多普勒聲音處理方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種多普勒聲音處理方法和裝置。其中，所述方法包括步驟：當(dāng)用戶設(shè)定速度檔位Vscale進(jìn)行多普勒成像時(shí)，以一個(gè)固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率進(jìn)行多普勒成像并獲取正交多普勒信號(hào)；對(duì)獲得的正交多普勒信號(hào)進(jìn)行聲音處理并播放；其中，固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率大于依據(jù)速度檔位Vscale計(jì)算出的理論的脈沖重復(fù)頻率或理論的采樣率。本發(fā)明中的脈沖重復(fù)頻率或者采樣率大于用戶選擇的流速檔位對(duì)應(yīng)的脈沖重復(fù)頻率，因此可以消除多普勒聲音處理中由于PRF太低而導(dǎo)致的聲音混疊現(xiàn)象；同時(shí)，當(dāng)PRF較低時(shí)，由于聲音的播放采樣率是PRFmax而不是PRF，因此，播放出的信號(hào)也不會(huì)出現(xiàn)金屬聲。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】多普勒聲音處理方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多普勒聲音處理技術(shù)，尤其是涉及一種既可以規(guī)避頻譜混疊導(dǎo)致的左右聲道聲音發(fā)生混疊，又可以消除在較低脈沖重復(fù)頻率時(shí)聲音播放中出現(xiàn)的低沉金屬聲的多普勒聲音處理方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]多普勒技術(shù)作為超聲診斷系統(tǒng)中的一項(xiàng)重要技術(shù)，常用于人體內(nèi)血流或者運(yùn)動(dòng)組織的定量檢測(cè)。在進(jìn)行多普勒檢測(cè)時(shí)，超聲探頭對(duì)接收到的人體回波信號(hào)進(jìn)行正交解調(diào)、低通濾波等處理，得到正交的1、Q信號(hào)，然后對(duì)IQ信號(hào)同時(shí)做兩路處理，一路進(jìn)行頻譜計(jì)算，產(chǎn)生聲譜圖，用于顯示；另一路對(duì)IQ信號(hào)進(jìn)行消噪、方向分離等，并將分離出的正負(fù)向血流的信號(hào)分別送入播放設(shè)備的左右聲道。
[0003]現(xiàn)有超聲成像系統(tǒng)中，在脈沖波多普勒成像時(shí)，IQ信號(hào)的采樣率為發(fā)射的脈沖重復(fù)頻率；而在連續(xù)多普勒成像時(shí)，IQ信號(hào)的采樣率為系統(tǒng)設(shè)定的采樣頻率，兩者均由用戶的設(shè)置決定。設(shè)脈沖重復(fù)頻率或采樣頻率為PRF，則根據(jù)多普勒頻移公式，當(dāng)前PRF下能檢測(cè)的到的最大血流流速Vseale為:
[0004]Vscale=OPRF/(2f0)
[0005]其中&為超聲發(fā)射頻率，C為聲波在組織中傳播速度。當(dāng)被測(cè)血流速度大于Vseale時(shí)，根據(jù)Nyquist采樣定理,聲譜圖會(huì)產(chǎn)生混疊，正負(fù)向聲譜圖可能會(huì)分別混疊到相反的方向，同樣，正負(fù)向血流的聲音經(jīng)過(guò)方向分離后，也會(huì)被送入錯(cuò)誤的聲道，導(dǎo)致播放的聲音混淆在一起，難以分辨。同時(shí)，在PRF較低時(shí)，由于采樣率太低導(dǎo)致播放頻率太低，播放出的聲音信號(hào)中有很嚴(yán)重的金屬聲。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006]為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出一種既可以規(guī)避頻譜混疊導(dǎo)致的左右聲道聲音發(fā)生混疊，又可以消除在較低脈沖重復(fù)頻率時(shí)聲音播放中出現(xiàn)的低沉金屬聲的多普勒聲音處理方法和裝置。
[0007]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種多普勒聲音處理方法，其包括步驟:
[0008]當(dāng)用戶設(shè)定速度檔位Vs。&進(jìn)行多普勒成像時(shí)，以一個(gè)固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率進(jìn)行多普勒成像并獲取正交多普勒信號(hào)；
[0009]對(duì)獲得的正交多普勒信號(hào)進(jìn)行聲音處理并播放；
[0010]其中，固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率大于依據(jù)速度檔位Vs。-計(jì)算出的理論的脈沖重復(fù)頻率或理論的采樣率。
[0011]其中，在連續(xù)波多普勒成像中，所述固定的采樣率為超聲成像系統(tǒng)的最大采樣率。
[0012]其中，在脈沖波多普勒成像中，所述固定的脈沖重復(fù)頻率為當(dāng)前深度d下超聲成像系統(tǒng)的最大脈沖重復(fù)頻率。
[0013]其中，預(yù)先設(shè)定不同深度d下超聲成像系統(tǒng)的最大脈沖重復(fù)頻率，且最大脈沖重復(fù)頻率的最大值不超過(guò)根據(jù)取樣門深度Dsv和寬度Lsv計(jì)算出的理論的脈沖重復(fù)頻率，其中d=Dsv+0.5Lsvo
[0014]其中，對(duì)獲得的正交多普勒信號(hào)進(jìn)行聲音處理的步驟包括:
[0015]進(jìn)行傳統(tǒng)的聲音方向分離；
[0016]根據(jù)速度檔位Vs。-確定的濾波參數(shù)，利用濾波參數(shù)對(duì)分離出的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行消噪處理。
[0017]其中，根據(jù)速度檔位Vs。-確定的濾波參數(shù)的步驟具體包括:
[0018]根據(jù)公式K= (PRFmax*C) / (2*Vscale*f0)計(jì)算出降采樣倍數(shù)K ；
[0019]計(jì)算歸一化低通截止頻率f。，f?！?.5/K ；
[0020]其中，PRFmax為固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率，C為超聲波在組織中的傳播速度，f0為發(fā)射的超聲波頻率。
[0021]本發(fā)明還公開(kāi)一種多普勒聲音處理裝置，使用了所述多普勒聲音處理方法。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果:
[0023]由于本發(fā)明中的脈沖重復(fù)頻率或者采樣率PRFmax大于用戶選擇的流速檔位對(duì)應(yīng)的脈沖重復(fù)頻率PRF，因此可以消除多普勒聲音處理中由于PRF太低而導(dǎo)致的聲音混疊現(xiàn)象；同時(shí)，當(dāng)PRF較低時(shí)，由于聲音的播放采樣率是PRFmax而不是PRF，因此，播放出的信號(hào)也不會(huì)出現(xiàn)金屬聲。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)方法簡(jiǎn)單。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明流程示意圖；
[0025]圖2為在最大脈沖重復(fù)頻率下采集到的正交多普勒信號(hào)的聲譜圖；
[0026]圖3為對(duì)采集到的正交多普勒信號(hào)進(jìn)行低通濾波后的聲譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0028]本發(fā)明是基于中國(guó)專利申請(qǐng)CN101856242，提供了一種多普勒聲音處理方法及裝置。
[0029]如圖1所示，超聲成像系統(tǒng)進(jìn)行多普勒成像時(shí)，對(duì)多普勒信號(hào)進(jìn)行消噪濾波處理后得到正交多普勒信號(hào):以一個(gè)固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率(均記為PRFmax)進(jìn)行多普勒成像并獲取正交多普勒信號(hào)，且所述固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率大于依據(jù)當(dāng)前用戶設(shè)定的流速檔位Vseale計(jì)算出的理論的脈沖重復(fù)頻率或理論的采樣率(統(tǒng)稱為PRF)。然后，對(duì)上述獲得的正交多普勒信號(hào)進(jìn)行聲音處理并播放:對(duì)以PRFmax發(fā)射而得到的正交多普勒信號(hào)，先進(jìn)行傳統(tǒng)的聲音方向分離，再對(duì)分離出的信號(hào)按照需要進(jìn)行消噪后播放處理，或者，對(duì)以PRFmax發(fā)射而得到的正交多普勒信號(hào)只進(jìn)行傳統(tǒng)聲音處理，不做消噪處理就進(jìn)行播放處理。
[0030]超聲成像系統(tǒng)進(jìn)行多普勒成像時(shí)，對(duì)某個(gè)深度d采用固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率(均記為PRFmax)進(jìn)行掃描。當(dāng)用戶選擇的流速檔位為Vscale時(shí)，系統(tǒng)不會(huì)降低實(shí)際掃描的脈沖重復(fù)頻率(Pulse Recurrence Frequency,PRF)或采樣率,而是對(duì)按照PRFmax掃描獲得的正交多普勒信號(hào)，進(jìn)行數(shù)字濾波處理后，再作后續(xù)的聲音處理。[0031 ] 其中，在連續(xù)波多普勒成像中，所述固定的采樣率PRFmax為超聲成像系統(tǒng)允許的最大采樣率。
[0032]其中，在脈沖波多普勒成像中，所述固定的脈沖重復(fù)頻率PRFniax為當(dāng)前深度d下超聲成像系統(tǒng)允許的最大脈沖重復(fù)頻率?？梢灶A(yù)先設(shè)定不同深度d下超聲成像系統(tǒng)所支持的最大脈沖重復(fù)頻率，其中最大脈沖重復(fù)頻率的最大值不超過(guò)實(shí)際成像時(shí)根據(jù)取樣門深度Dsv和寬度Lsv計(jì)算出的理論 的脈沖重復(fù)頻率PRF，其中d=Dsv+0.5LSV。
[0033]在數(shù)字濾波處理環(huán)節(jié)，先根據(jù)PRFmax和Vscale計(jì)算出降采樣倍數(shù)K，然后再計(jì)算歸一化低通截止頻率f。，則:
[0034]K= (PRFfflax*C) / (2*Vscale*f0)
[0035]fc=0.5/K
[0036]其中，C為超聲波在組織中的傳播速度，f0為發(fā)射的超聲波頻率。
[0037]根據(jù)f。計(jì)算出低通濾波器系數(shù)，濾波器可以是IIR(Infinite Impulse Response)濾波器或者FIR (Finite Impulse Response)濾波器。濾波器可以由FPGA、DSP或者CPU等硬件配合軟件實(shí)現(xiàn)，屬于數(shù)字信號(hào)處理的公知技術(shù)，因此不在此多述。
[0038]進(jìn)行低通濾波后，可以有效濾除速度Vscale以外的噪聲或者干擾信號(hào)，從而提高了正交多普勒信號(hào)的信噪比。
[0039]低通濾波的截止頻率的設(shè)置也可以令f；>0.5/K,只是此時(shí)對(duì)噪聲抑制能力不如fc=0.5/K的時(shí)候。
[0040]圖2給出以PRFmax掃描獲得的多普勒信號(hào)的聲譜圖。圖3是用戶選擇的Vscale對(duì)應(yīng)的PRF等于PRFmax的一半，截止頻率fe=0.25時(shí)，IQ信號(hào)的聲譜圖。由圖3中可以看出，大于Vs。&的噪聲都被濾掉了，即頻率大于3000Hz和小于-3000Hz的噪聲都已經(jīng)被濾掉了。
[0041]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多普勒聲音處理方法，其特征在于，包括步驟: 當(dāng)用戶設(shè)定速度檔位Vs。-進(jìn)行多普勒成像時(shí)，以一個(gè)固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率進(jìn)行多普勒成像并獲取正交多普勒信號(hào)； 對(duì)獲得的正交多普勒信號(hào)進(jìn)行聲音處理并播放； 其中，固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率大于依據(jù)速度檔位^。-計(jì)算出的理論的脈沖重復(fù)頻率或理論的采樣率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多普勒聲音處理方法，其特征在于，在連續(xù)波多普勒成像中，所述固定的采樣率為超聲成像系統(tǒng)的最大采樣率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多普勒聲音處理方法，其特征在于，在脈沖波多普勒成像中，所述固定的脈沖重復(fù)頻率為當(dāng)前深度d下超聲成像系統(tǒng)的最大脈沖重復(fù)頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述多普勒聲音處理方法，其特征在于，預(yù)先設(shè)定不同深度d下超聲成像系統(tǒng)的最大脈沖重復(fù)頻率，且最大脈沖重復(fù)頻率的最大值不超過(guò)根據(jù)取樣門深度Dsv和寬度Lsv計(jì)算出的理論的脈沖重復(fù)頻率，其中d=Dsv+0.5LSV。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述多普勒聲音處理方法，其特征在于，對(duì)獲得的正交多普勒信號(hào)進(jìn)行聲音處理的步驟包括: 進(jìn)行傳統(tǒng)的聲音方向分離； 根據(jù)速度檔位Vs。-確定的濾波參數(shù)，利用濾波參數(shù)對(duì)分離出的信號(hào)進(jìn)行進(jìn)行消噪處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述多 普勒聲音處理方法,其特征在于，根據(jù)速度檔位Vseale確定的濾波參數(shù)的步驟具體包括: 根據(jù)公式K= (PRFmax*C)/ (2*Vseale*fQ)計(jì)算出降采樣倍數(shù)K; 計(jì)算歸一化低通截止頻率f。，fc≥0.5/K ； 其中，PRFmax為固定的脈沖重復(fù)頻率或固定的采樣率，C為超聲波在組織中的傳播速度，f0為發(fā)射的超聲波頻率。
7.一種多普勒聲音處理裝置，其特征在于，所述裝置使用了如權(quán)利要求1-6任何一項(xiàng)所述多普勒聲音處理方法。
【文檔編號(hào)】A61B8/00GK103654844SQ201210362497
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月26日
【發(fā)明者】張羽, 張官喜, 齊敏超 申請(qǐng)人:深圳市藍(lán)韻實(shí)業(yè)有限公司