[發明專利]一種基于超聲基波和諧波的非線性成像方法和系統

有效

• 申請號: 201510159101.8
• 申請日: 2015-04-07
• 公開（公告）號: CN104757999B
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 石丹;尹皓;劉東權
• 申請（專利權）人: 聲泰特（成都）科技有限公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 四川力久律師事務所51221
• 代理人: 王蕓,韓洋

1.一種基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)根據預設頻率、相位連續發射檢測脈沖波，并接收從待檢測物體反射回的回波；

(2)對回波進行信號放大、模數轉換、波束形成的處理，從而將回波處理為射頻信號；

(3)將回波的射頻信號經解調及包絡檢測處理，從而得到基波信號I₁以及二次諧波信號I₂，其中，I₁≈sech(C₀βV)，I₂≈tanh(C₀βV)，式中，β＝1+B/2A，表示介質的非線性參量，V為電壓，k1和α分別為波數和衰減系數，C是初始條件被定義為z＝z₀時基波頻率成分的幅度，z₀為軸向的初始距離，ρ₀是介質初始密度；

(4)將基波信號I₁和二次諧波信號I₂進行成像函數運算從而形成圖像，成像函數Q為：Q≈-log(I₁/I₂)+Q₀；其中，Q₀為常數。

2.如權利要求1所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，連續發射的檢測脈沖波采用固定不變的預設頻率、固定不變的相位；或者，

連續發射的檢測脈沖波采用固定不變的預設頻率，但相鄰發射的檢測脈沖波具有預設的固定相位差，相位差的范圍為

3.如權利要求1或2所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，步驟(3)中還包括對基波信號I₁和/或二次諧波信號I₂進行局部補償的步驟；補償方法為根據線性傳播條件下的基波包絡信號和二次諧波包絡信號的幅度比值對基波信號I₁和/或二次諧波信號I₂進行調整。

4.如權利要求3所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，步驟(4)之后還包括對形成的圖像進行噪聲抑制、幀相關處理、圖像增強處理的步驟。

5.如權利要求4所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，幀相關處理的公式為I'_n＝λI'_n-1+(1-λ)I_n，其中λ為由兩幀之間的運動情況決定，其取值范圍為0-1，I為幀相關處理前的圖像數據，I′為幀相關處理后的圖像數據，n為自然數。

6.如權利要求4所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，圖像增強處理為采用直方圖均衡化法對圖像進行拉伸；處理公式為：其中H和H′分別為圖像增強前后的非線性圖像，η為用戶可調參數控制圖像的平均灰度等級，O為增強系數，O前面的負號代表非線性系數較大的區域映射的灰度值較大。

7.如權利要求4所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，圖像增強處理為采用線性對比度增強方法，計算公式為J′＝a(J-μ)+G，其中，J和J′分別為圖像增強前后的非線性圖像，μ為增強前非線性圖像均值，G為設定的顯示圖像灰度均值，a為用于調節對比度強弱的用戶參數。

8.如權利要求5至7任一項所述的基于超聲基波和諧波的非線性成像方法，其特征在于，根據成像函數值對應像素大小與非線性參量之間關系預定義的偽彩編碼映射表將得到的灰度圖像轉換為彩色圖像，最終將偽彩非線性圖像疊加于基波或諧波圖像上予以顯示。

9.一種基于超聲基波和諧波的非線性成像系統，其特征在于，包括依次連接的發射模塊、波束形成模塊、回波信號處理模塊、非線性參數計算模塊、圖像后處理模塊以及顯示模塊；

所述發射模塊用于根據輸入電壓的不同而發射在介質中傳播時產生非線性效應的脈沖波或，

在介質中傳播時不產生非線性效應的脈沖波；

所述波束形成模塊用于接收經待檢測物體反射回的回波信號，并將回波信號經過波束形成處理生成射頻信號；

所述回波信號處理模塊用于將波束形成模塊輸出的射頻信號經解調及包絡檢測處理提取基波、諧波信號，并對其進行補償處理；

所述非線性參數計算模塊用于將基波、諧波信號按照成像函數計算并成像，成像函數Q為：Q≈-log(I₁/I₂)+Q₀；其中，Q₀為常數，I₁≈sech(C₀βV)，I₂≈tanh(C₀βV)，式中，β＝1+B/2A，表示介質的非線性參量，V為電壓，k1和α分別為波數和衰減系數，C是初始條件被定義為z＝z₀時基波頻率成分的幅度，z₀為軸向的初始距離，ρ₀是介質初始密度；

所述圖像后處理模塊用于對已成像圖像進行噪聲抑制、幀相關處理、圖像增強處理；

所述顯示模塊用于對圖像后處理模塊處理過的圖像進行偽彩編碼并顯示。