專利名稱：用于超聲成像中的時間延遲估計方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明一般涉及成像系統，更具體地涉及用于估計和校正超聲成像系統中的時間延遲的方法和系統。
背景技術：
超聲系統包括用于將一組波形發射到成像對象中并且用于接收一組反射的超聲信號的換能器單元陣列。每個波形以相對的時間延遲發出，該時間延遲被選擇用于在所期望的方向和深度上并以所期望的形狀來聚焦該組發射波形。類似地，每個接收信號被單獨延遲以使系統對在所期望的方向和深度上并具有所期望的形狀的反射能量的響應最大化。對該延遲的接收信號進行求和并進行處理以產生和顯示成像對象的圖像。
統稱為波束形成時間延遲的發射和接收時間延遲通常是在假設聲音以已知的恒定速度傳播穿過人體的情況下進行計算的。當這種假設不成立時，發射和接收聚焦就會變差，并且圖像分辨率和對比度將會降低。
一種用于減少這種成像質量降低的方法是基于對接收信號的相對時間延遲的測量來調整波束形成時間延遲。在接收波束形成延遲已被應用于它們之后測量這些相對時間延遲是方便的。如果已知的固定聲速的假設是正確的，那么該延遲的接收信號將會及時得到很好地對準，即到達時間誤差將較小。如果該假設不正確，那么該延遲的接收信號將不會及時得到很好地對準；即到達時間誤差將較大。通過針對到達時間誤差來調整波束形成延遲，聚焦將得到改善，并且圖像分辨率和對比度將提高。
在醫學超聲成像中，到達時間誤差估計必須快速、準確和穩固。還很期望使實現估計硬件所需要的額外成本降至最低。
期望快速的估計是因為波束形成校正需要被快速更新，因為所要求的校正將隨換能器移動而變化，或者因為操作者在病人身體上移動探頭作為正常掃描過程的一部分而變化，或者由于操作者手的輕微移動或是因為病人的移動或呼吸而變化。
期望準確估計以提高圖像分辨率和對比度并避免由于通過不正確的時間延遲估計來調整波束形成時間延遲而導致的圖像降級。波束形成時間延遲誤差通常將偽影引入圖像中，這可能導致不正確的診斷或更長的檢查時間。偽影產生率對于決大多數操作者來說必須足夠低，以便常規地利用時間延遲校正特性并由此獲得提高圖像分辨率和對比度的益處。
帶寬不是太大(如對于超聲信號來說是典型的)的實信號的傅立葉頻譜由兩個相對隔離的具有不可忽略的幅度的區域組成，其更常被稱為頻帶。這些頻帶中的一個以被稱為“載”頻的正頻率為中心，另一個頻帶以與載頻相反的負頻率為中心。有許多用于產生對應于實信號的基帶信號的方法，但是所需要的凈效應是抑制負頻帶并使正頻帶這樣移頻以致使其中心大約位于零頻率處。請注意基帶信號是復數。
與基帶信號有關的信號是分析信號。在數學上，該分析信號是通過去除實信號的負頻率分量而從該實信號得到的。在實際系統中，負頻率分量通過濾波被抑制，但不是被完全消除。分析信號與基帶信號的區別在于正頻譜頻帶不向下移頻以致其變成以零頻率為中心。
一種用于估計兩個實信號之間的時間延遲的方法需要將兩個信號轉換成它們的復數基帶形式。一個基帶信號的復共軛與另一個基帶信號逐采樣相乘然后求和。所得到的復數相位與這兩個信號之間的時間延遲誤差成比例。上述方法中存在的一個問題是需要將兩個實信號轉換成復數形式。將信號轉換成它們的基帶形式需要大的并且昂貴的濾波器。因為這種方法需要將每個接收信號轉換成其基帶形式，所以成本高，這是不希望的。如下考慮上述方法是有所幫助的。假設SB0(t)和SB1(t)是兩個基帶信號，每個都是時間t的函數。為簡化起見，t被看作連續變量。在實踐中，在一組均勻地隔開的時間間隔t[i]＝iΔt上對信號進行采樣，其中Δt是采樣時間間隔。
上述方法通過對一個基帶信號與另一個基帶信號的復共軛的乘積進行積分而構成復相關和‘C’，如下列方程所示。
C=∫-∞+∞dtSB0*(t)SB1(t)]]>方程(1)然而，眾所周知，在時間上的積分(如在方程1中)也可表示為在兩個信號的頻譜頻率上的積分C=∫-∞+∞dtSB0*(t)SB1(t)=∫-∞+∞dfAB0*(f)AB1(f)]]>方程(2)在方程(2)中，AB1(f)是基帶信號SB1(t)的傅立葉變換，A*B0(f)是基帶信號SB0(t)的傅立葉變換的復共軛。
當所比較的信號由相對均勻的隨機散射體產生時，上述估計時間延遲的方法通常是準確的。這在人體內的實例是沒有透明的動脈壁并且沒有大的、幾乎消聲的血管的肝臟區域。實際上，這種均勻散射體區域不總是可以獲得的。因此，特別是當存在未與所期望的掃描方向對準的強反射散射體時，時間延遲估計可能惡化。偏軸的強反射散射體在換能器上產生具有到達時間誤差的信號，該到達時間誤差橫跨陣列近似線形地變化。如果用這樣的信號來估計時間延遲誤差，則對所觀察的到達時間誤差的校正會錯誤地使波束形成器轉向散射體。
因此需要一種用于在超聲系統中準確地估計時間延遲、同時使成本和系統尺寸最小化的方法和系統。
發明內容
簡要地說，根據本發明的一個方面，提供一種用于校正在超聲系統中所獲取的至少兩個接收信號之間的波束形成時間延遲的方法。該方法包括對至少兩個接收信號求和以形成參考信號，計算對應于該參考信號的分析信號，以及通過比較該分析信號和對應的接收信號來估計每個接收信號的時間延遲誤差。該方法還包括利用所估計的時間延遲誤差來校正波束形成時間延遲。
在另一個實施例中，提供一種用于校正時間延遲的超聲系統。該超聲系統包括具有以一種圖形布置的一組陣列單元的換能器陣列，每個單元可單獨工作以在發射模式期間產生超聲能量脈沖，并在接收模式期間產生響應于撞擊成像對象的振動能量的回波信號。該超聲系統還包括發射器和接收器，該發射器與換能器陣列連接并可在發射模式期間工作以向每個陣列單元施加具有相應的發射器時間延遲的單獨的發射信號脈沖，以便產生定向發射波束，該接收器與換能器陣列連接并可在接收模式期間工作，以便在振動能量撞擊成像對象時對每個陣列單元所產生的回波信號進行采樣，并在每個所述回波信號采樣上加上單獨的相應的接收器時間延遲以在第一獲取周期期間產生對應的第一多個接收信號。該超聲器還包括波束形成器處理器，該波束形成器處理器包括與換能器陣列連接并被配置用于對至少兩個接收信號求和以產生參考信號的加法器。每個接收信號包括對應的接收器時間延遲。該波束形成器處理器還包括復數濾波器和多個相關器處理器，該復數濾波器與加法器連接并被配置用于把波束和信號轉換成分析信號，多個相關器處理器分別與至少一個相應的換能器單元和復數濾波器連接，每個相關器處理器被配置用于通過比較分析信號和對應于每個接收信號的每個實信號來估計時間延遲。波束形成器處理器還被配置用于為對應于每個接收信號的每個換能器單元校正發射和接收波束形成時間延遲。
在另一個實施例中，提供一種用于估計波束形成時間延遲的超聲系統。該超聲系統包括具有以一種圖形布置的一組陣列單元的換能器陣列，每個單元可單獨工作以在發射模式期間產生超聲能量脈沖并在接收模式期間產生響應于撞擊成像對象的振動能量的回波信號。該超聲系統還包括發射器，該發射器與換能器陣列連接并可在發射模式期間工作，以對每個陣列單元施加具有相應的發射器時間延遲的單獨的發射信號脈沖，以便產生定向發射波束。還包括接收器，該接收器與換能器陣列連接并可在接收模式期間工作，以便在振動能量撞擊成像對象時對每個陣列單元所產生的回波信號進行采樣，并在每個所述回波信號采樣上加上單獨的相應的接收器時間延遲以產生對應的多個接收信號。該系統還包括波束形成器處理器，該波束形成器處理器被配置用來計算對應于每個接收信號的每個采樣的幅度以及針對一組采樣計算接收信號的幅度和；其中該波束形成器處理器還被配置用來通過比較波束和信號與接收信號來估計兩個接收信號之間的時間延遲，并且其中該波束形成器處理器還被配置用來為對應于每個接收信號的每個換能器單元校正波束形成時間延遲。
在另一個實施例中，提供一種用于校正在超聲系統中獲取的至少兩個接收信號之間的時間延遲的系統。該系統包括用于對至少兩個接收信號進行求和以形成參考信號的裝置和用于計算對應于該參考信號的分析信號的裝置。該系統還包括用于通過比較該分析信號和對應的接收信號來估計每個接收信號的時間延遲誤差的裝置，以及利用所估計的時間延遲誤差來校正波束形成時間延遲的裝置。
當參考附圖閱讀下列詳細描述時，本發明的這些和其它的特點、方面和優點將變得更好理解，在全部附圖中相同標號表示相同部分，其中圖1是根據本發明的一個方面實施的超聲系統的框圖；圖2是根據本發明的一個方面的波束形成器處理器的一個實施例的框圖；圖3是示出兩個實信號、兩個基帶信號以及一個實信號和一個分析信號的頻譜的曲線圖；圖4是示出一種可估計超聲系統中的時間延遲的方法的流程圖。
具體實施例方式
圖1是根據本發明的一個方面實施的超聲系統10的一個實施例的框圖。該超聲系統包括獲取子系統12和處理子系統14。獲取子系統12包括換能器陣列18(包括多個換能器陣列單元)、發射/接收轉換電路20、發射器22、接收器24和波束形成器26。波束形成器26包括接收波束形成器處理器(RBP)27。處理子系統14包括控制處理器28、解調器30、成像模式處理器32、掃描轉換器34和顯示處理器36。該顯示處理器還連接到用于顯示圖像的監視器上。用戶接口40與該控制處理器和該顯示監視器相互作用。該處理子系統也可連接到包括網絡服務器44和遠程連接接口46的遠程連接子系統42上。處理子系統還可連接到數據存儲庫48上以接收超聲圖像數據。該數據存儲庫與圖像工作站50相互作用。
這里所用的“適用于”、“配置”等類似用語指的是元件之間的機械或結構連接以便允許元件協作以提供所述效果；這些術語也指電氣元件的工作能力，這些電氣元件例如是被編程用于實現響應于給定的輸入信號而提供輸出的后果的模擬或數字計算機或專用設備(例如專用集成電路(ASIC))。
該結構和模塊可以是專用硬件元件，例如具有數字信號處理器的電路板，或者可以是運行在通用計算機或處理器、例如商用的流行的PC上的軟件。根據本發明的不同的實施例，各種不同的結構和模塊可進行組合或分開。
在獲取子系統12中，換能器陣列18與對象16相接觸。該換能器陣列與發射/接收(T/R)轉換電路20連接。T/R轉換電路20連接到發射器22的輸出端和接收器24的輸入端上。接收器24的輸出端是波束形成器26的輸入端。波束形成器26還與發射器22的輸入端和解調器30的輸入端連接。
在處理子系統14中，解調器30的輸出端連接到成像模式處理器32的輸入端上。控制處理器與成像模式處理器32、掃描轉換器34和顯示處理器36連接。成像模式處理器32的輸出端連接到掃描轉換器34的輸入端上。掃描轉換器34的輸出端連接到顯示處理器36的輸入端上。顯示處理器36的輸出端連接到監視器38上。
超聲系統10把超聲能量發射到對象16內并接收和處理從該對象反向散射的回波信號以產生和顯示圖像。為產生具有超聲能量的發射波束，控制處理器28向波束形成器26發送指令數據以產生發射參數，從而以所期望的轉向角(steering angle)形成源自換能器陣列18的表面上某一點的具有所期望形狀的波束。這些發射參數從波束形成器26發送到發射器22。該發射器22利用這些發射參數對將要通過T/R轉換電路20發送到換能器陣列18的發射信號進行適當編碼。這些發射信號被設置在一定的電平上并被設置成具有相對于彼此的時間延遲，并被提供給換能器陣列18的各個換能器單元。這些發射信號激勵換能器單元以相同的時間延遲和電平關系輻射超聲波。結果，當換能器陣列18通過使用例如超聲導電膏與對象聲學耦合時，在對象中在掃描平面內沿掃描線形成具有超聲能量的發射波束。該過程稱為電子掃描。
換能器單元18是一種雙向換能器。當超聲波被發射到對象內時，這些超聲波被反向散射離開對象內的組織和血液樣品。該換能器陣列18在不同時間接收反向散射的回波信號，這取決于到組織內的距離和相對于換能器陣列18的表面的角度，其中回波信號從該組織返回并且以該角度返回。該換能器單元響應于反向散射的回波信號并把來自反向散射的回波信號的超聲能量轉換成電信號。
接收電信號通過T/R轉換電路20發送到接收器24。接收器24放大并數字化該接收信號并且提供其它功能、例如增益補償。數字化的接收信號與每個換能器單元在不同時間接收的反向散射波相對應并保存反向散射波的幅度和到達時間信息。
數字化的接收信號被發送到波束形成器26。控制處理器28向波束形成器26發送指令數據。波束形成器26利用該指令數據以某一轉向角形成源自換能器陣列18的表面上一點的接收波束，該轉向角通常對應于沿掃描線發射的上一超聲波束的點和轉向角。
波束形成器26根據來自控制處理器28的指令數據的命令，通過執行時間延遲和求和來對適當的接收信號進行操作，以產生對應于對象內掃描平面中沿掃描線的采樣量(sample volume)的接收波束信號。
接收波束信號被發送到處理子系統14。解調器30對接收波束信號進行解調以產生對應于掃描平面中的采樣量的I和Q解調數據值對。
解調數據被傳輸給成像模式處理器32。成像模式處理器32采用參數估計技術從按掃描序列格式的解調數據中產生成像參數值。成像參數可包括對應于各種不同的可能的成像模式、例如B模式、彩色速度模式、頻譜多普勒模式和組織速度成像模式的參數。成像參數值被傳遞給掃描轉換器34。掃描轉換器34通過執行從掃描序列格式到顯示格式的變換對參數數據進行處理。該變換包括對參數數據進行插值操作以產生顯示格式的顯示像素數據。
經掃描轉換的像素數據被發送到顯示處理器36以對經掃描轉換的像素數據進行任何最后的空間或時間濾波，把灰度級或彩色應用于經掃描轉換的像素數據，并把數字像素數據轉換成模擬數據以在監視器38上顯示。基于監視器38上顯示的數據，用戶接口40與波束形成器處理器28相互作用。
如上文所述，接收波束形成器處理器28對接收信號執行時間延遲操作。接收波束形成器處理器估計和校正接收信號的時間延遲誤差的方式在下文中參考圖2予以詳細描述。
圖2是接收波束形成器處理器28的一個實施例的框圖。圖2是一種方法，接收波束形成器處理器28通過該方法來估計時間延遲。該波束形成器處理器被示出從換能器陣列18的換能器單元52、56和60接收信號。波束形成器處理器中的每個部件在下文中進行更詳細的描述。
波束形成延遲54在來自換能器單元52的接收信號中引入延遲。來自換能器單元52的實信號被提供給相關器處理器68。類似地，波束形成延遲58和62在來自換能器單元56和60的接收信號中引入延遲。來自換能器單元56和60的實信號分別被提供給相關器處理器70和72。
來自所有換能器單元的實信號也被提供給加法器64，該加法器對延遲的接收實信號54、58和62進行求和以形成波束和信號。該波束和信號被提供給復數濾波器66，該復數濾波器抑制其負頻率分量以便產生波束和信號的分析信號形式。可基于相關器處理器的所期望的復雜度和所期望的精度從波束和信號的比特數減少分析信號的比特數。復數分析信號被提供給相關器處理器68、70和72，如圖2所示。
繼續參見圖2，相關器處理器68、70和72各自接收兩個信號，即來自換能器單元52、56和60的延遲接收信號以及來自復數濾波器66的分析信號。可基于相關器處理器的所期望的復雜度和所期望的精度從輸入到加法器64的比特數減少輸入到相關器的接收信號的比特數。相關器處理器68、70和72被配置用于對來自換能器52、56和60的對應的接收信號計算相關和。
從方程2中可以看出，如果抑制被積函數中僅一個信號的負頻帶，那么積分值將不會改變。而且，沒有必要移動正頻帶以使其以零頻率為中心。因此，可用下面的方程來計算相關和C=∫-∞+∞dfAA0*(f)A1(f)]]>方程(3)其中A*A0(f)是分析信號SA0(t)的傅立葉變換的復共軛，A1(f)是實信號S1(t)的傅立葉變換。最后，利用等效性、也即使兩個信號的積在時間上的積分與其頻譜的積在頻率上的積分相關聯的方程2，方程3可表示為C=∫-∞+∞dtSA0*(t)S1(t)]]>方程(4)當積分范圍無限大時，方程3和方程4的等同性通常適用。實際上，積分是在有限的時間間隔上進行的，并且在時間上的采樣是離散的。因此，基于下面給出的方程來計算相關和
C=Σi=i0i1SA0*[i]S1[i]]]>方程(5)其中C表示相關和，SA0*[i]表示分析信號的復共軛，S1[i]表示實信號，i表示時間采樣索引。在時間采樣i0到i1上計算和，該時間采樣一般被選擇成跨越在發射聚焦范圍上定中心的幾個發射波形長度。
圖3中的附圖標記76表示兩個實信號的典型頻譜。為簡單起見，在圖中僅示出了頻率分量的實部。方程2中的后一積分用附圖標記78表示，該附圖標記78示出兩個基帶信號的典型頻譜，示出一個實信號(實線)和一個分析信號(虛線)的典型頻譜的附圖標記80表示方程3中的積分。從圖3，附圖標記78和80，很容易注意到方程2中的后一積分與方程3中的積分給出相同結果，即被積函數中僅一個信號中的負頻帶需被抑制。而且，無需移動正頻帶以使其以零頻率為中心。
如從方程5中可以看出，本發明只需要將一個信號轉換成復數形式。此外，把參考信號轉換成其分析形式避免了移動參考信號的頻譜以產生其基帶形式的額外步驟。
在實際實施中，在產生參考信號的求和與復數濾波步驟中引入處理延遲。因為來自參考和接收信號的對應范圍采樣在相關器處理器中相乘，所以接收信號被相應地延遲以致參考和接收信號被適當地對準。
相關器處理器還被配置用于利用相關和來估計從換能器單元52、56和60接收的每個接收信號的時間延遲誤差。在一個實施例中，時間延遲誤差是通過計算相關和的相位并通過把它與比例因子2π/f0相乘而將其轉換成時間延遲來估計的，其中f0是超聲信號的近似中心頻率。
圖4是說明校正在超聲系統中所獲取的至少兩個接收信號之間的時間延遲的流程圖。超聲系統中校正后的時間延遲被用于產生精確的圖像。流程圖中的每個步驟將在下文中更詳細地進行描述。
在步驟82中，從換能器單元陣列接收至少兩個接收信號并對它們求和以形成參考信號。在步驟84中，對應于該參考信號產生分析信號。
在步驟86中，通過比較該分析信號和對應的接收信號來估計每個接收信號的時間延遲誤差。在一個實施例中，計算利用分析信號和實信號的相關和以估計時間延遲誤差。相關和可利用方程5如參考圖2所述的那樣進行計算。
相關和被用于校正超聲系統中波束形成器系統的時間延遲誤差。在一個實施例中，時間延遲誤差是通過計算相關和的相位來估計的。在一個更具體的實施例中，將相關和的相位與一個比例因子相乘以估計時間延遲誤差。在一個實施例中，將該相位與一個比例因子2π/f0相乘，其中f0是超聲信號的近似中心頻率。
在另一個實施例中，對接收信號的每個范圍采樣的幅度進行計算并與閾值進行比較。在一個實施例中，該閾值是通過把平均通道信號幅度與用戶規定的因子相乘來進行計算的。在另一個實施例中，該閾值是通過把平均波束和信號幅度與用戶規定的因子相乘來進行計算的。當幅度大于其在相關器中乘以參考信號之前的閾值時，該接收信號被調節到較低值。這種大幅度采樣的重新調節降低了強反射散射體對相關和的相位的影響。
上述發明有幾個優點，包括只把波束和信號轉換成復數形式，不同于將波束和信號和接收信號都轉換成復數形式。因此系統中只需要一個轉換濾波器，而不是系統中每個通道需要一個轉換濾波器。因為現代超聲系統一般具有128個或更多通道，這種實施方案導致在復雜度和成本方面的相當可觀的節省。此外，波束和信號采取分析信號形式而不是被頻移以產生基帶形式。
此外，與需要把兩個復數信號相乘(并累加復數積)的現有技術方法相比，計算相關和所需要的電路可容易地以很少的額外成本合并到波束形成延遲ASIC中，因為它只需要把實信號與復數信號相乘(并累加復數積)。把相關處理器合并到接收波束形成ASIC中需要將波束和信號發送到每個波束形成ASIC，但是消除了向外部處理器發送每個接收信號的需要。因此需要非常小的額外系統帶寬來計算到達時間誤差，從而充分降低系統的成本和復雜度。
此外，計算相關和所需的電路的尺寸可以被降低，因為波束和參考信號和接收信號的比特數被降低。因此，乘法器電路的尺寸以及加法器電路的尺寸被最小化。此外，充分降低把波束和參考信號發送到接收波束形成ASIC中的相關處理器所需的系統帶寬。對于相對均勻的散射體、例如肝臟中所發現的散射體來說，相關和的相位通常對用于這兩個信號的比特數不敏感。這兩個信號不需要具有相同的比特數。例如，在一個實施例中，可為接收信號使用16個比特，而可為波束和參考信號只用8個比特。可以有許多其它的組合，每個組合對電路尺寸與相關和的精度進行折衷。例如，在另一個實施例中，只有1個比特可用于接收信號，表示該接收信號的符號，這意味著相關處理器中的乘法器電路可被加法器所取代。
如前文所述，基于相關器處理器的復雜度和精度，可以降低接收信號和/或波束和參考信號的比特數。眾所周知，所反射的超聲信號的幅度隨深度增加呈下降趨勢。當相關和的總和極限跨越大范圍采樣并且當為接收信號和/或波束和信號保留少量比特時，如果參考或接收信號的靜態增益被設置為在淺深度處產生接近滿刻度的幅度，那么該衰減可能導致在大深度處參考信號的大量化誤差。替代地，如果提高參考或接收信號的靜態增益以避免在大深度處的大量化誤差，那么在淺深度處降低比特的信號可能會溢出。即使當溢出或量化誤差不重要時，該信號衰減趨向于對淺深度處相關和中采樣的加權遠大于對較深深度處采樣的加權，這是不期望的。
在一個實施例中，在降低發送給相關處理器的比特數之前，時間增益補償(TGC)被應用于參考或接收信號或兩者。在降低比特數之前將TGC應用于一個或兩個信號有助于使大量化誤差最小化并且有助于產生采樣對相關和的貢獻相等的加權。作為用于波束和參考信號的TGC電路的一部分，參考信號中的大幅度采樣可在幅度上被降低或者甚至被設置為零，以使由參考信號中少量大幅度采樣所支配的相關和的相位的可能性最小化。
此外，通過降低相關和中大幅度接收信號的幅度，有偏差的和不正確的時間延遲估計可被最小化，否則會引入圖像偽影。
雖然在此只說明和描述了本發明的某些特點，但對于本領域的普通技術人員來說可進行許多修改和改變。因此，應當理解的是所附權利要求意在涵蓋落在本發明的實際精神內的所有這種修改和改變。
元件列表10超聲系統12獲取子系統14處理子系統16成像對象18換能器陣列20T/R轉換電路22發射器24接收器26自適應波束形成器27接收波束形成器處理器28控制處理器30解調器32圖像模式處理器34掃描轉換器36顯示處理器38監視器40用戶接口42遠程連接子系統44網絡服務器46接口48數據存儲庫50成像工作站52、56、60換能器單元54、58、62波束形成器延遲64加法器66復數濾波器68、70、72相關器處理器74時間延遲估計器
權利要求
1.一種用于校正在超聲系統中所獲取的至少兩個接收信號之間的波束形成時間延遲的方法，該方法包括；對至少兩個接收信號求和以形成參考信號；計算對應于該參考信號的分析信號；通過比較該分析信號與對應的接收信號來估計每個接收信號的時間延遲誤差；以及利用所估計的時間延遲誤差來校正波束形成時間延遲。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述估計步驟還包括計算每個接收信號的相關和，以及其中該相關和是基于以下方程來計算的C=Σi=ioi1SA0*[i]S1[i]]]>其中C表示相關和，SA0*[i]表示分析信號在時間采樣i處的復共軛，以及S1[i]表示在時間采樣i處的實信號。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述估計步驟還包括計算相關和的相位以及利用該相關和的相位來估計時間延遲，并且把該相關和的相位與比例因子相乘以估計時間延遲。
4.如權利要求1所述的方法，還包括計算每個接收信號在每個時間采樣處的幅度；以及把該幅度與閾值進行比較；以及當該幅度大于該閾值時通過降低接收信號幅度而同時保留該接收信號的極性來修改在每個時間采樣處的接收信號。
5.如權利要求1所述的方法，還包括延遲該接收信號以便與參考信號對準。
6.一種用于估計時間延遲的超聲系統(10)，該超聲系統包括具有以一種圖形布置的一組陣列單元的換能器陣列(18)，每個單元可單獨工作以在發射模式期間產生超聲能量脈沖，并且在接收模式期間產生響應于撞擊成像對象的振動能量的回波信號；發射器(22)，該發射器與所述換能器陣列連接并且可在發射模式期間工作以便對每個陣列單元施加具有相應的發射器時間延遲的單獨的發射信號脈沖，從而產生定向發射波束；接收器(24)，該接收器與所述換能器陣列連接并且可在接收模式期間工作，以便在振動能量撞擊成像對象時對由每個陣列單元產生的回波信號進行采樣，并且在每個所述回波信號采樣上加上單獨的相應的接收器時間延遲以產生對應的多個接收信號；波束形成器處理器(27)，包括加法器(64)，該加法器與所述換能器陣列連接并且被配置用于對至少兩個接收信號求和以產生波束和信號，其中每個接收信號包括對應的接收器時間延遲；復數濾波器(66)，該復數濾波器與加法器連接并且被配置用于把波束和信號轉換成分析信號；多個相關器處理器(68)，每個相關器處理器與至少一個相應的換能器單元和所述復數濾波器連接，每個相關器處理器被配置用于通過比較分析信號和對應于每個接收信號的每個實信號來估計時間延遲；其中所述波束形成器處理器被配置用于校正對應于每個接收信號的每個換能器單元的時間延遲。
7.如權利要求6所述的超聲系統，其中所述相關器處理器被配置用于通過計算相關和來估計時間延遲，其中所述相關器處理器適合于利用相關和來估計對應的時間延遲；其中相關和是根據下面給出的方程來計算的C=Σi=ioi1SA0*[i]S1[i]]]>其中‘C’表示相關和，‘SA0*(i)’表示分析信號的復共軛，‘S1(i)’表示實信號，‘i’表示時間采樣。
8.如權利要求6所述的超聲系統，其中所述波束形成器處理器被配置用于計算相關和的相位，其中該相位被用于估計時間延遲；以及其中所述波束形成器處理器被配置用于計算對應于每個接收信號的每個采樣的幅度以及針對一組采樣計算接收信號的幅度之和。
9.如權利要求6所述的超聲系統，其中所述波束形成器處理器還被配置用于將接收信號的幅度與閾值相比較，并且當幅度大于該閾值時把該接收信號調節為較低值。
10.一種用于校正在超聲系統中所獲取的至少兩個接收信號之間的時間延遲的系統，該系統包括用于對至少兩個接收信號求和以便形成參考信號的裝置；用于計算對應于該參考信號的分析信號的裝置；用于通過比較該分析信號和對應的接收信號來估計每個接收信號的時間延遲誤差的裝置；其中用于估計的裝置還包括用于基于該分析信號來計算每個接收信號的相關和的裝置；并且其中用于估計的裝置還包括用于計算相關和的相位的裝置、和用于利用該相關和的相位來估計時間延遲的裝置、以及用于把該相關和的相位與比例因子相乘的裝置；以及用于利用所估計的時間延遲誤差來校正波束形成時間延遲的裝置。
全文摘要
提供一種用于校正超聲系統中的至少兩個信號之間的時間延遲的方法。該超聲系統(10)包括包含加法器(64)以及復數濾波器(66)的波束形成器處理器(27)，該加法器與換能器陣列(18)連接并被配置用于對第一多個接收信號進行復數操作以產生波束和信號；其中每個接收信號包含對應的波束形成延遲，該復數濾波器與加法器連接并被配置用于把波束和信號轉換成分析信號。波束形成器處理器還包括多個與至少一個相應的換能器單元和該復數濾波器連接的相關器處理器(68)以及至少一個適于接收至少一個接收信號的相關和并被配置用于利用該相關和來估計對應的時間延遲的時間延遲估計器，每個相關器處理器被配置用于計算至少一個接收信號的相關和。
文檔編號G01N29/00GK1714752SQ200510080998
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月30日 優先權日2004年6月30日
發明者K·W·里格比, S·C·米勒 申請人:通用電氣公司