基于超声造影成像技术的信号处理系统、方法及终端设备

1.本申请属于超声波造影成像技术领域，尤其涉及一种基于超声造影成像技术的信号处理系统、方法、终端设备及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.在超声造影成像技术中，基于采集的回波信号，提取的各个频率信号的幅度常应用于不同的技术领域。例如，由于回波信号中的次谐波散射信号幅度与环境压力之间相关性，次谐波散射信号幅度常用于进行血流压力估计，得到血流压力值。
3.然而，一般情况下采集的回波信号会携带有一定的噪声信号，导致提取到的各个频率信号的幅度精度不高，影响到根据各个频率信号的幅度计算得到的结果的准确度。
4.相关的基于超声造影技术的频率信号处理方法，通常需要采集大量的回波信号来求均值的方式来消除噪声信号，然而上述方法易导致信号处理的消耗时间过长，处理效率低，信号处理结果的实时性差。


技术实现要素：

5.本申请实施例提供了一种基于超声造影成像技术的信号处理系统、方法、终端设备及计算机可读存储介质，可以解决相关的基于超声造影技术的频率信号处理方法存在的信号处理的消耗时间过长，处理效率低，信号处理结果的实时性差等问题。
6.第一方面，本申请实施例提供了一种基于超声造影成像技术的信号处理系统，所述基于超声造影成像技术的信号处理系统包括信号采集模块和信号处理模块；所述信号采集模块与所述信号处理模块通信连接；所述信号处理模块包括卡尔曼滤波器；
7.所述信号采集模块用于发射脉冲波，接收对应的回波信号并将所述回波信号发送至所述信号处理模块；
8.所述信号处理模块用于提取所述回波信号中的目标频率信号，根据所述目标频率信号计算获得目标频率信号的幅度，通过所述卡尔曼滤波器对所述目标频率信号的幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度。
9.第二方面，本申请实施例提供了一种基于超声造影成像技术的信号处理方法，应用于基于超声造影成像技术的信号处理系统，所述方法包括：
10.发射脉冲波，接收对应的回波信号；
11.提取所述回波信号中的目标频率信号；
12.根据所述目标频率信号计算获得目标频率信号的幅度；
13.通过卡尔曼滤波器对所述目标频率信号的幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度。
14.第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第二方面中任一项所述的基于超声造影成像技术的信号处理方法。
15.第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述第二方面中任一项所述的基于超声造影成像技术的信号处理方法。
16.第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第二方面中任一项所述的基于超声造影成像技术的信号处理方法。
17.本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过实时采集获得回波信号，提取回波信号中的目标频率信号，根据目标频率信号计算获得目标频率信号的幅度，通过卡尔曼滤波器对目标频率信号的幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度，克服噪声信号干扰，提高了对回波信号中目标频率信号的幅度的处理效率和目标频率信号处理结果的精度。
18.可以理解的是，上述第二方面至第五方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
19.为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本申请实施例提供的基于超声造影成像技术的信号处理系统1的结构示意图；
21.图2是本申请实施例提供的信号处理模块102的结构示意图；
22.图3(a)是本申请实施例提供的不同外部环境压力下的次谐波散射信号的示意图；
23.图3(b)是本申请实施例提供的不同外部环境压力下的次谐波散射信号的频谱图；
24.图4(a)是本申请实施例提供的外部环境压力为10mmhg下，次谐波散射信号的频率分布的示意图；
25.图4(b)是本申请实施例提供的在外部环境压力为30mmhg下，次谐波散射信号的频率分布的示意图；
26.图4(c)是本申请实施例提供的在外部环境压力为40mmhg下，次谐波散射信号的频率分布的示意图；
27.图4(d)是本申请实施例提供的外部环境压力分别为10mmhg、30mmhg和40mmhg下，次谐波散射信号的频率分布的示意图；
28.图5是本申请实施例提供的基于不同计算方式得到的次谐波信号幅度的示意图；
29.图6是本申请实施例提供的次谐波散射信号幅度与外部环境压力之间的相关性曲线的示意图；
30.图7是本申请实施例提供的信号采集模块101的结构示意图；
31.图8是本申请实施例提供的基于超声造影成像技术的信号处理系统1的另一结构示意图；
32.图9是本申请实施例提供的成像模块103的结构示意图；
33.图10是本申请实施例提供的基于超声造影成像技术的信号处理方法的流程示意图；
34.图11是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。
具体实施方式
35.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。
36.应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
37.还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
38.如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0039]
另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0040]
在本申请说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0041]
近年来，虽然基于超声造影技术的频率信号处理技术已经实现了一定的发展，但是相关的基于超声造影技术的频率信号处理方法通常存在信号处理的消耗时间过长，处理效率低，信号处理结果的实时性差的问题；为解决这一问题，本申请提出了一种基于超声造影技术的信号处理系统、基于超声造影技术的信号处理方法、终端设备及计算机可读存储介质，可在发射脉冲波并采集到对应的回波信号时，提取得到回波信号中的目标频率信号，并计算获得目标频率信号的幅度，根据卡尔曼滤波器对目标频率信号的幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度，克服噪声信号的干扰，提高对回波信号中目标频率信号的幅度的处理效率和处理结果的精度。
[0042]
为了说明本申请所提出的技术方案，下面通过具体附图及实施例进行详细说明。
[0043]
图1示出了本申请提供的基于超声造影成像技术的信号处理系统1的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。
[0044]
基于超声造影成像技术的信号处理系统1包括信号采集模块101和信号处理模块102；所述信号采集模块101与所述信号处理模块102通信连接。信号处理模块102包括卡尔
曼滤波器1021；
[0045]
在一个实施例中，所述信号采集模块101用于发射脉冲波，接收对应的回波信号并将所述回波信号发送至所述信号处理模块102；
[0046]
所述信号处理模块102用于提取所述回波信号中的目标频率信号，根据所述目标频率信号计算获得目标频率信号的幅度，通过所述卡尔曼滤波器1021对所述目标频率信号的幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度。
[0047]
在具体应用中，信号采集模块101用于生成激励信号，并根据激励信号发射对应的脉冲波，接收对应的回波信号并将回波信号发送至信号处理模块102，
[0048]
在具体应用中，信号处理模块102包括但不限于卡尔曼滤波器1021，信号处理模块102用于在接收到信号采集模块101发送的回波信号时，提取回波信号中的目标频率信号，根据目标频率信号计算获得目标频率信号的幅度，通过卡尔曼滤波器1021对目标频率信号的幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度。目标频率信号包括但不限于次谐波信号、基波信号、二次谐波信号、三次谐波信号或超谐波信号。
[0049]
在具体应用中，信号采集模块101还用于接收对应的回波信号时，对回波信号进行处理，得到处理后的回波信号，并将处理后的回波信号发送至信号处理模块102。其中，回波信号的处理方式包括但不限于放大处理、离散化处理、信号衰减处理、聚焦处理和滤波处理中的一种或多种。
[0050]
在一个实施例中，所述信号处理模块102还包括带通滤波器1022和原始信号幅度求解器1023；所述带通滤波器1022、所述原始信号幅度求解器1023和所述卡尔曼滤波器1021顺次通信连接；
[0051]
所述带通滤波器1022用于对所述回波信号进行提取处理，得到目标频率信号；
[0052]
所述原始信号幅度求解器1023用于对所述目标频率信号进行计算，得到目标频率信号的幅度；
[0053]
所述卡尔曼滤波器1021用于对所述目标频率信号的幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度。
[0054]
如图2所示，示例性的提供了一种信号处理模块102的结构示意图。
[0055]
图2中，信号处理模块102包括带通滤波器1022、原始信号幅度求解器1023和卡尔曼滤波器1021；带通滤波器1022、原始信号幅度求解器1023和卡尔曼滤波器1021顺次通信连接。
[0056]
在具体应用中，信号处理模块102具体用于通过带通滤波器1022对信号采集模块101发送的回波信号进行提取处理，得到回波信号中的目标频率信号，通过原始信号幅度求解器1023对目标频率信号进行计算，得到含有噪声信号的目标频率信号幅度；通过卡尔曼滤波器1021对含有噪声信号的目标频率信号幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号幅度。
[0057]
其中，通过原始信号幅度求解器1023计算，得到目标频率信号幅度包括：1)通过i/q解调器对基于带通滤波器1022计算得到的目标频率信号进行处理，计算得到i/q分量的模，然后提取获得目标频率信号的包络，通过对包络求取平均值，作为目标频率信号的平均幅度；2)对基于带通滤波器1022计算得到的目标频率信号进行快速傅里叶变换处理，得到目标频率信号的频谱，根据频谱图中的最大幅值，计算得到目标频率信号的平均幅度。
[0058]
在具体应用中，卡尔曼滤波器1021具体指基于线性高斯系统的最优无偏估计器，用于去除噪声信号。以目标频率信号为次谐波信号(或称次谐波散射信号)为例，首先，基于卡尔曼滤波器1021引入基于离散控制过程的控制系统，该控制系统具体可通过一个线性随机微分方程表示：
[0059]
x(k)＝ax(k
‑
1)+w(k)
ꢀꢀ
(2)；
[0060]
基于线性高斯系统的次谐波信号的幅度测量值表示为：
[0061]
z(k)＝hx(k)+v(k)
ꢀꢀ
(3)；
[0062]
其中，x(k)表示k时刻的离散控制系统中次谐波信号幅度的状态值，a表示离散控制系统的参数，对于多模型系统，a具体为参数矩阵。z(k)表示k时刻基于线性高斯系统的次谐波信号的幅度测量值，h表示线性高斯系统的参数，对于多测量系统，h具体为参数矩阵。w(k)表示离散控制系统的噪声信号；v(k)表示基于线性高斯系统的噪声信号测量值。设定w(k)和v(k)均为高斯白噪声，w(k)的协方差通过q表示，v(k)的协方差通过r表示(设定q和r均为常数，即q和r的值不随控制系统或线性高斯系统的状态发生变化)。在满足上述设定的条件的情况下(即基于离散控制过程的控制系统具体为线性随机微分系统，且w(k)和v(k)均为高斯白噪声的条件)，可判定卡尔曼滤波器1021是用于进行最优估计的信息处理器，也即去除次谐波信号幅度中的噪声信号，得到次谐波信号幅度的最优估计值。
[0063]
首先，基于离散控制过程的控制系统，来预测下一个时刻该控制系统的次谐波信号幅度的状态值。即以当前时刻为k时刻，可基于该控制系统在上一状态(即k
‑
1时刻)次谐波信号幅度的状态值，预测出该控制系统在当前时刻(k时刻)的次谐波信号幅度的状态值，具体表示为：
[0064]
x(k|k
‑
1)＝ax(k
‑
1|k
‑
1)
ꢀꢀ
(4)；
[0065]
其中，x(k|k
‑
1)表示基于该控制系统在上一状态(即k
‑
1时刻)次谐波信号幅度的状态值，预测出的在当前时刻(k时刻)的次谐波信号幅度的状态值；x(k
‑
1|k
‑
1)表示基于该控制系统预测出的在上一时刻(k
‑
1时刻)的次谐波信号幅度的状态值。
[0066]
基于该控制系统的预测结果完成更新，x(k|k
‑
1)的协方差p表示为：
[0067]
p(k|k
‑
1)＝ap(k
‑
1|k
‑
1)a'+q
ꢀꢀ
(5)；
[0068]
其中，p(k|k
‑
1)表示x(k|k
‑
1)的协方差，p(k
‑
1|k
‑
1)表示x(k
‑
1|k
‑
1)的协方差，a
‘
表示a的转置矩阵，q表示该控制系统的离散控制过程的协方差。
[0069]
结合公式(3)
‑
(5)，得到当前时刻(即k时刻)次谐波信号幅度的最优估计值x(k|k)(即去除噪声后的次谐波信号幅度)表示为：
[0070]
x(k|k)＝x(k|k
‑
1)+kg(k)(z(k)
‑
hx(k|k
‑
1))
ꢀꢀ
(6)；
[0071]
其中，kg表示卡尔曼增益(kalman gain)：
[0072]
kg(k)＝p(k|k
‑
1)h'/(hp(k|k
‑
1)h'+r)
ꢀꢀ
(7)；
[0073]
为控制卡尔曼滤波器1021进行迭代优化，直至检测到该控制系统的离散控制过程结束，需要实时计算获得当前时刻下(即k时刻)x(k|k)的协方差，并进行更新：
[0074]
p(k|k)＝(i
‑
kg(k)h)p(k|k
‑
1)
ꢀꢀ
(8)；
[0075]
其中，i表示单位矩阵。
[0076]
基于公式(8)可知，只需实时存储上一时刻(即k
‑
1时刻)x(k
‑
1|k
‑
1)的协方差p(k
‑
1|k
‑
1)，可以实时对次谐波信号幅度进行处理，得到去除噪声信号后的次谐波信号幅度，也
即次谐波信号幅度的最优估计值。
[0077]
具体地，在实际应用中(例如：基于门静脉的血流压力估计)，基于超声波的次谐波信号幅度估计的一种单模型系统通过设定当前采集的次谐波信号幅度与上次采集的次谐波信号幅度相等，则可确定a＝1；基于单模型系统，处理过程为单次测量数据，则可确定i＝1；基于处理数据为次谐波信号幅度，则可确定h＝1。因此，基于上述公式(3)
‑
(8)，得到：
[0078]
x(k|k
‑
1)＝x(k
‑
1|k
‑
1)
ꢀꢀ
(9)；
[0079]
p(k|k
‑
1)＝p(k
‑
1|k
‑
1)+q
ꢀꢀ
(10)；
[0080]
x(k|k)＝x(k|k
‑
1)+kg(k)(z(k)
‑
x(k|k
‑
1))
ꢀꢀ
(11)；
[0081]
kg(k)＝p(k|k
‑
1)/(p(k|k
‑
1)+r)
ꢀꢀ
(12)；
[0082]
p(k|k)＝(1
‑
kg(k))p(k|k
‑
1)
ꢀꢀ
(13)；
[0083]
根据公式(9)和(10)看出次谐波信号幅度的状态方程具体为线性方程，且离散控制过程的噪声信号符合高斯分布。因此，可根据采集测量到的次谐波信号是否服从高斯分布，来判断是否可以通过卡尔曼滤波器1021对次谐波信号幅度进行最优估计，得到去除噪声信号后的次谐波信号幅度。
[0084]
如图3所示，示例性的提供了一种次谐波信号的示意图及其频谱图，图4示例性的提供了一种在不同外部环境压力下，次谐波散射信号幅度的概率分布图。
[0085]
图3中，通过采集获得在发射频率为4mhz，声压为350kpa的超声波，在外部环境压力分别为10mmhg、30mmhg和40mmhg下的各1750个超声造影剂次谐波散射信号(如图3(a))，对上述次谐波散射信号进行快速傅里叶变换处理，获得对应的频谱图(如图3(b))，从而得到2mhz处的次谐波散射信号的幅度。通过对上述次谐波散射信号进行直方图处理，获得对应的概率分布，并用高斯分布函数进行拟合，得到图4(a)、图4(b)、图4(c)以及图4(d)。
[0086]
基于图4(a)、图4(b)、图4(c)和图4(d)可知，采集测量到的超声造影剂的次谐波散射信号幅度服从高斯分布，对应判定可以基于卡尔曼滤波器1021对超声造影剂的次谐波散射信号的幅度进行最优估计，得到去除噪声信号后的次谐波信号幅度。
[0087]
并且，基于图4(d)可知，在外部环境压力分别为10mmhg、30mmhg和40mmhg下的次谐波散射信号幅度的直方图有重叠区域，但是上述次谐波散射信号幅度的均值(即基于卡尔曼滤波器1021得到的去除噪声信号后的次谐波信号幅度)不重叠。因此，可以根据卡尔曼滤波器1021估计得到的次谐波信号幅度，进行估计得到外部环境压力。
[0088]
作为示例而非限定，卡尔曼滤波器1021可以通过显卡或现场可编程门阵列(fpga)和数字信号处理芯片(dsp)实现。
[0089]
图5示例性的提供了一种基于不同计算方式得到的次谐波信号幅度的示意图。
[0090]
图5中，点状数据表示在350kpa声压下，外部环境压力为10mmhg时，超声造影剂的次谐波散射信号幅度的测量值；直线数据表示在350kpa声压下，外部环境压力为10mmhg时，超声造影剂的次谐波散射信号幅度的平均值；曲线表示在350kpa声压下，外部环境压力为10mmhg时，基于卡尔曼滤波器1021处理后，得到的去噪处理后的超声造影剂的次谐波散射信号幅度值；
[0091]
根据图5可知，次谐波散射信号幅度的测量值通常位于50db
‑
75db之间；在采集次数大于300时，基于卡尔曼滤波器1021处理后，得到的去噪处理后的超声造影剂的次谐波散射信号幅度值，逐渐趋近于超声造影剂的次谐波散射信号幅度的平均值。
[0092]
在一个实施例中，所述目标频率信号包括次谐波信号；
[0093]
所述信号处理模块102还包括压力估计单元，所述压力估计单元与所述卡尔曼滤波器1021通信连接；
[0094]
所述压力估计单元用于计算获得灵敏度系数，根据所述次谐波信号的幅度和所述灵敏度系数进行计算，得到压力值。
[0095]
在具体应用中，信号处理模块102还包括压力估计单元，压力估计单元与卡尔曼滤波器1021通信连接，压力估计单元用于计算获得灵敏度系数，根据经卡尔曼滤波器1021处理后的次谐波信号的幅度和灵敏度系数进行计算，得到压力值。
[0096]
其中，压力值的计算方法具体表示为：
[0097]
压力值＝去噪处理后的次谐波信号幅度/灵敏度系数(1)；
[0098]
其中，灵敏度系数是指根据在特定声压下测量次谐波散射信号幅度与环境压力之间的相关性曲线，获得的参数。
[0099]
在具体应用中，首先测量获得基于不同声压和驱动频率下的次谐波信号的幅度，确定基于不同声压和驱动频率下的次谐波信号的幅度随着环境压力变化的关系曲线；根据上述关系曲线，计算获得次谐波信号的幅度与环境压力之间的线性相关系数；根据线性相关系数确定一个目标入射声压和激励频率，根据目标入射声压和激励频率下对应的次谐波信号的幅度随着环境压力变化的关系曲线，计算得到对应的灵敏度系数，根据经卡尔曼滤波器1021处理后的次谐波信号的幅度和上述灵敏度系数进行计算，得到压力值。
[0100]
如图6所示，示例性的提供了次谐波散射信号幅度与外部环境压力之间的相关性曲线的示意图。
[0101]
图6中，通过测量获得了商用超声造影剂sonovuetm在4mhz和声压分别是120kpa、140kpa、480kpa、500kpa和520kpa入射声波激励下，外部环境压力分别为10、20、30、40mmhg时的次谐波散射信号的幅度。从图6可以看出，声压对于次谐波散射信号的幅度和外部环境压力之间的相关性有比较重要的影响。在120kpa和140kpa的低声压下，次谐波信号的幅度随着外部环境压力的升高而升高，两者呈正相关，对应的线性相关系数分别为0.38和0.73；在480kpa、500kpa和520kpa的高声压下，次谐波散射信号的幅度随着外部环境压力的升高而减小，两者呈负相关，对应的线性相关系数可达0.95、0.88和0.99。在520kpa声压下，当外部环境压力从10mmhg升至40mmhg时，次谐波散射信号的幅度下降了4.5db，对应可以计算得到，灵敏度系数＝次谐波散射信号的幅度变化量/外部环境压力变化量＝4.5db/30mmhg＝0.15db/mmhg。同理可得，在120kpa、140kpa、480kpa和500kpa声压下的灵敏度系数分别为0.16db/mmhg，0.09db/mmhg，0.10db/mmhg和0.11db/mmhg。虽然，在120kpa下可计算获得最大数值的灵敏度系数，但是次谐波信号的幅度与外部环境压力之间的线性相关系数是最小的。因此，可以确定在4mhz激励频率下，520kpa是目标入射声压，该目标入射声压下可同时获得较大数值的灵敏度系数和线性相关系数，即可通过目标入射声压下的灵敏度系数计算获得更加准确的压力估计值。
[0102]
一般情况下，基于造影剂微泡获得的灵敏度系数小于1db/mmhg。
[0103]
作为示例而非限定，在目标频率信号为次谐波信号时，可基于次谐波信号的幅度进行计算，获得血流压力值。例如：在进行血液压力估计时，需将超声造影剂(含有直径小于10μm气泡的溶液，如声诺维)经静脉注射进入人体内的血液循环系统，通过信号发射接收子
模块1012发射脉冲波(例如，设定发射频率4mhz，脉冲持续周期16个，声压338kpa，过程协方差q＝1e
‑
6，测量协方差r＝1e
‑
3)，对血管进行造影成像，在造影成像上选定预设成像区域，采集预设成像区域内的回波信号，提取回波信号中的次谐波信号，基于卡尔曼滤波器1021处理得到回波信号中的频率为2mhz的次谐波信号的幅度，根据灵敏度系数计算得到预设成像区域的血流压力值并显示。
[0104]
在一个实施例中，所述信号采集模块101包括信号生成子模块1011和信号发射接收子模块1012；所述信号生成子模块1011和信号发射接收子模块1012通信连接；
[0105]
所述信号生成子模块1011包括信号发生单元10111、前置放大单元10112、数模转换采集单元10113、时间增益补偿单元10114、波束合成器10115和直流滤波器10116；所述前置放大单元10112、所述数模转换采集单元10113、所述时间增益补偿单元10114、所述波束合成器10115和所述直流滤波器10116顺次通信连接；所述波束合成器10115与所述信号发生单元10111通信连接；
[0106]
所述波束合成器10115用于计算得到时间延迟数据，并将所述时间延迟数据发送至所述信号发生单元10111；
[0107]
所述信号发生单元10111用于根据所述时间延迟数据生成激励信号并发送至所述信号发射接收子模块1012；
[0108]
所述信号发射接收子模块1012用于根据所述激励信号发射脉冲波，接收回波信号并发送至所述信号生成子模块1011；
[0109]
所述前置放大单元10112用于对所述回波信号进行放大处理，得到放大处理后的回波信号；
[0110]
所述数模转换采集单元10113用于对所述放大处理后的回波信号进行离散化处理，并将离散化处理后的回波信号发送至所述时间增益补偿单元10114；
[0111]
所述时间增益补偿单元10114用于对所述离散化处理后的回波信号进行衰减处理，得到深度补偿后的回波信号；
[0112]
所述波束合成器10115还用于根据所述时间延迟数据对所述深度补偿后的回波信号进行聚焦处理，得到波束合成后的回波信号；
[0113]
所述直流滤波器10116用于对所述波束合成后的回波信号进行滤波处理，得到滤波处理后的回波信号，并发送至所述信号处理模块102。
[0114]
图7示例性的示出了一种信号采集模块101的结构示意图。
[0115]
图7中，信号采集模块101包括信号生成子模块1011和信号发射接收子模块1012；信号生成子模块1011和信号发射接收子模块1012通信连接；
[0116]
信号生成子模块1011包括信号发生单元10111、前置放大单元10112、数模转换(analog/digital，a/d)采集单元10113、时间增益补偿单元10114、波束合成器10115和直流滤波器10116；波束合成器10115与信号发生单元10111通信连接；前置放大单元10112、数模转换采集单元10113、时间增益补偿单元10114、波束合成器10115和直流滤波器10116顺次通信连接。
[0117]
在具体应用中，通过用户输入的选择指令，选定用于进行信号处理的预设的成像区域，信号生成子模块1011具体用于通过波束合成器10115，计算得到预设的成像区域内，各空间点处的聚焦所需要的时间延迟数据，并将时间延迟数据发送至信号发生单元10111；
通过信号发生单元10111根据时间延迟数据生成对应的激励信号，将激励信号发送至信号发射接收子模块1012。
[0118]
在具体应用中，信号发射接收子模块1012具体用于在接收到信号生成子模块1011中的信号发生单元10111发送的激励信号时，根据激励信号发射对应的脉冲波，在预设成像区域内的空间中合成焦点，对各空间点进行扫描，发射完成后，接收来自预设成像区域内不同位置的回波信号，并将回波信号发送至信号生成子模块1011。
[0119]
在具体应用中，信号生成子模块1011具体还用于通过前置放大单元10112对回波信号进行放大处理，得到放大处理后的回波信号；
[0120]
通过数模转换采集单元10113对放大处理后的回波信号进行离散化处理，并将离散化处理后的回波信号发送至时间增益补偿单元10114；
[0121]
通过时间增益补偿单元10114对离散化处理后的回波信号进行衰减处理(用于补偿回波信号中随着传播距离增加而增大的衰减)，得到深度补偿后的数字化的回波信号；
[0122]
通过波束合成器10115根据时间延迟数据对深度补偿后的回波信号进行聚焦处理，得到波束合成后的回波信号；
[0123]
通过直流滤波器10116对波束合成后的回波信号进行滤波处理，得到滤波处理后的回波信号，并发送至信号处理模块102。
[0124]
在具体应用中，信号发射接收子模块1012具体为双模超声换能器。例如，设定双模超声换能器为128阵元的线阵换能器，中心发射频率为4mhz，脉冲持续周期为2个。
[0125]
在一个实施例中，所述基于超声造影成像技术的信号处理系统1还包括成像模块103，所述成像模块103与所述信号生成子模块1011通信连接；
[0126]
所述成像模块103包括i/q解调单元1031、带通滤波单元1032、包络提取单元1033、对数压缩单元1034、图像处理单元1035、扫描变换单元1036；所述i/q解调单元1031、所述带通滤波单元1032、所述包络提取单元1033、所述对数压缩单元1034、所述图像处理单元1035和所述扫描变换单元1036顺次通信连接；
[0127]
所述信号生成子模块1011还用于将所述滤波处理后的回波信号发送至所述成像模块103；
[0128]
所述i/q解调单元1031用于提取获得所述滤波处理后的回波信号中的基波成分；
[0129]
所述带通滤波单元1032用于提取获得所述滤波处理后的回波信号中的谐波成分；
[0130]
所述包络提取单元1033用于对所述基波成分和所述谐波成分进行计算，得到回波信号的幅度；
[0131]
所述对数压缩单元1034用于对所述回波信号的幅度进行对数压缩处理，得到对数压缩处理后的回波信号的幅度，并基于所述对数压缩处理后的回波信号的幅度生成超声波图像；
[0132]
所述图像处理单元1035用于对所述超声波图像进行处理，得到处理后的超声波图像；
[0133]
所述扫描变换单元1036用于对所述处理后的超声波图像进行坐标变换，得到重建后的超声波图像。
[0134]
在具体应用中，基于超声造影成像技术的信号处理系统1还包括成像模块103，成像模块103与信号生成子模块1011通信连接；
[0135]
成像模块103包括但不限于i/q解调单元1031、带通滤波单元1032、包络提取单元1033、对数压缩单元1034、图像处理单元1035、扫描变换单元1036；其中，i/q解调单元1031、带通滤波单元1032、包络提取单元1033、对数压缩单元1034、图像处理单元1035和扫描变换单元1036顺次通信连接。
[0136]
如图8所示，示例性的提供了另一种基于超声造影成像技术的信号处理系统1的结构示意图。
[0137]
图8中，基于超声造影成像技术的信号处理系统1包括信号采集模块101、信号处理模块102和成像模块103；信号处理模块102与信号采集模块101通信连接，成像模块103与信号采集模块101中的信号生成子模块1011通信连接。
[0138]
如图9所示，示例性的提供了一种成像模块103的结构示意图。
[0139]
图9中，成像模块103包括i/q解调单元1031、带通滤波单元1032、包络提取单元1033、对数压缩单元1034、图像处理单元1035、扫描变换单元1036；i/q解调单元1031、带通滤波单元1032、包络提取单元1033、对数压缩单元1034、图像处理单元1035和扫描变换单元1036顺次通信连接。
[0140]
在具体应用中，信号生成子模块1011还用于将滤波处理后的回波信号发送至成像模块103；成像模块103具体用于在接收到信号生成子模块1011发送的滤波处理后的回波信号时，通过i/q解调单元1031提取获得滤波处理后的回波信号中的基波成分；通过带通滤波单元1032提取获得滤波处理后的回波信号中的谐波成分；通过包络提取单元1033对滤波处理后的回波信号中的基波成分和谐波成分进行计算，得到回波信号的幅度；通过对数压缩单元1034对回波信号的幅度进行对数压缩处理，使得对数压缩处理后的回波信号的幅度，满足用于进行成像显示的动态数据范围(用于进行成像显示的动态数据范围为4db
‑
120db)，然后基于对数压缩处理后的回波信号的幅度生成超声波图像，并通过图像处理单元1035对超声波图像进行图像处理，得到图像处理后的超声波图像；通过扫描变换单元1036对处理后的超声波图像进行坐标变换，得到重建后的超声波图像。其中，超声波图像进行图像处理的方法包括但不限于边缘增强处理和斑点噪声抑制处理。
[0141]
作为示例而非限定，信号发生单元10111可通过高压脉冲发射芯片lm96550实现，前置放大单元10112和数模转换采集单元10113可通过芯片ad9272实现，时间增益补偿单元10114可通过芯片ad8021实现，波束合成器10115可通过现场可编程门阵列(fpga)实现。成像模块103中的i/q解调单元1031、带通滤波单元1032、包络提取单元1033、对数压缩单元1034、图像处理单元1035和扫描变换单元1036可通过高性能显卡nvidia titan x 12gpascal实现。信号处理模块102中的带通滤波器1022、原始信号幅度求解器1023、卡尔曼滤波器1021、压力计算单元可通过高性能显卡nvidia titan x 12g pascal实现。
[0142]
在一个实施例中，信号采集模块101还包括发射/接收转换开关和时钟，发射/接收转换开关用于在生成激励信号时，控制信号发射接收子模块1012的工作状态转换为发射状态，在检测到信号发射接收子模块1012发射完成时，控制信号发射接收子模块1012的工作状态转换为接收状态，发射/接收转换开关通过高压收发转换芯片lm96530实现；时钟用于控制信号采集时间，其通过芯片ad951x实现。
[0143]
本实施例通过实时采集获得的回波信号，提取回波信号中的目标频率信号，根据目标频率信号计算获得目标频率信号的幅度，通过卡尔曼滤波器对目标频率信号的幅度进
行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度，克服噪声信号干扰，提高了对回波信号中目标频率信号的幅度的处理效率和目标频率信号处理结果的精度。
[0144]
对应于上文实施例所述的基于超声造影成像技术的信号处理系统1，图10示出了本申请实施例提供的基于超声造影成像技术的信号处理方法的流程示意图，本申请实施例提供的基于超声造影成像技术的信号处理方法可以应用于基于超声造影成像技术的信号处理系统1，本申请实施例对终端设备的具体类型不作任何限制。
[0145]
参照图10，该基于超声造影成像技术的信号处理方法包括：
[0146]
s101、发射脉冲波，接收对应的回波信号；
[0147]
s102、提取所述回波信号中的目标频率信号；
[0148]
s103、根据所述目标频率信号计算获得目标频率信号的幅度；
[0149]
s104、通过卡尔曼滤波器对所述目标频率信号的幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度。
[0150]
在具体应用中，步骤s101由基于超声造影成像技术的信号处理系统1中的信号采集模块101执行，步骤s102
‑
s104由基于超声造影成像技术的信号处理系统1中的信号处理模块102执行。
[0151]
在一个实施例中，所述目标频率信号包括次谐波信号；
[0152]
所述方法，还包括：
[0153]
s201、确定次谐波信号的幅度与环境压力之间的线性相关系数；
[0154]
s202、根据所述线性相关系数，计算获得灵敏度系数；
[0155]
s203、根据所述次谐波信号幅度和所述灵敏度系数进行计算，得到压力值。
[0156]
在具体应用中，步骤s201
‑
s202由基于超声造影成像技术的信号处理系统1中信号处理模块102的压力计算单元执行。
[0157]
在一个实施例中，所述步骤s101，包括：
[0158]
s1011、计算时间延迟数据，根据所述时间延迟数据生成激励信号；
[0159]
s1012、根据所述激励信号发射脉冲波，接收对应的回波信号，并对所述回波信号进行处理，得到处理后的回波信号；其中，处理方法包括放大处理、离散化处理、信号衰减处理、聚焦处理和滤波处理中的一种或多种。
[0160]
在具体应用中，步骤s1011由信号生成子模块1011中的波束合成器10115和信号发生单元10111执行，步骤s1012的“根据所述激励信号发射脉冲波，接收对应的回波信号”由信号发射接收子模块1012执行，步骤s1012的“对所述回波信号进行处理，得到处理后的回波信号”由信号生成子模块1011中的前置放大单元10112、数模转换采集单元10113、时间增益补偿单元10114、波束合成器10115和/或直流滤波器10116执行。
[0161]
在一个实施例中，所述方法，还包括：
[0162]
s203、提取获得所述滤波处理后的回波信号中的基波成分；
[0163]
s204、提取获得所述滤波处理后的回波信号中的谐波成分；
[0164]
s205、对所述基波成分和所述谐波成分进行计算，得到回波信号的幅度；
[0165]
s206、对所述回波信号的幅度进行对数压缩处理，得到对数压缩处理后的回波信号的幅度，并基于所述对数压缩处理后的回波信号的幅度生成超声波图像；
[0166]
s207、对所述超声波图像进行处理，得到处理后的超声波图像；
[0167]
s208、对所述处理后的超声波图像进行坐标变换，得到重建后的超声波图像。
[0168]
在具体应用中，上述步骤s203由基于超声造影成像技术的信号处理系统1中成像模块103的i/q解调单元1031执行，步骤s204由成像模块103的带通滤波单元1032执行，步骤s205由成像模块103的包络提取单元1033执行，步骤s206由成像模块103的对数压缩单元1034执行，步骤s207由成像模块103的图像处理单元1035执行，步骤s208由成像模块103的扫描变换单元1036执行。
[0169]
本实施例通过实时采集获得的回波信号，提取回波信号中的目标频率信号，根据目标频率信号计算获得目标频率信号的幅度，通过卡尔曼滤波器对目标频率信号的幅度进行去噪处理，得到去噪处理后的目标频率信号的幅度，克服噪声信号干扰，提高了对回波信号中目标频率信号的幅度的处理效率和目标频率信号处理结果的精度。
[0170]
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0171]
上述方法步骤内容，由于与本申请系统实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见系统实施例部分，此处不再赘述。
[0172]
图11为本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。如图11所示，该实施例的终端设备11包括：至少一个处理器110(图11中仅示出一个)、存储器111以及存储在所述存储器111中并可在所述至少一个处理器110上运行的计算机程序112，所述处理器110执行所述计算机程序112时实现上述任意各个基于超声造影成像技术的信号处理方法实施例中的步骤。
[0173]
所述终端设备11可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。该终端设备可包括，但不仅限于，处理器110、存储器111。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是终端设备11的举例，并不构成对终端设备11的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备等。
[0174]
所称处理器110可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，该处理器110还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field
‑
programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
[0175]
所述存储器111在一些实施例中可以是所述终端设备11的内部存储单元，例如终端设备11的硬盘或内存。所述存储器111在另一些实施例中也可以是所述终端设备11的外部存储设备，例如所述终端设备11上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字卡(secure digital，sd)，闪存卡(flash card)等。所述存储器111还可以既包括所述终端设备11的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器111用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(bootloader)、数据以及其他程序等，例如所述计算机程序的程序代码等。所述存储器111还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
[0176]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功
能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0177]
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
[0178]
本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在移动终端上运行时，使得移动终端执行时实现可实现上述各个方法实施例中的步骤。
[0179]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(rom，read
‑
only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如u盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。
[0180]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0181]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。
[0182]
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0183]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目
的。
[0184]
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。