脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統，所述方法包括：S1、在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應的IQ信號，以組成每個回波信號對應的IQ信號序列；S2、在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；S3、在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列；S4、分別獲取每組濾波變換序列對應的復數包絡，根據每組濾波變換序列對應的復數包絡獲得總包絡信號，以用于最終的頻譜顯示。本發明的脈沖多普勒壁濾波方法及處理系統，可以準確濾除低速雜波運動信息，提高了超聲成像設備的方便性和使用效率，提升了超聲圖像的質量。
【專利說明】
脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統
技術領域
[0001]本發明屬于醫療超聲技術領域，主要涉及一種脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統。
【背景技術】
[0002]超聲成像因其無創性、實時性、操作方便、價格便宜等諸多優勢，使其成為臨床上應用最為廣泛的輔助診斷的手段之一。其中，脈沖多普勒成像能方便快捷地測出血流的具體流速，在臨床診斷中成為某些病癥的判斷標準。
[0003]脈沖多普勒是根據多普勒效應，從超聲回波信號中檢測出多普勒頻移，從而計算出血流速度。超聲回波信號主要由三部分構成:人體組織反射引起的高強度雜波分量，血流散射子產生的血流多普勒分量，還有系統的熱噪聲。其中雜波分量的強度比血流信號要強很多，所以在頻譜分析過程中，需要用壁濾波器對雜波分量進行有效的抑制，所以壁濾波的設計就顯得非常重要。
[0004]目前壁濾波方法是在慢時間方向，對正交解調后的IQ數據進行高通濾波，從而去除掉低頻多普勒分量。常用的壁濾波器有:低階FIR型濾波器、IIR型濾波器和多項式回歸濾波器。在這些濾波器中，投影初始化IIR濾波器和多項式回歸濾波器的性能具有阻帶衰減大、過渡帶窄和不損失數據等優點，其中投影初始化IIR濾波器的阻帶截止頻率更為靈活多變。
[0005]根據多普勒效應，散射子運動的速度導致的在慢時間方向的頻移帶寬取決于速度大小和信號帶寬。當脈沖多普勒采用門較大，此時發射信號較長，帶寬較窄，如果組織和血管壁靜止或以較慢的速度運動時，在慢時間方向上，傳統的濾波器能獲取較好的濾波效果；但當組織運動較快，或者采樣門較小發射信號帶寬較寬時，雜波分量的頻移帶寬就容易和血流的頻移帶寬重合，這就導致傳統的濾波器很難有效去除雜波信號。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種脈沖多普勒壁濾波處理方法及處理系統。
[0007]為了實現上述發明目的之一，本發明一實施方式的脈沖多普勒壁濾波處理方法，所述方法包括以下步驟:S1、在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應的IQ信號，以組成每個回波信號對應的IQ信號序列；
52、在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；
53、在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列；
54、分別獲取每組濾波變換序列對應的復數包絡，根據每組濾波變換序列對應的復數包絡獲得總包絡信號，以用于最終的頻譜顯示。
[0008]作為本發明一實施方式的進一步改進，所述步驟S2具體包括:
預設M個存儲空間，每個存儲空間存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列；
分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數據，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。
[0009]作為本發明一實施方式的進一步改進，所述步驟S3具體包括:
P1、分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數據，組成M組濾波前變換序列；
P2、根據預設的速度閾值、初始發射信號的重復掃查頻率、初始發射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬，獲取所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率；
P3、根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器；
使用所述快時間濾波器分別對M組濾波前變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。
[0010]作為本發明一實施方式的進一步改進，所述步驟P3具體包括:
根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬之間的數值關系，設計所述快時間濾波器的系數，將M組濾波前變換序列分別經過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。
[0011]作為本發明一實施方式的進一步改進，所述步驟P3具體包括:
分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列；
分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬和所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O;
對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
[0012]為了實現上述發明目的之一，本發明一實施方式提供一種脈沖多普勒壁濾波處理系統，所述系統包括:門采樣模塊，用于在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應的IQ信號，以組成每個回波信號對應的IQ信號序列；
慢時間處理模塊，用于在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；
快時間處理模塊，用于在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列；
輸出模塊，用于分別獲取每組濾波變換序列對應的復數包絡，根據每組濾波變換序列對應的復數包絡獲得總包絡信號，以用于最終的頻譜顯示。
[0013]作為本發明一實施方式的進一步改進，所述慢時間處理模塊還用于:
預設M個存儲空間，每個存儲空間存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列；
分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數據，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。
[0014]作為本發明一實施方式的進一步改進，所述快時間處理模塊還用于:
分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數據，組成M組濾波前變換序列； 根據預設的速度閾值、初始發射信號的重復掃查頻率、初始發射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬，獲取所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率；
根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器；
使用所述快時間濾波器分別對M組濾波前變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。
[0015]作為本發明一實施方式的進一步改進，所述快時間處理模塊具體用于:
根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬之間的數值關系，設計所述快時間濾波器的系數，將M組濾波前變換序列分別經過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。。
[0016]作為本發明一實施方式的進一步改進，所述快時間處理模塊具體用于:
分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列；
分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬和所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O;
對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
[0017]與現有技術相比，本發明的脈沖多普勒壁濾波方法及處理系統，通過對IQ信號在慢時間方向做快速傅里葉變換獲得其頻移分布，以獲得對于每個頻移和截止速度對應的信號頻率分量，根據該頻率分量計算在基帶IQ信號上的截止頻率，從而通過在快時間方向進行該截止頻率的濾波處理，準確濾除低速雜波運動信息，本發明的脈沖多普勒壁濾波處理方法不僅有效去除了低于速度閾值散射子的運動信息，同時有效保持了高于速度閾值的散射子信息，提高了超聲成像設備的方便性和使用效率，提升了超聲圖像的質量。
【附圖說明】
[0018]圖1是傳統的成像系統的整體模塊示意圖；
圖2是傳統的脈沖多普勒壁濾波處理系統的模塊示意圖圖3是本發明一實施方式中脈沖多普勒壁濾波處理方法的流程示意圖；
圖4是本發明一實施方式中脈沖多普勒壁濾波處理系統的模塊示意圖；
圖5A、圖5B是本發明一具體示例中分別采用傳統的脈沖多普勒壁濾波處理方法與本發明的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的二維FFT分布圖的對比示意圖；
圖5C、圖5D是本發明一具體示例中分別采用傳統的脈沖多普勒壁濾波處理方法與本發明的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的速度譜圖的對比示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下將結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式并不限制本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護范圍內。
[0020]需要說明的是，本發明主要應用于超聲設備，相應的，所述待測物可為待測組織，在此不做詳細贅述。
[0021]結合圖1所示，多普勒成像系統的模塊示意圖;脈沖多普勒壁濾波過程中；
通過探頭向組織中發射脈沖信號，所述脈沖信號經組織中反射形成超聲信號經由探頭換能器的不同基元轉變為電模擬信號，通過前放模塊放大，再由A/D數模轉換模塊轉換為數字信號;各個不同基元的數字信號經過波束合成模塊，合成為射頻信號;射頻信號經過固定頻率的正交解調后，將正交解調結果I/Q信號送入相應的處理模塊。
[0022]上述脈沖多普勒壁濾波過程中；發射脈沖信號的掃查重復頻率PRF、發射中心頻率fO為系統預設數值，對數字信號進行波束合成過程中，需要通過低通濾波器做正交解調，所述低通濾波器的解調帶寬B_iq也為系統預設閾值。
[0023]結合圖2所示，傳統的脈沖多普勒(PW)模式成像需經過如下過程:
在門門采樣模塊中，將在采樣門里的信號采樣點截出，再將截出的所有采樣點求平均，送入后面的壁濾波模塊，壁濾波一般為高通濾波器，主要用來在慢時間方向上慮除信號中低速運動的組織信號，傳統方法有低階FIR型濾波器、IIR型濾波器和多項式回歸濾波器。在這些濾波器中，投影初始化IIR濾波器和多項式回歸濾波器的性能具有阻帶衰減大、過渡帶窄和不損失數據等優點，其中投影初始化IIR濾波器的阻帶截止頻率更為靈活多變。壁濾波后的信號，就送入后面的FFT能量計算模塊和雙聲道分離模塊。
[0024]FFT能量計算模塊，對壁濾波后的信號做快速傅里葉變換(FFT)，獲得每個頻移分量的能量大小，再通過動態范圍壓縮模塊進行對數壓縮，最后進行頻譜顯示。
[0025]雙聲道分離模塊主要將信號的正負頻譜進行左右聲道分離，再經過速率轉化為系統聲卡所需的采樣率，最后進行音頻播放。
[0026]結合圖3所示，圖3為本發明一實施方式中脈沖多普勒壁濾波處理方法的流程圖，所述方法包括:
51、在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應的IQ信號，以組成每個回波信號對應的IQ信號序列；
本發明一具體示例中，為了方便描述，將每條回波信號上N個采樣點分別對應的IQ信號分別以IQ(x，y)表示，所述(x，y)表示采樣點的坐標。
[0027]通常情況下，根據采樣門大小在相應的回波信號上進行采樣，所述采樣門大小以SV表示。
[0028]相應的，對于第i個回波信號，i為正整數，其對應的IQ信號序列可表示為: {IQ(l，i)，IQ(2，i)，IQ(3，i)，‘-.1Q(N，i)}
其中，N = 2*SV/c*fs，fs為采樣頻率。
[0029]進一步的，本發明一實施方式中，所述方法還包括:
52、在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。
[0030]本發明一具體示例中，預設M個存儲空間，每個存儲空間用于存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列；當M個存儲空間全部存儲數據后，下一個IQ信號序列需等待最前端存儲空間中的IQ信號序列輸出或清除后，再進行存儲。
[0031]本發明【具體實施方式】中，在慢時間方向上，選取M組IQ信號序列做FFT變換，
M組IQ信號序列依次為:{ IQ(l，i)，IQ(2，i)，IQ(3，i)，‘-，IQ(N，i)}
{ IQ(l，i+l)，IQ(2，i+l)，IQ(3，i+l)，...，IQ(N，i+l)}
{ IQ(l，i+2)，IQ(2，i+2)，IQ(3，i+2)，"_，IQ(N，i+2)}
{ IQ(I，i+M-1)，IQ(2，i+M-1)，IQ(3，i+M-1)，...，IQ(N,i+M_l)}
分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數據，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；
相應的，組成的N組慢時間序列依次為:
{ IQ(l，i)，IQ(l，i+l)，IQ(l，i+2)，."，IQ(l，i+M-l)}
{ IQ(2，i)，IQ(2，i+l)，IQ(2，i+2)，‘"，IQ(2，i+M-l)}
{ IQ(3，i)，IQ(3，i+l)，IQ(3，i+2)，‘"，IQ(3，i+M-l)}
{ IQ(N，i)，IQ(N，i+l)，IQ(N，i+2)，‘"，IQ(N，i+M-l)}
對上述N組慢時間變化序列做FFT變換后，獲得N組FFT變化序列依次為:
{ IQ_fft(l,i),IQ_fft(l,i+l),IQ_fft(l,i+2),---,IQ_fft(l,i+M-l)}
{ IQ_fft(2,i),IQ_fft(2,i+l),IQ_fft(2,i+2),---,IQ_fft(2,i+M-1)}
{ IQ_fft(3,i),IQ_fft(3,i+l),IQ_fft(3,i+2),---,IQ_fft(3,i+M-1)}
{ IQ_fft(N,i),IQ_fft(N,i+l),IQ_fft(N,i+2),---,IQ_fft(N,i+M-l)}
進一步的，本發明一實施方式中，所述方法還包括:
S3、在快時間方向上，分別對對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。
[0032]所述步驟S3具體包括:
P1、分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數據，組成M組濾波前變換序列；
本發明【具體實施方式】中，獲得的M組濾波前變換序列依次為:
{ IQ_fft(l,i),IQ_fft(2,i),IQ_fft(3,i),---,IQ_fft(N,i)}
{ IQ_fft(l,i+l),IQ_fft(2,i+l),IQ_fft(3,i+l),---,IQ_fft(N,i+l)}
{ IQ_fft(l,i+2),IQ_fft(2,i+2),IQ_fft(3,i+2),---,IQ_fft(N,i+2)}
{ IQ_fft(l,i+M-l),IQ_fft(2,i+M-l),IQ_fft(3,i+M-l),---,IQ_fft(N,i+M-l)}
進一步的，所述步驟S3還包括:
P2、根據預設的速度閾值、初始發射信號的重復掃查頻率、初始發射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬，獲取所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率。
[0033]本發明一具體示例中，所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率frej(i)表示， frej(i) = max( (1-l)/M*PRF*c/(2*abs(Vrej))-fO，_B_iq/2)
其中，PRF表示初始發射信號的重復掃查頻率，Vrej表示預設速度閾值，f0表示初始發射信號的中心頻率，B_iq/2表示對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬，abs()表示取絕對值，max()表示取兩者較大值。
[0034]進一步的，所述步驟S3還包括:
P3、根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器；
本發明其中一種實施方式中，在快時間方向上，對M組濾波前變換序列做時域濾波處理。
[0035]根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬之間的數值關系，設計所述快時間濾波器的系數。
[0036]若frej(i)不等于_B_iq/2，
則快時間濾波器的上截止頻率B_hp和下截止頻率B_lp分別為:
Bp_lp = -B_iq/2;
Bp_hp = frej(i);
若frej(i)等于_B_iq/2，
則所述快時間濾波器的系數為O。
[0037]進一步的，將M組濾波前變換序列分別經過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。
[0038]所述M組濾波變換序列依次為:
{IQ_fft_f ilterd(I,i),ilterd(2,i),ilterd(3,i)，...，IQ_fft_f ilterd(N,i)}
{IQ_fft_filterd(l，i+1)，ilterd(2，i+1)，IQ_fft_filterd(3,i+1)，...，IQ_fft_filterd(N, i+1)}
{IQ_fft_filterd(l,i+2)，IQ_fft_filterd(2,i+2)，IQ_fft_filterd(3,i+2)，...，IQ_fft_filterd(N, i+2)}
{IQ_fft_filterd(l，i+M-1)，ilterd(2,i+M-1)，IQ_fft_filterd(3,i+M-1)，...，IQ_fft_filterd(N，i+M-1)}
本發明另一種實施方式中，在快時間方向上，對M組濾波前變換序列做頻域濾波處理。
[0039]分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列；所述M組濾波前FFT變換序列依次為:
{IQ_fft_fast_fft(I，i)，IQ_fft_fast_fft(2，i)，IQ_fft_fast_fft(3，i)，…，IQ_fft_fast_fft(N,i)}
{IQ_fft_fast_fft(l,i+1),IQ_fft_fast_fft(2,i+1),IQ_fft_fast_fft(3,i+1)，...，IQ_fft_fast_fft(N, i+1)}
{IQ_fft_fast_fft(l,i+2),IQ_fft_fast_fft(2,i+2)，IQ_fft_fast_fft(3,i+2)，…，IQ_fft_fast_fft(N, i+2)}
{IQ_fft_fast_fft(l，i+M-1)，IQ_fft_fast_fft(2,i+M-1)，IQ_fft_fast_fft(3,i+M-1)，...，IQ_fft_fast_fft(N,i+M-1)}
分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬和所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O;
對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
[0040]所述M組濾波變換序列依次為:
{IQ_fft_f ilterd(I,i),ilterd(2,i),ilterd(3,i)，...，IQ_fft_f ilterd(N,i)}
{IQ_fft_filterd(l,i+1),ilterd(2,i+1),IQ_fft_filterd(3,i+1)，...，IQ_fft_filterd(N, i+1)}
{IQ_fft_filterd(l,i+2)，IQ_fft_filterd(2,i+2)，IQ_fft_filterd(3,i+2)，...，IQ_fft_filterd(N, i+2)}
{IQ_fft_filterd(l，i+M-1)，ilterd(2,i+M-1)，IQ_fft_filterd(3,i+M-1)，...，IQ_fft_filterd(N，i+M-1)}
進一步的，本發明一實施方式中，所述方法還包括:
S4、分別獲取每組濾波變換序列對應的復數包絡，根據每組濾波變換序列對應的復數包絡獲得總包絡信號，以用于最終的頻譜顯示。
[0041 ]本發明的【具體實施方式】中，根據每組濾波變換序列對應的復數包絡獲得總包絡信號過程中，可以去各組濾波變換序列對應的復數包絡的平均值、加權平均值、最小值、最大值、邊值以及中值作為總包絡信號，在此不做詳細贅述。
[0042]如下示例中，取各組濾波變換序列對應的復數包絡的平均值作為總包絡信號。
[0043]所述總包絡信號以Spec_sum(i)表示，貝Ij
Spec_sum(i)=fabs(IQ_fft_filterd(I,i))+fabs(IQ_fft_filterd(2,i))+---+fabs(IQ_fft_filterd (N，i))，
其中i = 0,1，2，…M，fabs()表示分別對每組濾波變換序列求復數的包絡。
[0044]具體的，將獲得的總包絡信號進行動態范圍壓縮，最后進行輸出顯示，在此不做詳細贅述。
[0045]結合圖5A-圖5D所示，圖5A為采用傳統的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的二維FFT分布圖；圖5B為采用本發明的脈沖多普勒壁濾波處理方法所獲得的二維FFT分布圖；圖5C為采用傳統的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的速度譜圖；圖5D為采用本發明的脈沖多普勒壁濾波處理方法獲得的速度譜圖。
[0046]圖5A-圖5D中，采樣門大小SV=0.01m，發射中心頻率為f0= 5MHz的正弦波，掃查重復頻率PRF為8KHz，散射子速度分別為 0.lm/s和0.13m/s，Sita = O,Vrej = 0.115m/sο
[0047]通過圖5A-圖5D可知:傳統脈沖多普勒壁濾波處理方法不僅沒有有效濾除低于速度閾值的散射子的運動信息，還削弱了高于速度閾值散射子的信息，本發明的脈沖多普勒壁濾波處理方法不僅有效去除了低于速度閾值散射子的運動信息，同時有效保持了高于速度閾值的散射子信息。
[0048]結合圖4所示，本發明一實施方式中提供的脈沖多普勒壁濾波處理系統，所述系統包括:門采樣模塊100、慢時間處理模塊200、快時間處理模塊300、輸出模塊400。
[0049]門采樣模塊100用于在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應的IQ信號，以組成每個回波信號對應的IQ信號序列；
本發明一具體示例中，為了方便描述，將每條回波信號上N個采樣點分別對應的IQ信號分別以IQ(x，y)表示，所述(x，y)表示采樣點的坐標。
[0050]通常情況下，根據采樣門大小在相應的回波信號上進行采樣，所述采樣門大小以SV表示。
[0051]相應的，對于第i個回波信號，i為正整數，其對應的IQ信號序列可表示為: {IQ(l，i)，IQ(2，i)，IQ(3，i)，‘-.1Q(N，i)}
其中，N = 2*SV/c*fs，fs為采樣頻率。
[0052]進一步的，本發明一實施方式中，慢時間處理模塊200用于:在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。
[0053]本發明一具體示例中，慢時間處理模塊200預設M個存儲空間，每個存儲空間用于存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列；當M個存儲空間全部存儲數據后，下一個IQ信號序列需等待最前端存儲空間中的IQ信號序列輸出或清除后，再進行存儲。
[0054]本發明【具體實施方式】中，在慢時間方向上，慢時間處理模塊200用于選取M組IQ信號序列做FFT變換，
M組IQ信號序列依次為:
{ IQ(l，i)，IQ(2，i)，IQ(3，i)，‘-，IQ(N，i)}
{ IQ(l，i+l)，IQ(2，i+l)，IQ(3，i+l)，...，IQ(N，i+l)}
{ IQ(l，i+2)，IQ(2，i+2)，IQ(3，i+2)，"_，IQ(N，i+2)}
{ IQ(I，i+M-1)，IQ(2，i+M-1)，IQ(3，i+M-1)，...，IQ(N,i+M_l)}
慢時間處理模塊200還用于分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數據，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列；
相應的，組成的N組慢時間序列依次為:
{ IQ(l，i)，IQ(l，i+l)，IQ(l，i+2)，."，IQ(l，i+M-l)}
{ IQ(2，i)，IQ(2，i+l)，IQ(2，i+2)，‘"，IQ(2，i+M-l)}
{ IQ(3，i)，IQ(3，i+l)，IQ(3，i+2)，‘"，IQ(3，i+M-l)}
{ IQ(N，i)，IQ(N，i+l)，IQ(N，i+2)，‘"，IQ(N，i+M-l)}
慢時間處理模塊200對上述N組慢時間變化序列做FFT變換后，獲得N組FFT變化序列依次為:
{ IQ_fft(2,i),IQ_fft(2,i+1),IQ_fft(2,i+2),???,IQ_fft(2,i+M-1)}
{ IQ_fTt(3，i)，IQ_fTt(3，i+l)，IQ_fTt(3，i+2)，‘"，IQ_fft(3，i+M-l)}
{ IQ_fft(N,i),IQ_fft(N,i+l),IQ_fft(N,i+2),---,IQ_fft(N,i+M-l)}
進一步的，本發明一實施方式中，快時間處理模塊300用于:在快時間方向上，分別對對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。
[0055]快時間處理模塊300具體用于:分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數據，組成M組濾波前變換序列；
本發明【具體實施方式】中，獲得的M組濾波前變換序列依次為:
{ IQ_fft(l,i),IQ_fft(2,i),IQ_fft(3,i),---,IQ_fft(N,i)}
{ IQ_fft(l,i+l),IQ_fft(2,i+l),IQ_fft(3,i+l),---,IQ_fft(N,i+l)}
{ IQ_fft(l,i+2),IQ_fft(2,i+2),IQ_fft(3,i+2),---,IQ_fft(N,i+2)}
{ IQ_fft(l,i+M-l),IQ_fft(2,i+M-l),IQ_fft(3,i+M-l),---,IQ_fft(N,i+M-l)}
進一步的，快時間處理模塊300還用于:根據預設的速度閾值、初始發射信號的重復掃查頻率、初始發射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬，獲取所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率。
[0056]本發明一具體示例中，所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率frej(i)表示， frej(i) = max( (1-l)/M*PRF*c/(2*abs(Vrej))-fO，_B_iq/2)
其中，PRF表示初始發射信號的重復掃查頻率，Vrej表示預設速度閾值，f0表示初始發射信號的中心頻率，B_iq/2表示對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬，abs()表示取絕對值，max()表示取兩者較大值。
[0057]進一步的，快時間處理模塊300還用于:根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器；
本發明其中一種實施方式中，在快時間方向上，快時間處理模塊300用于對M組濾波前變換序列做時域濾波處理。
[0058]根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬之間的數值關系，設計所述快時間濾波器的系數。
[0059]若frej(i)不等于_B_iq/2，
則快時間濾波器的上截止頻率B_hp和下截止頻率B_lp分別為:
Bp_lp = -B_iq/2;
Bp_hp = frej(i);
若frej(i)等于_B_iq/2，
則所述快時間濾波器的系數為O。
[0060]進一步的，快時間處理模塊300用于將M組濾波前變換序列分別經過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。
[0061 ]所述M組濾波變換序列依次為:
{IQ_fft_f ilterd(I,i),ilterd(2,i),ilterd(3,i)，...，IQ_fft_f ilterd(N,i)}
{IQ_fft_filterd(l,i+1),ilterd(2,i+1),IQ_fft_filterd(3,i+1)，...，IQ_fft_filterd(N, i+1)}
{IQ_fft_filterd(l,i+2)，IQ_fft_filterd(2,i+2)，IQ_fft_filterd(3,i+2)，...，IQ_fft_filterd(N, i+2)}{IQ_fft_filterd(l，i+M-1)，ilterd(2,i+M-1)，IQ_fft_filterd(3,i+M-1)，...，IQ_fft_filterd(N，i+M-1)}
本發明另一種實施方式中，在快時間方向上，快時間處理模塊300用于對M組濾波前變換序列做頻域濾波處理。
[0062]分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列；所述M組濾波前FFT變換序列依次為:
{IQ_fft_fast_fft(I，i)，IQ_fft_fast_fft(2，i)，IQ_fft_fast_fft(3，i)，…，IQ_fft_fast_fft(N,i)}
{IQ_fft_fast_fft(l,i+1),IQ_fft_fast_fft(2,i+1),IQ_fft_fast_fft(3,i+1)，...，IQ_fft_fast_fft(N, i+1)}
{IQ_fft_fast_fft(l,i+2),IQ_fft_fast_fft(2,i+2)，IQ_fft_fast_fft(3,i+2)，…，IQ_fft_fast_fft(N, i+2)}
{IQ_fft_fast_fft(l，i+M-1)，IQ_fft_fast_fft(2,i+M-1)，IQ_fft_fast_fft(3,i+M-1)，...，IQ_fft_fast_fft(N,i+M-1)}
快時間處理模塊300還用于分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬和所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O;
對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
[0063]所述M組濾波變換序列依次為:
{IQ_fft_f ilterd(I,i),ilterd(2,i),ilterd(3,i)，...，IQ_fft_f ilterd(N,i)}
{IQ_fft_filterd(l,i+1),ilterd(2,i+1),IQ_fft_filterd(3,i+1)，...，IQ_fft_filterd(N, i+1)}
{IQ_fft_filterd(l,i+2)，IQ_fft_filterd(2,i+2)，IQ_fft_filterd(3,i+2)，...，IQ_fft_filterd(N, i+2)}
{IQ_fft_filterd(l，i+M-1)，ilterd(2,i+M-1)，IQ_fft_filterd(3,i+M-1)，...，IQ_fft_filterd(N，i+M-1)}
進一步的，本發明一實施方式中，輸出模塊400用于:分別獲取每組濾波變換序列對應的復數包絡，根據每組濾波變換序列對應的復數包絡獲得總包絡信號，以用于最終的頻譜顯不O
[0064]本發明的【具體實施方式】中，根據每組濾波變換序列對應的復數包絡獲得總包絡信號過程中，可以去各組濾波變換序列對應的復數包絡的平均值、加權平均值、最小值、最大值、邊值以及中值作為總包絡信號，在此不做詳細贅述。
[0065]如下示例中，取各組濾波變換序列對應的復數包絡的平均值作為總包絡信號。[ΟΟ??] 所述總包絡信號以Spec_sum(i)表示，貝丨J
Spec_sum(i)=fabs(IQ_fft_filterd(I,i))+fabs(IQ_fft_filterd(2,i))+---+fabs(IQ_fft_filterd (N，i))， 其中i = 0,1,2，…M，fabs()表示分別對每組濾波變換序列求復數的包絡。
[0067]具體的，所述系統還包括動態壓縮模塊以及顯示模塊，所述動態壓縮模塊將獲得的總包絡信號進行動態范圍壓縮，所述顯示模塊用于對經過動態壓縮模塊處理的數據結果輸出顯示，在此不做詳細贅述。
[0068]所屬領域的技術人員可以清楚地了解到，為描述的方便和簡潔，上述描述的系統中模塊的具體工作過程，可以參考前述方法實施方式中的對應過程，在此不再贅述。
[0069]綜上所述，本發明的脈沖多普勒壁濾波方法及處理系統，通過對IQ信號在慢時間方向做快速傅里葉變換獲得其頻移分布，以獲得對于每個頻移和截止速度對應的信號頻率分量，根據該頻率分量計算在基帶IQ信號上的截止頻率，從而通過在快時間方向進行該截止頻率的濾波處理，準確濾除低速雜波運動信息，本發明的脈沖多普勒壁濾波處理方法不僅有效去除了低于速度閾值散射子的運動信息，同時有效保持了高于速度閾值的散射子信息;提高了超聲成像設備的方便性和使用效率，提升了超聲圖像的質量。
[0070]為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種模塊分別描述。當然，在實施本申請時可以把各模塊的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現。
[0071]通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本申請可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現。基于這樣的理解，本申請的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，該軟件產品可以保存在保存介質中，如R0M/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，信息推送服務器，或者網絡設備等)執行本申請各個實施方式或者實施方式的某些部分所述的方法。
[0072]以上所描述的裝置實施方式僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的模塊可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可以是或者也可以不是物理模塊，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個網絡模塊上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實現本實施方式方案的目的。本領域普通技術人員在不付出創造性勞動的情況下，即可以理解并實施。
[0073]本申請可以在由計算機執行的計算機可執行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構等等。也可以在分布式計算環境中實踐本申請，在這些分布式計算環境中，由通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執行任務。在分布式計算環境中，程序模塊可以位于包括保存設備在內的本地和遠程計算機保存介質中。
[0074]應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
[0075]上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: 51、在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應的IQ信號，以組成每個回波信號對應的IQ信號序列； 52、在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列； 53、在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列； 54、分別獲取每組濾波變換序列對應的復數包絡，根據每組濾波變換序列對應的復數包絡獲得總包絡信號，以用于最終的頻譜顯示。2.根據權利要求1所述的脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括: 預設M個存儲空間，每個存儲空間存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列； 分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數據，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。3.根據權利要求2所述的脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括: Pl、分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數據，組成M組濾波前變換序列； P2、根據預設的速度閾值、初始發射信號的重復掃查頻率、初始發射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬，獲取所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率； P3、根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器； 使用所述快時間濾波器分別對M組濾波前變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。4.根據權利要求3所述的脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述步驟P3具體包括:根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬之間的數值關系，設計所述快時間濾波器的系數，將M組濾波前變換序列分別經過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。5.根據權利要求3所述的脈沖多普勒壁濾波處理方法，其特征在于，所述步驟P3具體包括: 分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列； 分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬和所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O; 對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。6.一種脈沖多普勒壁濾波處理系統，其特征在于，所述系統包括: 門采樣模塊，用于在每條回波信號上均獲取N個采樣點分別對應的IQ信號，以組成每個回波信號對應的IQ信號序列； 慢時間處理模塊，用于在慢時間方向上，分別對每個所述IQ信號序列做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列； 快時間處理模塊，用于在快時間方向上，分別對每組所述FFT變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列； 輸出模塊，用于分別獲取每組濾波變換序列對應的復數包絡，根據每組濾波變換序列對應的復數包絡獲得總包絡信號，以用于最終的頻譜顯示。7.根據權利要求6所述的脈沖多普勒壁濾波處理系統，其特征在于，所述慢時間處理模塊還用于: 預設M個存儲空間，每個存儲空間存儲一組IQ信號序列，采用先進先出的方式依次存儲獲得M組IQ信號序列； 分別獲取M組IQ信號序列在相同列方向上的數據，組成N組慢時間變換序列，并對其做FFT變換，以獲得N組FFT變換序列。8.根據權利要求7所述的脈沖多普勒壁濾波處理系統，其特征在于，所述快時間處理模塊還用于: 分別獲取N組FFT變換序列在相同列方向上的數據，組成M組濾波前變換序列； 根據預設的速度閾值、初始發射信號的重復掃查頻率、初始發射信號的中心頻率、對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬，獲取所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率； 根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率獲得在快時間方向上對M組濾波前變換序列做濾波處理的快時間濾波器； 使用所述快時間濾波器分別對M組濾波前變換序列做濾波處理，以獲得多組濾波變換序列。9.根據權利要求8所述的脈沖多普勒壁濾波處理系統，其特征在于，所述快時間處理模塊具體用于:根據所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率以及對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬之間的數值關系，設計所述快時間濾波器的系數，將M組濾波前變換序列分別經過所述快時間濾波器進行濾波，以獲得M組濾波變換序列。10.根據權利要求8所述的脈沖多普勒壁濾波處理系統，其特征在于，所述快時間處理模塊具體用于: 分別對每組M組濾波前變換序列做FFT變換得到M組濾波前FFT變換序列； 分別保留M組濾波前FFT變換序列中負的對回波信號做正交解調以生成IQ信號過程中采用的低通濾波器的解調帶寬和所述預設速度閾值對應的頻移截止頻率之間的頻率分量，并將其他分量置為O; 對M組保留的濾波前FFT變換序列做反FFT變換，以獲得多組濾波變換序列。
【文檔編號】G06K9/00GK105919625SQ201610357221
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】郭建軍, 陳惠人
【申請人】飛依諾科技(蘇州)有限公司