・Δω)から算出されたものである。図7
は、クロススペクトルU’(n・Δω)+j・V’(n
・Δω)の例示図である。これは、図6のクロススペク
トルU(n・Δω)+j・V(n・Δω)から0.90
μs以下の時間ずれ成分をMTIフィルタでカットした
ものである。図7のクロススペクトルU’(n・Δω)
+j・V’(n・Δω)から前記(数9)式により相関
値τを求めると、τ=2.27μsが得られた。
FIG. 5 shows the first frequency range waveform P1 (n.Δ
ω) real part Re1 (n · Δω) and imaginary part Ig1 (n ·
Δω) and the real part R of the second frequency domain waveform P2 (n · Δω)
It is an illustration figure of e2 (n * (DELTA) (omega)) and imaginary part Ig2 (n * (DELTA) (omega)). These are the time domain waveforms p1 (n
T) and p2 (n · T) are Fourier-transformed waveforms. FIG. 6 shows the cross spectrum U (n · Δω) + j
It is an illustration figure of V (n * (DELTA) (omega)). This is the first of FIG.
Is calculated from the frequency range waveform P1 (n · Δω) and the second frequency range waveform P2 (n · Δω). Figure 7
Is the cross spectrum U ′ (n · Δω) + j · V ′ (n
It is an illustration figure of ((DELTA) (omega)). This is 0.90 from the cross spectrum U (n · Δω) + j · V (n · Δω) in FIG.
The time shift component of μs or less is cut by the MTI filter. Cross spectrum U ′ (n · Δω) of FIG.
When the correlation value τ was calculated from + j · V ′ (n · Δω) by the equation (9), τ = 2.27 μs was obtained.

【0035】以上の流れ情報表示装置200によれば、
離散的データの数Nが十分多いため、2発の超音波パル
ス(パケットサイズM=2)でもSN比が悪くならな
い。また、直交検波部を用いないから、超音波エコー信
号に含まれる全ての周波数成分を活用することが出来
る。また、処理時間が短く且つハードウエア構成が簡単
になる。さらに、サンプリング時間Tによって時間分解
能が制限されることがなく、エリアシングの問題が大き
く改善される。
According to the above flow information display device 200,
Since the number N of discrete data is sufficiently large, the SN ratio does not deteriorate even with two ultrasonic pulses (packet size M = 2). Further, since the quadrature detection unit is not used, all frequency components contained in the ultrasonic echo signal can be utilized. Further, the processing time is short and the hardware configuration is simple. Furthermore, the sampling time T does not limit the time resolution, and the problem of aliasing is greatly improved.

【0036】−他の実施例− 実施例1および実施例2では超音波パルスを2発だけ送
信する場合を想定したが、3発以上を送信し、相関値τ
の平均を求めてもよい。例えば、4発を送信し、1番目
と2番目の超音波パルスから得た離散的データに3番目
と4番目の超音波パルスから得た離散的データを結合
し、データ数Nを増やして、MTIフィルタに入るデー
タ数を増やしてもよい。
-Other Embodiments-In Embodiments 1 and 2, it is assumed that only two ultrasonic pulses are transmitted, but three or more ultrasonic pulses are transmitted, and the correlation value τ
You may obtain the average of. For example, transmitting four shots, combining the discrete data obtained from the first and second ultrasonic pulses with the discrete data obtained from the third and fourth ultrasonic pulses, increasing the number N of data, The number of data that enters the MTI filter may be increased.

【0037】[0037]

【発明の効果】この発明の相関装置によれば、離散的デ
ータの数Nが十分多いため、SN比が良い。また、直交
検波部を用いないから、時間域波形に含まれる全ての周
波数成分を活用することが出来る。また、処理時間が短
く且つハードウエア構成が簡単になる。さらに、サンプ
リング時間Tによって時間分解能が制限されることがな
く、エリアシングの問題が大きく改善される。
According to the correlation device of the present invention, the number N of discrete data is sufficiently large, so that the SN ratio is good. Further, since the quadrature detection unit is not used, all frequency components included in the time domain waveform can be utilized. Further, the processing time is short and the hardware configuration is simple. Furthermore, the sampling time T does not limit the time resolution, and the problem of aliasing is greatly improved.

【0038】また、この発明の流れ情報表示装置によれ
ば、パケットサイズを少なくしてもSN比が悪くならな
いので、時間分解能を向上できる。また、超音波エコー
信号に含まれる全ての周波数成分を活用することが出来
るので、測定精度を向上できる。また、処理時間が短く
且つハードウエア構成が簡単になる。さらに、サンプリ
ング時間Tによって時間分解能が制限されることがな
く、エリアシングの問題が大きく改善される。
Further, according to the flow information display device of the present invention, the SN ratio does not deteriorate even if the packet size is reduced, so that the time resolution can be improved. Moreover, since all the frequency components included in the ultrasonic echo signal can be utilized, the measurement accuracy can be improved. Further, the processing time is short and the hardware configuration is simple. Furthermore, the sampling time T does not limit the time resolution, and the problem of aliasing is greatly improved.

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

【図1】この発明の実施例1の相関装置のブロック図で
ある。
FIG. 1 is a block diagram of a correlation device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施例1の相関装置における自己相関器の機能
を示す概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the function of an autocorrelator in the correlation device of the first embodiment.

【図3】この発明の実施例2の流れ情報表示装置のブロ
ック図である。
FIG. 3 is a block diagram of a flow information display device according to a second embodiment of the present invention.

【図4】第1の時間域波形および第2の時間域波形の例
示図である。
FIG. 4 is an exemplary diagram of a first time domain waveform and a second time domain waveform.

【図5】第1の周波数域波形の実部および虚部と第2の
周波数域波形の実部および虚部の例示図である。
FIG. 5 is an exemplary diagram of a real part and an imaginary part of a first frequency range waveform and a real part and an imaginary part of a second frequency range waveform.

【図6】クロススペクトルの例示図である。FIG. 6 is an exemplary diagram of a cross spectrum.

【図7】クラッタ成分を除去したクロススペクトルの例
示図である。
FIG. 7 is an exemplary diagram of a cross spectrum from which a clutter component has been removed.

【図8】従来の流れ情報表示装置のブロック図である。FIG. 8 is a block diagram of a conventional flow information display device.

【図9】図8の流れ情報表示装置における自己相関器の
機能を示す概念図である。
9 is a conceptual diagram showing the function of an autocorrelator in the flow information display device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 相関装置 1 フーリエ変換部 2 複素共役部 3 複素乗算部 4 自己相関部 200,700 流れ情報表示装置 11 超音波探触子 12 送受信器 13,75a,75b A/D変換器 14 切換スイッチ 15a,15b,76a,76b メモリ 16 演算器 17a,17b MTIフィルタ 19 DSC 20 CRT 74 直交検波部 100 Correlator 1 Fourier Transform Part 2 Complex Conjugate Part 3 Complex Multiplier Part 4 Auto Correlation Part 200,700 Flow Information Display Device 11 Ultrasonic Probe 12 Transceiver 13, 75a, 75b A / D Converter 14 Changeover Switch 15a, 15b, 76a, 76b memory 16 arithmetic unit 17a, 17b MTI filter 19 DSC 20 CRT 74 quadrature detector

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01S 15/89 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location G01S 15/89

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 サンプリング時間T毎のN個の離散的デ
ータで表された2つの時間域波形p1(n・T),p2
(n・T)の相関値τを生成する相関装置であって、 前記時間域波形p1(n・T),p2(n・T)から周
波数域波形P1(n・Δω),P2(n・Δω)を求め
るフーリエ変換手段と、前記周波数域波形P1(n・Δ
ω),P2(n・Δω)からクロススペクトルU(n・
Δω)+j・V(n・Δω)を求めるクロススペクトル
演算手段と、 【数1】 (数1)式により相関値τを算出する自己相関演算手段
とを具備したことを特徴とする相関装置。
1. Two time-domain waveforms p1 (n · T) and p2 represented by N discrete data for each sampling time T.
A correlation device for generating a correlation value τ of (n · T), wherein frequency domain waveforms P1 (n · Δω) and P2 (n · T) are obtained from the time domain waveforms p1 (n · T) and p2 (n · T). Fourier transform means for obtaining Δω) and the frequency domain waveform P1 (n · Δ)
ω), P2 (n · Δω) from the cross spectrum U (n ·
Cross spectrum calculation means for obtaining Δω) + j · V (n · Δω), and A correlation device comprising: an autocorrelation calculation means for calculating a correlation value τ by the formula (1).
【請求項2】 超音波探触子によって得られる被検体か
らの超音波エコー信号から流れ情報を抽出し表示する流
れ情報表示装置であって、 被検体に第1の超音波パルスを送信し関心部位からの超
音波エコー信号を時間T毎にサンプリングしN個の離散
的データで表された第1の時間域波形p1(n・T)を
得ると共に被検体に第2の超音波パルスを送信し関心部
位からの超音波エコー信号を時間T毎にサンプリングし
N個の離散的データで表された第2の時間域波形p2
(n・T)を得るデータ収集手段と、前記時間域波形p
1(n・T),p2(n・T)から周波数域波形P1
(n・Δω),P2(n・Δω)を求めるフーリエ変換
手段と、前記周波数域波形P1(n・Δω),P2(n
・Δω)からクロススペクトルU(n・Δω)+j・V
(n・Δω)を求めるクロススペクトル演算手段と、前
記クロススペクトルU(n・Δω)+j・V(n・Δ
ω)からクラッタ成分を除去したクロススペクトルU’
(n・Δω)+j・V’(n・Δω)を生成するMTI
フィルタ手段と、 【数2】 (数2)式により相関値τを算出する自己相関演算手段
と、前記相関値τを表示値に換算して画面に表示する表
示手段とを具備したことを特徴とする流れ情報表示装
置。
2. A flow information display device for extracting and displaying flow information from an ultrasonic echo signal from an object obtained by an ultrasonic probe, wherein the first ultrasonic pulse is transmitted to the object. The ultrasonic echo signal from the site is sampled at every time T to obtain the first time-domain waveform p1 (n · T) represented by N discrete data, and the second ultrasonic pulse is transmitted to the subject. A second time-domain waveform p2 represented by N discrete data obtained by sampling the ultrasonic echo signal from the region of interest at every time T
Data collecting means for obtaining (n · T) and the time domain waveform p
Frequency range waveform P1 from 1 (nT) and p2 (nT)
Fourier transform means for obtaining (n · Δω) and P2 (n · Δω), and the frequency range waveforms P1 (n · Δω) and P2 (n
・ Δω) to cross spectrum U (n ・ Δω) + j ・ V
A cross spectrum calculation means for obtaining (n · Δω) and the cross spectrum U (n · Δω) + j · V (n · Δ
Cross spectrum U'with clutter component removed from ω)
MTI that generates (n · Δω) + j · V ′ (n · Δω)
Filter means, and A flow information display device comprising: an autocorrelation calculation means for calculating a correlation value τ by the equation (2) and a display means for converting the correlation value τ into a display value and displaying it on a screen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2017161499A (en) * 2015-12-21 2017-09-14 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company Composite inspection

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