用于超声信号数据中与深度有关的衰减的补偿方法和系统与流程

1.本发明涉及成像方法和实现所述方法的装置，尤其是用于医学成像。
2.本公开涉及一种用于对介质的超声信号数据中与深度相关的衰减进行补偿的方法。该方法可以通过处理系统来实现，该处理系统例如与多个(例如，一行或一排)与所述介质相关的换能器相关联。


背景技术：

3.传统的超声波成像包括由换能器发射的一个或几个超声脉冲(或波)对介质进行声穿透。响应于这些脉冲的回波，例如通过使用相同的换能器来采集超声波信号数据。
4.利用单次声穿透的反向散射回波，可以采用动态接收波束成形过程来计算一行完整的图像。为了构建一个完整的图像，通过发送一组在给定深度沿侧线(称为焦平面)进行扫描的聚焦波来重复该过程。针对每个聚焦波，进行动态波束成形，并且通过逐行构建得到完整的图像。动态波束成形在接收模式下保证了均匀聚焦，而在发射模式下，焦点固定在给定深度。最终图像在焦平面和对应于轴向焦距的介质的有限区域中是最优的。然而，在由衍射规律强加的该区域之外，图像质量在其他深度(在聚焦波束的近场和远场中)则迅速降低。
5.为了克服这个局限性，一种方案是进行多焦点成像：利用不同的发射焦深来获得整个图像的均匀质量。每次给定焦深的发射都能够在由轴向焦深限定的区域内获得部分图像。利用对应于各种深度的这些部分图像的重组获得最终图像。可以设想通过进行合成动态发射聚焦来改善图像质量。这种方法包括：通过波束成形重新合成动态发射聚焦(即，与图像中的像素一样多的焦深)，然后将一组不同的声穿透组合起来。
6.基于上述技术，可以制备b模式图像(亮度)，该b模式图像显示成像介质的二维横截面的声阻抗。
7.然而，超声波成像中的另一个现象是被检查介质中的超声衰减，这在一些应用中最好必须考虑到。当超声波在组织中传播时，根据深度和组织特性的函数，它会受到衰减效应的影响。这导致接收到的信号在不同深度发生频谱变形。
8.从而，衰减构成了一个微妙的与频率和深度相关的现象。因此，希望对衰减对产生的计算图像的任何影响进行补偿，正如在传统上是通过例如时间增益补偿来解决组织衰减的。
9.此外，us5879303a描述了一种超声诊断成像方法，该方法根据所发射的基波频率的谐波回波分量来产生超声图像。提出的衰减补偿包括对基波和谐波信号进行混合。也就是说，根据深度提出了不同的频率响应滤波器。
10.因此，已知的方法要么因为例如忽略了衰减的非线性而缺乏精确性，要么因为例如强制需要多个不同的滤波器来补偿衰减效应而很复杂。


技术实现要素：

11.目前，仍然希望克服上述问题，尤其是提供一种用于对介质的超声信号数据中与深度有关的衰减进行可靠补偿的方法和系统。有利地是，例如就所需要的滤波器和计算复杂性而言，该方法和系统可以是快速且不那么复杂的。而且，例如在减少斑点/杂乱和/或提高清晰度方面，该方法和系统最好能提高图像质量。
12.因此，根据本公开的实施方式，提供了一种用于对介质的超声信号数据中与深度有关的衰减进行补偿的方法。所述方法通过例如与至少一个超声波换能器(可以与所述介质进行关联)相关联的处理系统来实现。该方法包括以下步骤：
[0013]-处理步骤，其中由处理系统处理超声波信号数据，以提供介质的同相位和正交相位(iq)数据；以及
[0014]-衰减补偿步骤，其中根据介质中多个不同深度中的每一个深度的相应频移量来对iq数据的相位进行补偿，使得iq数据频谱(即，补偿后的iq数据频谱)在该多个不同深度上回到中心位置。
[0015]
也就是说，该衰减补偿步骤可能导致在介质的不同深度上的频谱偏移，这补偿了由衰减效应引起的任何偏移。例如，低通滤波器的偏移量和带宽可以根据深度来自动估计。
[0016]
通过提供这种方法，超声波信号数据中的衰减效应可以通过相应信号数据处理来补偿(即，校正)。因此，不需要在深度方面对应用于已处理信号数据的任何滤波器进行适配。
[0017]
例如，本公开在降噪和图像清晰度方面实现了更好的b模式图像质量。同时，本公开的方法允许在随后的滤波步骤中使用单个常规滤波器。也就是说，由于本公开的方法实现了用于对衰减效应进行补偿的与深度相关的频谱偏移，因此无需针对不同深度来适配滤波器或使用几个分别适配的滤波器(例如，非中心滤波器)来匹配输入数据未对齐的频谱。有利地是，这简化了滤波器设计。
[0018]
而且，本公开的方法和系统是通用的，因此适用于任何衰减，且不限于线性衰减。
[0019]
从而，本公开允许在减少斑点/杂乱和清晰度方面提高图像质量(例如，b模式图像的图像质量)，同时，与使用特定滤波器对与深度相关的衰减进行校正的传统技术相比，本公开是一种计算效率更高的方法。
[0020]
尤其是，由于与深度相关的衰减补偿最好在时域而非谱域中进行，因此本公开的方法的计算效率更高(即，所需的计算量较少)。
[0021]
不同深度可能意味着不同深度水平(例如，离散值)或不同深度区域(例如，两个相邻深度水平之间的范围或间隔)。
[0022]
补偿后的iq数据频谱可以在预定义的参考频率(例如，零频率或另一个预定的正值或负值)下回到中心位置。
[0023]
在处理步骤之后和衰减补偿步骤之前，本公开的方法还可以包括以下步骤：偏移量确定步骤，其中针对多个不同深度中的每一个深度，基于预定义的偏移图确定频移量。
[0024]
而且，还可以根据一种或几种不同的超声波换能器类型和/或一种或几种不同的介质类型来预先确定偏移图。例如，针对每种换能器类型和/或每种介质类型，偏移图可以包括一个或几个不同的系数。
[0025]
偏移图可以分别从多个不同深度的单个预定义衰减系数或多个衰减系数中导出。
例如，所述衰减系数可以根据介质的深度方向上每单位距离的频率(db/cm/mhz)指定超声信号数据中超声波幅值的减小量。
[0026]
也就是说，在一个实施方案中，偏移图可以仅包括一个衰减系数，基于该衰减系数可以确定线性偏移函数。例如，所述系数可以定义线性函数的梯度。
[0027]
然而，偏移图还可能包括多个系数，例如每个系数对应于介质中一个相应深度范围。在这种情况下，可以将分别获得的线性函数组合起来。
[0028]
在处理步骤之后和衰减补偿步骤之前，本公开的方法还可以包括以下步骤：
[0029]-函数确定步骤，其中针对介质中多个不同深度中的每一个深度，确定iq数据的自相关函数；以及
[0030]-中心估计步骤，其中针对多个不同深度中的每一个深度，根据自相关函数的相位估计中心频谱位置ωc(z)，
[0031]
其中，在衰减补偿步骤中，针对每个不同深度，根据相应中心频谱位置ωc(z)确定频移量。
[0032]
因此，偏移量未必基于预定数据(例如，预定义的偏移图或表格)，但是其也可以通过本公开的方法自动确定。
[0033]
所述自相关函数可以是例如一阶自相关函数。
[0034]
衰减补偿步骤可以在时域中通过多个不同深度中的每一个深度到最大深度z
max
的复相位乘以衰减补偿步骤处理的输入数据来进行。深度zk处的复相位可以例如取决于直到深度zk的总偏移量。最大深度z
max
可以是超声波数据中的最大深度。因此，可以在每个深度对数据进行校正，直到预定义的最大深度z
max
。只有该最大深度z
max
最好是由探头、系统或用户来(预先)定义。这意味着，深度z1、z2、zn处的数据可以分别乘以计算到z1、z2、zn的相位。通常，z1、z2和zn可以是0和z
max
之间的离散深度数据。
[0035]
例如，所述最大深度可以对应于用户选择的值或者可以由系统预先定义，表示在超声波成像方法中扫描的介质中区域的最大深度。一般来说，深度可以是任何种类的预定义或预选值。
[0036]
因此，由于补偿步骤可以在时域中进行，因此有利的是，本公开的方法的计算效率比在谱域中进行补偿更高。
[0037]
在处理步骤之后，该方法还可以包括以下步骤：
[0038]-带宽估计步骤，其中针对多个不同深度中的每一个深度，根据iq数据的自相关系数来估计相应频谱标准偏差；以及
[0039]-带宽确定步骤，其中针对多个不同深度中的每一个深度，根据频谱标准偏差确定滤波器(例如，低通或带通滤波器)的频率带宽，使得iq数据在该多个不同深度上被自适应地滤波，并且
[0040]-在衰减补偿步骤之后是滤波步骤，其中滤波器应用于补偿后的iq数据。
[0041]
因此，除了衰减补偿步骤中的频谱偏移之外，频谱的带宽可以适于对带宽对超声波信号数据的任何影响进行补偿。
[0042]
超声信号数据通常包括至少一个超声波换能器的多条超声波线路的数据。然后可以针对多条超声波线路中的每一条超声波线路进行中心估计步骤和/或带宽估计步骤。此外，根据预定义的规则和参数，可以可选地在超声波线路上对所述步骤的输出数据进行平
滑(例如，取平均值)。
[0043]
也就是说，例如通过确定每条线路的数据之间的平均值，可以对通过中心估计步骤和/或带宽估计步骤获得的每条线路的数据进行组合，以对组合数据进行平滑。
[0044]
因此，可以提高衰减补偿和/或带宽校正的精度。
[0045]
此外，可以可选地在超声波线路上根据其他预定义的规则和参数(例如，所使用的换能器的超声波线路的数量和/或换能器类型和/或介质)对输出数据进行平滑。
[0046]
中心估计步骤和/或带宽估计步骤的输出数据可以通过正则化步骤在深度方向上进行正则化。
[0047]
因此，可以获得更平滑的与深度有关的变化，并且可以提高滤波的稳定性。
[0048]
可以通过对纯噪声模型进行假设检验来增强中心估计步骤和/或带宽估计步骤的输出数据的稳健性。在输出数据中可以仅包括在统计上显著的点，使得该输出数据受噪声影响较小。例如，可以测试假设h0:|ρ1|＝0，其中ρ1代表一阶自相关系数。在纯噪声假设下，可以推导出|ρ1|的值的阈值t，使得观察到|ρ1|高于t的概率不会超过预定义的显著性水平或p值(典型的选择值是5％或1％)。在这种情况下，只有来自统计上显著的点(根据预定义的显著性水平)的估计值可以包括在输出数据中，使得该输出数据受噪声影响较小。
[0049]
该步骤(尤其是假设检验步骤)可以在中心估计步骤和/或带宽估计步骤之前进行，例如也可以在本公开的处理步骤之前进行，并且可以提供在中心估计步骤和/或带宽估计步骤中使用的预定数据。
[0050]
可以对上述步骤(尤其是用于对线路之间的组合输出数据进行平滑的步骤、用于正则化输出数据的步骤和用于增强输出数据的稳健性的步骤)进行任意组合。
[0051]
通过将相邻深度(即，深度方向上的深度范围或区域)的分段衰减函数(例如，线性或非线性函数)拟合到偏移图，可以基于不同深度的频移量生成深度上的频移图。
[0052]
本公开的方法最好可以是散射或反向散射过程(尤其是波束成形过程方法，例如合成波束成形过程)的一部分。
[0053]
例如，同相位和正交相位数据(iq)可以是散射和/或反向散射iq数据，尤其是其可以是波束成形iq数据。
[0054]
替代地或附加地，本公开的方法可以包括波束成形步骤，其中通过波束成形过程来处理iq数据，以提供介质的波束成形采集数据。处理步骤、衰减补偿步骤和这些步骤之间的任何步骤可以在波束成形过程中进行。
[0055]
由于波束成形过程，可以减少采集到的数据中的衍射模式。波束成形过程可以是例如合成波束成形过程。有利的是，这能够进一步减少衍射模式。
[0056]
而且，本公开的方法中的超声波数据的处理可以在包括iq数据重新定相的波束成形过程的处理步骤中进行。因此，本公开的方法不意味着会有任何显著的额外计算成本。
[0057]
该方法可以通过与至少一个超声波换能器相关联或联接的处理系统来实现。在处理步骤之前，该方法还可以包括以下步骤：
[0058]-发射步骤，其中由换能器在介质中发射至少一个脉冲；以及
[0059]-接收步骤，其中响应于该脉冲，由换能器采集超声波信号数据。
[0060]
该方法还可以包括以下至少一个步骤：
[0061]-滤波步骤，其中将低通滤波器应用于补偿后的iq数据频谱，并将同一个滤波器应
用于多个不同深度；和/或
[0062]-包络检测步骤，其中输出经过滤波的补偿后的iq数据的包络。
[0063]
滤波步骤可以包括使用单个低通滤波器和/或带通滤波器。滤波步骤还可以包括使用多个低通滤波器和/或带通滤波器。最好可以仅使用一个应用于多个不同深度的滤波器，因为输入到该滤波器中的输入信号数据已经具有回到中心位置的频谱(即，衰减已经被输入信号数据中的频谱偏移所补偿)。然而，也可以使用数个例如针对每个深度水平具有不同带宽的滤波器。
[0064]
因此，可以仅使用一个滤波器(例如，低通或带通滤波器)，该滤波器本身不用于对衰减效应进行补偿的与深度相关的频谱偏移。这也不是必须的，因为输入到滤波器中的信号数据已经就衰减效应进行了补偿(即，校正)。滤波器可以是预先定义的，或者可以根据换能器和/或介质从预先定义的列表中选择，或者可以在执行该方法时自适应(例如，该滤波器可以被确定为具有由该方法估计的带宽的平均值)。
[0065]
然而，如上所述，所使用的滤波器可以适用于与深度相关的带宽适配。也就是说，也可以存在分别用于多个深度的多个滤波器。每个滤波器可以具有适配的且可能不同的带宽。然而，可以对滤波器器的中心进行对齐。因此，滤波器不必具有不同的中心频率，因为所述频谱偏移已经在衰减补偿步骤中实现了。
[0066]
本公开还涉及一种计算机程序，包括计算机可读指令，当该计算机可读指令被数据处理系统执行时，使得该数据处理系统执行如上所述的用于对介质的超声信号数据中与深度相关的衰减进行补偿的方法。
[0067]
本公开还可以进一步涉及一种用于对超声波图像进行成像的方法，其中在图像处理中，如上所述已经对衰减效应进行了补偿。然后，在相同或相似的时间段和/或位置，可以在任何相关联的本地或远程显示器上显示图像。
[0068]
本公开还涉及一种用于对介质的超声信号数据中与深度相关的衰减进行补偿的系统，包括处理系统，该处理系统用于：
[0069]-处理超声波信号数据以提供介质的同相位和正交相位(iq)数据，
[0070]-根据介质中多个不同深度中的每一个深度的相应频移量来对iq数据的相位进行补偿，使得iq数据频谱在该多个不同深度上回到中心位置。
[0071]
可选地，该系统还可以包括超声波数据采集系统，例如包括至少一个换能器。然而，本公开的系统还可以不限于该选项。该系统还可以用于从外部采集系统接收超声波信号数据，该外部采集系统例如可以通过互联网、“云”、4g或5g协议、wifi、任何本地网络或任何其他数据接触或无接触连接来连接到本公开的系统。
[0072]
该至少一个换能器可以是用于发射脉冲并接收组织反应的单个换能器，例如聚焦换能器，例如具有凹面形状或相应的透镜。此外，可以扫描该单个换能器。
[0073]
还可以使用多个换能器和/或一个换能器阵列。例如，可以提供一个线性阵列，通常包括几十个沿着x轴(水平或阵列方向x)并置的换能器(例如，100到300个)。3d探针或任何其他探针也可以用于实现本公开。
[0074]
相同的换能器可以用于发射脉冲和接收反应，或者不同的换能器用于发射和接收。
[0075]
本公开还可以涉及一种计算机程序，包括指令，当所述程序被计算机执行时，该指
令用于执行上述方法中的至少一种方法的步骤。
[0076]
本公开还可以涉及一种计算机可读的记录介质，该记录介质上记录有计算机程序，包括指令，当所述程序被计算机执行时，该指令用于执行上述方法中的至少一种方法的步骤。
[0077]
本公开及其实施方案可以用在专用于人和动物的医疗设备的情况中，但是也可以用在任何要考虑的材料中，比如金属片、砾石、鹅卵石等。
[0078]
意图是可以对上述元件和本说明书中的元件进行组合，除非在其他方面存在矛盾。
[0079]
应该理解的是，以上的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和解释性的，是为了说明的目的而提供的，而不是对所要求保护的公开内容的限制。
[0080]
结合在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本公开的实施方案，并与本说明书一起用于支持和说明其原理。
附图说明
[0081]
图1所示的是示出了根据本公开的实施方案的超声波装置的示意图；
[0082]
图2所示的是示出了图1中的装置的一部分的框图；
[0083]
图3所示的是根据本公开的用于对介质的超声信号数据中与深度相关衰减进行补偿的方法的流程图；
[0084]
图4所示的是根据本公开的方法的第一示例性实施方案(采用了预定义的系数/图)的示意图；
[0085]
图5所示的是根据本公开的方法的第二示例性实施方案(采用了自动偏移量确定)的示意图；
[0086]
图6所示的是根据本公开的方法的第三示例性实施方案(另外采用了自动带宽校正)的示意图；
[0087]
图7a所示的是没有进行衰减补偿的超声波图像的与深度相关的频谱的第一实例；
[0088]
图7b所示的是进行了衰减补偿的第一实例；
[0089]
图8a所示的是没有进行衰减补偿的超声波图像的与深度相关的频谱的第二实例；以及
[0090]
图8b所示的是进行了衰减补偿的第二实例。
具体实施方式
[0091]
现将对本公开的示例性实施方案进行详细讨论，其实例在附图中示出。在可能的情况下，相同的附图标记将在所有附图中用于指代相同或相似的部分。
[0092]
图1所示的装置适于对介质(例如，患者、动物或植物的活组织，尤其是人的组织)的区域1进行成像。该装置可以对应于本公开的系统。该装置可以例如包括：
[0093]
·
(可选地)至少一个换能器，例如用于发射脉冲并接收组织反应的单个换能器。此外，可以使用多个换能器和/或一个换能器阵列2。例如，可以提供一个线性阵列，如在常规探头中已知的，通常包括几十个沿着x轴(水平或阵列方向x)并置的换能器(例如，100到300个)。在这种情况下，阵列2适配成对区域1进行二维(2d)成像，但是阵列2也可以是适配
成对区域1进行三维成像的二维阵列。换能器阵列2也可以是凸阵，包括沿曲线排列的多个换能器。相同的换能器可以用于发射脉冲和接收反应，或者不同的换能器用于发射和接收；
[0094]
·
电子舱3，控制换能器阵列并从中采集信号；
[0095]
·
微型计算机4，用于控制电子舱3和例如查看从电子舱获得的图像(在一个变型中，单个电子设备可以实现电子舱3和微型计算机4的所有功能)。该微型计算机可以例如是个人计算机(pc)。
[0096]
然而，换能器可以在电子舱3和/或微型计算机4的外面。例如，换能器可以远程连接到电子舱3和/或微型计算机4。在一个示例性实施方案中，换能器是物联网(iot)设备和/或可以连接到iot设备和/或智能手机。换能器可以通过互联网、“云”、4g或5g协议、wifi、任何本地网络或任何其他数据接触或远程连接来连接到电子舱3和/或微型计算机4。
[0097]
电子舱3和微型计算机4还可以例如通过互联网、“云”、4g或5g协议、wifi、任何本地网络或任何其他数据接触或远程连接来远程连接。
[0098]
该装置还可以包括显示器，用于显示超声波图像。所述显示器可以连接到微型计算机4或由微型计算机4组成。显示器也可以例如通过互联网、“云”、4g或5g协议、wifi、任何本地网络或任何其他数据接触或远程连接来远程连接到电子舱3和/或微型计算机4。
[0099]
图1中的z轴是垂直于x轴的轴，并且它通常是由阵列的换能器产生的超声波束的方向，例如在被检查的介质的深度方向。该方向在本文件中被指定为垂直或轴向方向。
[0100]
如图2所示，电子舱3可以例如包括：
[0101]
·
l个模拟/数字转换器5(a/di-a/dl)，分别连接至换能器阵列2的l个换能器(tl-tl)；
[0102]
·
l个缓冲存储器6(bi-bn)，分别与n个模拟/数字转换器5相关联；
[0103]
·
处理系统8，包括例如与缓冲存储器6和微型计算机4通信的中央处理单元8a(cpu)和/或图形处理单元8b(gpu)；
[0104]
·
存储器9(mem)，联接至中央处理系统8；以及
[0105]
·
数字信号处理器10(dsp)，联接至中央处理系统8。
[0106]
本文公开的装置是用于超声波成像的设备，换能器是超声波换能器，并且所实现的方法估计区域1的超声衰减参数，并且可选地可以产生区域1的超声波图像。
[0107]
然而，该装置可以是使用不同于超声波的其他波(波长不同于超声波波长的波)的任何成像设备，换能器和电子舱部件然后与所述波相适配。
[0108]
图3所示的是根据本公开的用于对介质的超声信号数据中与深度相关衰减进行补偿的方法的流程图。所述方法可以在图1的装置中实现。
[0109]
该方法的步骤可以主要由处理系统8控制，例如包括中央处理单元8a和/或图形处理器8b，最终由数字信号处理器10或任何其他装置促成。该方法包括以下主要步骤：
[0110]-可选的发射步骤(a)，其中由换能器在介质中发射至少一个脉冲；
[0111]-可选的接收步骤(b)，其中响应于该脉冲，由换能器采集超声波信号数据；
[0112]-处理步骤(c)，其中由处理系统处理超声波信号数据，以提供介质的同相位和正交相位(iq)数据；
[0113]
о可选的偏移量确定步骤(d1)，如在图5的上下文中描述的；
[0114]
或者
[0115]
о可选的函数确定步骤(d2)和可选的中心估计步骤(e2)，如在图6的上下文中描述的；
[0116]
о可选的带宽估计步骤(d2’)和可选的带宽确定步骤(e2’)，如在图7的上下文中描述的；
[0117]-衰减补偿步骤(f)，其中根据介质中多个不同深度(z1，z2，zn)中的每一个深度的相应频移量对iq数据的相位进行补偿，使得iq数据频谱在该多个不同深度上回到中心位置；
[0118]-可选的(例如，低通)滤波步骤(g)，其中(例如，单个)滤波器应用于经过校正的补偿后的iq数据频谱，同一个滤波器应用于多个不同深度(z1，z2，zn)；以及
[0119]-可选的包络检测步骤(h)，其中输出经过滤波的补偿后的iq数据的包络。
[0120]
该方法还可以包括可选的波束成形步骤(c-f)，包括处理步骤(c)、衰减补偿步骤(f)以及(c)和(f)之间的任何步骤，其中在可选的波束成形步骤中，通过波束成形过程来处理iq数据，以提供介质的波束成形采集数据。
[0121]
该方法可以例如通过从步骤(h)回到步骤(a)的循环重复进行。这样，例如实时或准实时的重复超声波数据采集和/或超声波成像成为可能。
[0122]
图4所示的是根据本公开的方法的第一示例性实施方案(采用了预定义的系数/图)的示意图。如图4所示，该方法可以包括可选的偏移量确定步骤(d1)，其中针对多个不同深度(z1，z2，zn)中的每一个深度，基于预定义的偏移图以及例如还根据探头类型确定频移量。例如，通过用户输入或者通过估计，可以获得预定义的偏移图(例如，衰减系数)，以根据深度计算频移量。频移应用于输入iq数据。可以在时域中通过复相位乘以对应于偏移量的输入数据来进行校正。然后，在将校正后的数据发送至包络检测之前，对其进行低通滤波，以降低噪声。
[0123]
图5所示的是根据本公开的方法的第二示例性实施方案(采用了自动偏移量确定)的示意图。如图5所示，该方法可以包括可选的函数确定步骤(d2)，其中针对介质中多个不同深度(z1，z2，zn)中的每一个深度，确定iq数据的自相关函数。而且，该方法可以包括随后的可选中心估计步骤(e2)，其中对于多个不同深度(z1，z2，zn)中的每一个深度，根据自相关函数的相位估计中心频谱位置ωc(z)。在该示例性实施方案中，针对每个不同深度(z1，z2，zn)的衰减补偿步骤(f)，根据相应的中心频谱位置ωc(z)确定频移量。
[0124]
此外，可以通过iq数据上的一阶自相关来自动估计频移。可以根据每个深度处的iq来计算一阶自相关函数r1(z)和系数ρ1(z)。通过r1的相位来估计每个深度z处的中心频谱位置ωc(z)：
[0125][0126]
可以通过采用该估计的位置来对每个深度处的iq数据相位进行补偿(校正)，使得校正后的数据频谱在零频率处回到中心位置。
[0127]
图6所示的是根据本公开的方法的第三示例性实施方案(另外采用了自动带宽校正)的示意图。如图6所示，该方法还可以包括可选的带宽估计步骤(e2’)，其中，针对多个不同深度(z1，z2，zn)中的每一个深度，根据iq数据的自相关系数估计相应的频谱标准偏差。该方法可以进一步包括随后的可选带宽确定步骤(f2
″
)，其中针对多个不同深度(z1，z2，zn)中的每一个深度，根据频谱标准偏差确定滤波器的频率带宽，使得iq数据在多个不同深度上
被自适应地滤波。在衰减补偿步骤(f)之后，可以执行滤波步骤(g)，其中滤波器应用于补偿后的iq数据。
[0128]
因此，还可以通过相同的自相关函数来估计滤波器带宽，以对该滤波器带宽进行适配。可以通过以下方式在每个深度z处对频谱标准偏差进行估计：
[0129][0130]
通过对来自多条超声波线路的估值进行平滑，可以进一步提高两种估值(频移和带宽)的精度。也可以在深度方面对两种估值进行正则化，以得到取决于深度的更平滑的变化，从而提高滤波的稳定性。通过对纯噪声模型(即，h0:|ρ1|＝0)进行假设检验，可以提高两种估值的稳健性。估计中仅包括统计上显著的点，使得估值受噪声影响较小。
[0131]
图7a所示的是没有进行衰减补偿的超声波图像的与深度相关的频谱的第一实例。图7b所示的是进行了衰减补偿的相同的第一实例，该实例是根据深度对具有线性衰减系数的体模进行自动频谱校正的实例。
[0132]
在所述实例中，超声波信号频谱在深度方向传播时由于衰减而失真。根据本公开的方法允许自动估计每个深度处的频率中心和带宽。这使得频谱回到中心位置，并且自适应地对超声波信号数据进行低通滤波，以对衰减失真进行补偿。该方法也适用于非线性衰减。在图7b中，示例性和示意性地示出了单个低通滤波器可以用于频谱中的每个深度水平。这是有可能的，因为用于衰减补偿的与深度相关的频谱偏移已经由本公开的方法执行。
[0133]
图8a所示的是没有进行衰减补偿的超声波图像的与深度相关的频谱的第二实例，其中图8b所示的是进行了衰减补偿的另一个实例。如所述第二个实例所示，衰减不一定是线性的。所述实例说明了体内实例和所公开的自动校正的结果。在图8b中，示例性和示意性地示出了匹配带宽的多个滤波器可以用于频谱中相应的多个深度水平。在图示的实例中，仅示出了两个滤波器，但是可以使用两个以上的滤波器，例如10个或20个滤波器。所述滤波器可以是低通滤波器。其中心可以是相同的。也就是说，滤波器可能不需要匹配超声波信号数据的任何频谱偏移。这不是必须的，因为用于衰减补偿的与深度相关的频谱偏移(即，回到中心位置)已经由本公开的方法执行了。然而，滤波器的带宽可能不同。也就是说，滤波器在深度上可以具有不同的带宽。因此，可以在不同深度上使用不同匹配带宽的滤波器。所述带宽可以例如在如上所述的步骤d2’和e2’中计算。
[0134]
在整个说明书(包括权利要求书)中，除非另有说明，否则术语“包括一个”应理解为与“包括至少一个”同义。此外，除非另有说明，否则本说明书(包括权利要求书)中提出的任何范围都应理解为包括其端值。所述元素的具体值应理解为在本领域技术人员已知的可接受的制造或工业公差范围内，并且术语“基本上”和/或“大约”和/或“一般”的任何使用应理解为属于这种可接受的公差范围。
[0135]
尽管本文已经结合特定的实施方案描述了本公开，但是应当理解的是，这些实施方案仅仅说明了本公开的原理和应用。
[0136]
说明书和示例仅被认为是示例性的，本公开的真实范围由所附权利要求书指明。
[0137]
总之，如上所述的根据本公开的方法允许更精确的衰减估计，并且意味着更少的计算成本，这尤其改进了实时计算模式。此外，由于精确度的提高，可以减小方差，从而提高了可再现性。