一种超声成像中的近场影响消除方法

1.本技术涉及超声影像技术领域，具体涉及一种超声成像中的近场影响消除方法。


背景技术：

2.近场是指波源附近，是由于波的干涉出现的一系列声压极大值和极小值的区域，又称菲涅尔区。声场的菲涅尔区近场干涉主要是由换能器的边缘效应所引起，近场影响的存在导致了在b模式超声成像时，距离超声换能器较近的近场区域的超声回波信号幅值较高，其在b超图像上则表现为高亮区域。
3.而在进行b模式超声成像时，如果成像目标也处于近场区域内，成像目标所产生的回波信号强度与近场区域信号强度相比就可能被忽略，并且近场区域信号叠加在有用的图像信息之上，也形成了背景干扰。对于近场影响的消除，通常的方法是通过设计数字滤波器对采集到的超声回波信号进行滤波处理，滤波器的设计主要是滤除回波信号中发射中心频率以外的其他频率分量。采用数字滤波器进行滤波对于消除近场影响的效果不太明显，这是由于近场干涉信号的主要频率成分与成像回波信号的频率成分是相近的，因此不能有效滤除近场干涉信号。另一种消除超声成像中近场干扰的方法是采用多频率脉冲发射的方式，这种方法需要采用多个频率做交替循环发射，并且需要不断调节各个频率的发射间隔已达到较明显的近场干扰消除效果，这样无疑极大增加了发射端电路系统的复杂度。
4.因此，亟需一种高效显著的近场影响消除方法，以在进行b模式超声成像时，消除其近场影响。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种超声成像中的近场影响消除方法，无需对发射接收电路或超声换能器的发射频率进行改变，就可以有效减小或消除b模式超声成像的近场干扰，该技术方案如下。
6.一方面，提供了一种超声成像中的近场影响消除方法，所述方法包括：
7.获取目标回波信号；所述目标回波信号为存在成像目标时超声换能器接收到的带有近场影响的回波信号；
8.获取静态标准近场回波信号；所述静态标准近场回波信号为静态标准条件下无成像目标时超声换能器接收到的回波信号；
9.对所述目标回波信号与所述静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
10.又一方面，提供了一种超声成像中的近场影响消除装置，所述装置包括：
11.目标回波信号获取模块，用于获取目标回波信号；所述目标回波信号为存在成像目标时超声换能器接收到的带有近场影响的回波信号；
12.静态标准近场回波信号获取模块，用于获取静态标准近场回波信号；所述静态标
准近场回波信号为静态标准条件下无成像目标时超声换能器接收到的回波信号；
13.滤除近场影响模块，用于对所述目标回波信号与所述静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
14.在一种可能的实施的方式中，所述滤除近场影响模块，还用于：
15.对所述目标回波信号与所述静态标准近场回波信号进行幅度归一化处理，并获取幅度归一化处理结果；
16.对经幅度归一化处理后的所述目标回波信号和经幅度归一化处理后的所述静态标准近场回波信号进行互相关对齐校准处理，并获取互相关对齐校准处理结果；
17.根据所述幅度归一化处理结果及所述互相关对齐校准处理结果，对所述目标回波信号进行近场信号滤除处理，以获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
18.在一种可能的实施的方式中，所述装置，还用于：
19.对所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号进行带通滤波器降噪处理，获取滤除近场影响后的降噪回波信号。
20.在一种可能的实施的方式中，所述滤除近场影响模块，还用于：
21.分别将所述目标回波信号中的幅值最大值及所述静态标准近场回波信号中的幅值最大值归一化为一；
22.分别将所述目标回波信号中除幅值最大值之外的其他幅值及所述静态标准近场回波信号中除幅值最大值之外的其他幅值，按目标比例归一化为小于一的值，以获取归一化目标回波信号序列和归一化静态标准近场回波信号序列。
23.在一种可能的实施的方式中，所述滤除近场影响模块，还用于：
24.构建所述归一化目标回波信号序列与所述归一化静态标准近场回波信号序列之间的互相关函数；
25.根据所述互相关函数，获取所述归一化目标回波信号序列和所述归一化静态标准近场回波信号序列相关度最大时的位移量；
26.根据所述位移量，对所述归一化目标回波信号序列和所述归一化静态标准近场回波信号序列进行对齐处理，以获取互相关对齐校准处理结果。
27.在一种可能的实施的方式中，所述滤除近场影响模块，还用于：
28.根据所述归一化目标回波信号序列与经互相关对齐校准处理后的所述归一化静态标准近场回波信号序列的相减结果，获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
29.在一种可能的实施的方式中，所述静态标准近场回波信号获取模块，还用于：
30.获取无成像目标时产生的多组静态回波信号；
31.对所述多组回波信号进行幅度归一化处理以及互相关对齐校准处理，获取多组归一化对齐的静态回波信号；
32.对所述多组归一化对齐的静态回波信号进行取平均处理，获取所述静态标准近场回波信号。
33.再一方面，提供了一种超声成像中的近场影响消除系统，所述系统包括：成像目标、中央控制系统、电机控制器、电机、超声换能器、超声发射接收系统；所述中央控制系统
分别与所述电机控制器及所述超声发射接收系统连接；所述电机控制器与所述电机连接；所述超声发射接收系统与所述超声换能器连接；所述电机与所述超声换能器连接；
34.所述电机，用于带动所述超声换能器进行旋转；
35.所述电机控制器，用于控制所述电机以目标旋转速度运行；
36.所述成像目标，用于对超声脉冲信号进行反射，形成超声回波信号；
37.所述超声换能器，用于将所述超声发射接收系统产生的电脉冲信号转化为超声脉冲信号进行发射及将接收到所述超声回波信号转化为电回波信号；
38.所述超声发射接收系统，用于发射所述电脉冲信号及采集所述电回波信号；
39.所述中央控制系统，用于控制所述超声发射接收系统向所述超声换能器发出电脉冲信号，控制所述超声发射接收系统对所述超声换能器产生的电回波信号进行采集，并执行如上所述的一种超声成像中的近场影响消除方法。
40.又一方面，提供了一种计算机设备，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现上述的一种超声成像中的近场影响消除方法。
41.再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述的一种超声成像中的近场影响消除方法。
42.又一方面，提供了一种计算机产品或计算机，所述计算机产品或计算机包括计算机指令，所述计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器从计算机可读存储介质中读取所述计算机指令，处理器执行所述计算机指令，使得所述计算机设备执行上述一种超声成像中的近场影响消除方法。
43.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：
44.获取带有近场影响的目标回波信号及无成像目标时产生的静态标准近场回波信号；对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。本技术无需对发射接收电路进行改变，也无需改变超声换能器的发射频率，可以有效减小或消除b模式超声成像的近场干扰，显著提升超声b模式的成像质量，对任何类型、任何尺寸的超声换能器均适用，在任何场景下的b模式超声成像中均适用，具有广泛的适用性。
45.此外，本技术所提出的方法仅在信号处理上进行，无需增加额外的硬件电路及其他元件，无需改变发射电路，也无需对原有的超声b模式成像硬件系统进行改变，节约成本，降低复杂度，对于任何频率的超声信号均适用，对于在任何场景下的b模式超声成像中具有适用性；其所涉及的实现步骤包括归一化、互相关运算、取平均等，算法复杂度较低，处理速度较快，且具有显著的效果，具有简洁高效的特点。
附图说明
46.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，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。
47.图1是根据一示例性实施例示出的一种超声成像中的近场影响消除系统的结构示意图。
48.图2是根据一示例性实施例示出的一种超声成像中的近场影响消除方法的方法流程图。
49.图3是根据一示例性实施例示出的一种超声成像中的近场影响消除方法的方法流程图。
50.图4是根据一示例性实施例示出的一种超声成像中的近场影响消除方法的方法流程图。
51.图5是根据一示例性实施例示出的静态标准近场回波信号的提取过程示意图。
52.图6是根据一示例性实施例示出的一种超声成像中的近场影响消除装置的结构方框图。
53.图7示出了本技术一示例性实施例示出的计算机设备的结构框图。
具体实施方式
54.下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
55.应理解，在本技术的实施例中提到的“指示”可以是直接指示，也可以是间接指示，还可以是表示具有关联关系。举例说明，a指示b，可以表示a直接指示b，例如b可以通过a获取；也可以表示a间接指示b，例如a指示c，b可以通过c获取；还可以表示a和b之间具有关联关系。
56.在本技术实施例的描述中，术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系，也可以表示两者之间具有关联关系，也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。
57.本技术实施例中，“预定义”可以通过在设备(例如，包括终端设备和网络设备)中预先保存相应的代码、表格或其他可用于指示相关信息的方式来实现，本技术对于其具体的实现方式不做限定。
58.图1是根据一示例性实施例示出的一种超声成像中的近场影响消除系统的结构示意图。如图1所示，该系统包括：成像目标、中央控制系统、电机控制器、电机、超声换能器、超声发射接收系统(即图1中的vantage系统)；该中央控制系统分别与该电机控制器及该超声发射接收系统连接；该电机控制器与该电机连接；该超声发射接收系统与该超声换能器连接；该电机与该超声换能器连接；
59.该电机，用于带动该超声换能器进行旋转；
60.该电机控制器，用于控制该电机以目标旋转速度运行；
61.该成像目标，用于对超声脉冲信号进行反射，形成超声回波信号；
62.该超声换能器，用于将该超声发射接收系统产生的电脉冲信号转化为超声脉冲信号进行发射及将接收到该超声回波信号转化为电回波信号；
63.该超声发射接收系统，用于发射该电脉冲信号及采集该电回波信号；
64.该中央控制系统，用于控制该超声发射接收系统向该超声换能器发出电脉冲信
号，控制该超声发射接收系统对该超声换能器产生的电回波信号进行采集，并执行如图2示出的一种超声成像中的近场影响消除方法。
65.可选的，电机控制器(zolix,sc300-2b,beijing,china)通过旋转电机(即上述电机)对超声换能器以1800转每分钟的速度进行旋转。电脉冲信号的发射以及电回波信号的接收是通过vantage 64le系统(verasonics inc,redmond,wa,usa)，即上述超声发射接收系统进行的，每旋转一圈可以记录720条扫描线。中央控制系统用来控制电信号的发射和接收。
66.可选的，电机控制器给该旋转电机发送触发信号(triger信号)，来通过旋转电机控制超声换能器进行旋转。
67.可选的，超声换能器的中心频率为2.5mhz。
68.可选的，该成像目标可以为一块皮质骨片，成像目标置于距离超声换能器5mm处，设置在位移平台上。
69.图2是根据一示例性实施例示出的一种超声成像中的近场影响消除方法的方法流程图。该方法由计算机设备执行，该计算机设备可以是如图1中所示的中央控制系统。如图2所示，该近场影响消除方法可以包括如下步骤：
70.步骤s201、获取目标回波信号；该目标回波信号为存在成像目标时超声换能器接收到的带有近场影响的回波信号。
71.在一种可能的实施方式中，当需要对目标回波信号中的近场影响进行消除时，先通过超声发射接收系统获取超声换能器发出的超声脉冲信号经过成像目标反射后返回的回波信号，该目标回波信号中带有近场影响。
72.进一步的，该目标回波信号即为图1中的中央控制系统控制超声发射接收系统对超声换能器产生的电回波信号进行采集所得到的。
73.步骤s202、获取静态标准近场回波信号；该静态标准近场回波信号为在静态标准条件下无成像目标时超声换能器接收到的回波信号。
74.在一种可能的实施方式中，获取目标回波信号后，需要获取无成像目标时，在标准静态条件下超声换能器发出的超声脉冲信号经过反射后返回的产生的回波信号。静态是指在无成像目标时，超声换能器在温度为20摄氏度的去离子水中进行发射和接收信号。该静态标准近场回波信号用于在近场影响消除操作时，可以作为近场信号的基准信号，进行近场影响消除。
75.步骤s203、对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
76.在一种可能的实施方式中，本技术通过采集无成像目标时静态标准液体中超声换能器的近场回波信号作为基准近场干扰信号，在对成像目标成像时，对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，并在操作过程中，近场区域内的目标回波信号减去基准近场干扰信号则可以得到有效的滤除近场影响后的成像目标回波信号。这种方法可以有效减小或消除b模式超声成像的近场干扰，且无需对发射接收电路进行改变，无需改变超声换能器的发射频率，对任何类型、任何尺寸的超声换能器均适用，在任何场景下的b模式超声成像中均适用。进一步的，该
幅度归一化处理是一种无量纲处理手段，可以使不同数值的绝对值变成相对值关系，该幅度归一化处理可以使目标回波信号以及静态标准近场回波信号具有相同的量纲；该互相关对齐校准处理可以表征两段信号序列的相关程度；该近场信号滤除处理可以实现近场信号滤除效果。
77.综上所述，获取带有近场影响的目标回波信号及无成像目标时产生的静态标准近场回波信号；对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。本技术无需对发射接收电路进行改变，也无需改变超声换能器的发射频率，可以有效减小或消除b模式超声成像的近场干扰，显著提升超声b模式的成像质量，对任何类型、任何尺寸的超声换能器均适用，在任何场景下的b模式超声成像中均适用，具有广泛的适用性。
78.此外，本技术所提出的方法仅在信号处理上进行，无需增加额外的硬件电路及其他元件，无需改变发射电路，也无需对原有的超声b模式成像硬件系统进行改变，节约成本，降低复杂度，对于任何频率的超声信号均适用，对于在任何场景下的b模式超声成像中具有适用性；其所涉及的实现步骤包括归一化、互相关运算、取平均等，算法复杂度较低，处理速度较快，且具有显著的效果，具有简洁高效的特点。
79.图3是根据一示例性实施例示出的一种超声成像中的近场影响消除方法的方法流程图。该方法由计算机设备执行，该计算机设备可以是如图1中所示的中央控制系统。如图3所示，该近场影响消除方法可以包括如下步骤：
80.步骤s301、获取目标回波信号；该目标回波信号为存在成像目标时超声换能器接收到的带有近场影响的回波信号。
81.在一种可能的实施方式中，请参照图4示出的一种超声成像中的近场影响消除方法的方法流程图，近场影响消除的实现包括超声回波信号采集单元10、近场信号处理单元20、成像目标信号单元30；首先，通过超声回波信号采集单元10获取目标回波信号，该超声回波信号采集单元10包括目标回波信号16以及静态标准近场回波信号17。根据超声传播特性，超声换能器11发出的超声脉冲信号经过反射后返回接收器形成了目标回波信号16，目标回波信号16又包括近场回波信号13，远场回波信号15。当成像目标12处于近场信号区内时，含有成像目标信息的超声回波信号叠加在近场回波信号中，形成了带有干扰的成像回波信号14。也就是说，该目标回波信号16为存在成像目标时产生的带有近场影响的回波信号。之后，获取静态标准近场回波信号17，目标回波信号16以及静态标准近场回波信号17一起进入近场信号处理单元20进行信号处理。
82.步骤s302、获取静态标准近场回波信号；该静态标准近场回波信号为无成像目标时超声换能器接收到的回波信号。
83.在一种可能的实施方式中，获取无成像目标时产生的多组静态回波信号；
84.对该多组回波信号进行幅度归一化处理以及互相关对齐校准处理，获取多组归一化对齐的静态回波信号；
85.对该多组归一化对齐的静态回波信号进行取平均处理，获取该静态标准近场回波信号。
86.进一步的，图5示出了静态标准近场回波信号17的提取过程。如图5所示，在静态情况下，采集多组静态回波信号41s(n)1、42s(n)2等多组回波信号，然后对多组回波信号进行
幅度归一化处理(即图5中的信号幅度归一化处理21)以及互相关对齐校准处理(即图5中的互相关对齐处理22)得到多组归一化对齐的静态回波信号s(n)
′k。对多组归一化对齐的静态回波信号s(n)
′k，通过以下公式进行取平均处理25：
[0087][0088]
其中，s(n)表示静态标准近场回波信号，静态回波信号s(n)
′k的组数为k至l个。本实施例可以有效滤除系统中的干扰和噪声，得到更精确的静态标准近场回波信号17。
[0089]
步骤s303、对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号进行幅度归一化处理，并获取幅度归一化处理结果。
[0090]
在一种可能的实施方式中，分别将该目标回波信号中的幅值最大值及该静态标准近场回波信号中的幅值最大值归一化为一；
[0091]
分别将该目标回波信号中除幅值最大值之外的其他幅值及该静态标准近场回波信号中除幅值最大值之外的其他幅值，按目标比例归一化为小于一的值，以获取归一化目标回波信号序列和归一化静态标准近场回波信号序列。
[0092]
进一步的，如图4所示，将目标回波信号16以及静态标准近场回波信号17一起进入近场信号处理单元20进行信号处理，该近场信号处理单元20包括：信号幅度归一化处理21、互相换对齐处理22、近场信号滤除处理23、带通滤波器降噪处理24。该信号幅度归一化处理21首先对目标回波信号16以及静态标准近场回波信号17进行幅度归一化处理，归一化是一种无量纲处理手段，使不同数值的绝对值变成相对值关系。线性归一化是一种简化计算，是缩小量值的有效办法。对原始数据进行线性归一化，可以将数值映射到零到一的区间范围内，该过程可以用以下公式表示：
[0093][0094]
其中，x(n)
nor
表示归一化后的离散序列，x(n)为原始离散数据序列，max、min表示寻找序列的最大值和最小值。
[0095]
分别将目标回波信号16以及静态标准近场回波信号17中幅值最大值归一化为一，其他幅值按比例归一化为小于一的值，最后得到归一化目标回波信号r(n)
nor
和归一化静态标准近场回波信号s(n)
nor
。归一化处理可以使目标回波信号16以及静态标准近场回波信号17具有相同的量纲。
[0096]
步骤s304、对经幅度归一化处理后的该目标回波信号和经幅度归一化处理后的该静态标准近场回波信号进行互相关对齐校准处理，并获取互相关对齐校准处理结果。
[0097]
在一种可能的实施方式中，构建该归一化目标回波信号序列与该归一化静态标准近场回波信号序列之间的互相关函数；
[0098]
根据该互相关函数，获取该归一化目标回波信号序列和该归一化静态标准近场回波信号序列相关度最大时的位移量；
[0099]
根据该位移量，对该归一化目标回波信号序列和该归一化静态标准近场回波信号序列进行对齐处理，以获取互相关对齐校准处理结果。
[0100]
进一步的，在执行信号幅度归一化处理21后，将目标回波信号16以及静态标准近场回波信号17进行互相关对齐处理22，其结果可以表征两段信号序列的相关程度。在数字
信号处理领域中，互相关运算可以表示两个信号之间的相似程度，对于两个离散实信号序列f(n)、g(n)，互相关函数可以定义为
[0101][0102]
其中，表示两个信号在时间上的互相关函数，也可以成为“滑动点积”，m表示滑动位。通过互相关函数计算找到取最大值时的m值，则m值就是信号序列f(n)、g(n)相关性最大时的时间差，最后可以通过对序列信号g(n)位移m实现与序列f(n)的对齐。基于该互相关函数原理，对归一化目标回波信号16r(n)
nor
和归一化静态标准近场回波信号17s(n)
nor
进行互相关运算：
[0103][0104]
其中，表示归一化目标回波信号序列与归一化静态标准近场回波信号序列的相关度，在计算得到的结果序列中找到数值最大的点所在的位置，则可以得到归一化目标回波信号序列与归一化静态标准近场回波信号序列的相关度最大的位移量m。记录该位置m，并将归一化静态标准近场回波信号序列s(n)
nor
移至该位置得到s(n)
′
nor
，进而使得归一化静态标准近场回波信号序列s(n)
nor
与归一化目标回波信号序列r(n)
nor
对齐。
[0105]
步骤s305、根据该幅度归一化处理结果及该互相关对齐校准处理结果，对该目标回波信号进行近场信号滤除处理，以获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
[0106]
在一种可能的实施方式中，根据该归一化目标回波信号序列与经互相关对齐校准处理后的该归一化静态标准近场回波信号序列的相减结果，获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
[0107]
进一步的，对归一化回波信号序列以及归一化静态标准近场回波信号序列进行互相关校准对齐处理22后，则进行近场信号滤除处理23。用归一化回波信号序列减去互相关对齐的归一化静态标准近场回波信号序列：
[0108]
r(n)
′
＝r(n)
nor-s(n)
′
nor
；
[0109]
此时，可以得到该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号r(n)
′
，则可以实现近场信号滤除效果。
[0110]
步骤s306，对该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号进行带通滤波器降噪处理，获取滤除近场影响后的降噪回波信号。
[0111]
进一步的，将该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号r(n)
′
进行带通滤波器滤波处理24，可以实现降噪的功能。由于在近场信号滤除处理23过程中，会引入少量噪声分量，因此可以设计数字带通滤波器去除引入的噪声分量以及超声发射接收系统中噪声分量。数字带通滤波器可以选取超声换能器的中心频率作为中心频率，上、下截止频率以及滤波器类型和阶数可以根据实际需求进行设计。在图4的成像目标信号单元30中，经过近场信号处理单元20处理后可以得到滤除近场影响的降噪回波信号34。降噪回波信号34中仅包含成像目标12的有用成像信息，该信息可以用于b模式超声成像。
[0112]
综上所述，获取带有近场影响的目标回波信号及无成像目标时接收的静态标准近
场回波信号；对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。本技术无需对发射接收电路进行改变，也无需改变超声换能器的发射频率，可以有效减小或消除b模式超声成像的近场干扰，显著提升超声b模式的成像质量，对任何类型、任何尺寸的超声换能器均适用，在任何场景下的b模式超声成像中均适用，具有广泛的适用性。
[0113]
此外，本技术所提出的方法仅在信号处理上进行，无需增加额外的硬件电路及其他元件，无需改变发射电路，也无需对原有的超声b模式成像硬件系统进行改变，节约成本，降低复杂度，对于任何频率的超声信号均适用，对于在任何场景下的b模式超声成像中具有适用性；其所涉及的实现步骤包括归一化、互相关运算、取平均等，算法复杂度较低，处理速度较快，且具有显著的效果，具有简洁高效的特点。
[0114]
图6是根据一示例性实施例示出的一种超声成像中的近场影响消除装置的结构方框图。该装置包括：
[0115]
目标回波信号获取模块601，用于获取目标回波信号；该目标回波信号为存在成像目标时超声换能器接收到的带有近场影响的回波信号；
[0116]
静态标准近场回波信号获取模块602，用于获取静态标准近场回波信号；该静态标准近场回波信号为无成像目标时超声换能器接收到的回波信号；
[0117]
滤除近场影响模块603，用于对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
[0118]
在一种可能的实施的方式中，该滤除近场影响模块603，还用于：
[0119]
对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号进行幅度归一化处理，并获取幅度归一化处理结果；
[0120]
对经幅度归一化处理后的该目标回波信号和经幅度归一化处理后的该静态标准近场回波信号进行互相关对齐校准处理，并获取互相关对齐校准处理结果；
[0121]
根据该幅度归一化处理结果及该互相关对齐校准处理结果，对该目标回波信号进行近场信号滤除处理，以获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
[0122]
在一种可能的实施的方式中，该装置，还用于：
[0123]
对该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号进行带通滤波器降噪处理，获取滤除近场影响后的降噪回波信号。
[0124]
在一种可能的实施的方式中，该滤除近场影响模块603，还用于：
[0125]
分别将该目标回波信号中的幅值最大值及该静态标准近场回波信号中的幅值最大值归一化为一；
[0126]
分别将该目标回波信号中除幅值最大值之外的其他幅值及该静态标准近场回波信号中除幅值最大值之外的其他幅值，按目标比例归一化为小于一的值，以获取归一化目标回波信号序列和归一化静态标准近场回波信号序列。
[0127]
在一种可能的实施的方式中，该滤除近场影响模块603，还用于：
[0128]
构建该归一化目标回波信号序列与该归一化静态标准近场回波信号序列之间的互相关函数；
[0129]
根据该互相关函数，获取该归一化目标回波信号序列和该归一化静态标准近场回
波信号序列相关度最大时的位移量；
[0130]
根据该位移量，对该归一化目标回波信号序列和该归一化静态标准近场回波信号序列进行对齐处理，以获取互相关对齐校准处理结果。
[0131]
在一种可能的实施的方式中，该滤除近场影响模块603，还用于：
[0132]
根据该归一化目标回波信号序列与经互相关对齐校准处理后的该归一化静态标准近场回波信号序列的相减结果，获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。
[0133]
在一种可能的实施的方式中，该静态标准近场回波信号获取模块603，还用于：
[0134]
获取无成像目标时产生的多组静态回波信号；
[0135]
对该多组回波信号进行幅度归一化处理以及互相关对齐校准处理，获取多组归一化对齐的静态回波信号；
[0136]
对该多组归一化对齐的静态回波信号进行取平均处理，获取该静态标准近场回波信号。
[0137]
综上所述，获取带有近场影响的目标回波信号及无成像目标时产生的静态标准近场回波信号；对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。本技术无需对发射接收电路进行改变，也无需改变超声换能器的发射频率，可以有效减小或消除b模式超声成像的近场干扰，显著提升超声b模式的成像质量，对任何类型、任何尺寸的超声换能器均适用，在任何场景下的b模式超声成像中均适用，具有广泛的适用性。
[0138]
此外，本技术所提出的方法仅在信号处理上进行，无需增加额外的硬件电路及其他元件，无需改变发射电路，也无需对原有的超声b模式成像硬件系统进行改变，节约成本，降低复杂度，对于任何频率的超声信号均适用，对于在任何场景下的b模式超声成像中具有适用性；其所涉及的实现步骤包括归一化、互相关运算、取平均等，算法复杂度较低，处理速度较快，且具有显著的效果，具有简洁高效的特点。
[0139]
请参阅图7，其是根据本技术一示例性实施例提供的一种计算机设备示意图，所述计算机设备包括存储器和处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述的一种超声成像中的近场影响消除方法。
[0140]
其中，处理器可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器还可以为其他通用处理器、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、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0141]
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本技术实施方式中的方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施方式中的方法。
[0142]
存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程
设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0143]
在一示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储有至少一条计算机程序，所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现上述方法中的全部或部分步骤。例如，该计算机可读存储介质可以是只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、只读光盘(compact disc read-only memory，cd-rom)、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0144]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0145]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。

技术特征：
1.一种超声成像中的近场影响消除方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标回波信号；所述目标回波信号为存在成像目标时超声换能器接收到的带有近场影响的回波信号；获取静态标准近场回波信号；所述静态标准近场回波信号为在静态标准条件下无成像目标时超声换能器接收到的回波信号；对所述目标回波信号与所述静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述目标回波信号与所述静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号，包括：对所述目标回波信号与所述静态标准近场回波信号进行幅度归一化处理，并获取幅度归一化处理结果；对经幅度归一化处理后的所述目标回波信号和经幅度归一化处理后的所述静态标准近场回波信号进行互相关对齐校准处理，并获取互相关对齐校准处理结果；根据所述幅度归一化处理结果及所述互相关对齐校准处理结果，对所述目标回波信号进行近场信号滤除处理，以获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述对所述目标回波信号进行近场信号滤除处理，获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号后，所述方法还包括：对所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号进行带通滤波器降噪处理，获取滤除近场影响后的降噪回波信号。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述目标回波信号与所述静态标准近场回波信号进行幅度归一化处理，并获取幅度归一化处理结果，包括：分别将所述目标回波信号中的幅值最大值及所述静态标准近场回波信号中的幅值最大值归一化为一；分别将所述目标回波信号中除幅值最大值之外的其他幅值及所述静态标准近场回波信号中除幅值最大值之外的其他幅值，按目标比例归一化为小于一的值，以获取归一化目标回波信号序列和归一化静态标准近场回波信号序列。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对经幅度归一化处理后的所述目标回波信号和经幅度归一化处理后的所述静态标准近场回波信号进行互相关对齐校准处理，并获取互相关对齐校准处理结果，包括：构建所述归一化目标回波信号序列与所述归一化静态标准近场回波信号序列之间的互相关函数；根据所述互相关函数，获取所述归一化目标回波信号序列和所述归一化静态标准近场回波信号序列相关度最大时的位移量；根据所述位移量，对所述归一化目标回波信号序列和所述归一化静态标准近场回波信号序列进行对齐处理，以获取互相关对齐校准处理结果。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所述幅度归一化处理结果及所述互相关对齐校准处理结果，对所述目标回波信号进行近场信号滤除处理，以获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号，包括：
根据所述归一化目标回波信号序列与经互相关对齐校准处理后的所述归一化静态标准近场回波信号序列的相减结果，获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。7.根据权利要求1至6任一所述的方法，其特征在于，所述获取静态标准近场回波信号，包括：获取无成像目标时产生的多组静态回波信号；对所述多组回波信号进行幅度归一化处理以及互相关对齐校准处理，获取多组归一化对齐的静态回波信号；对所述多组归一化对齐的静态回波信号进行取平均处理，获取所述静态标准近场回波信号。8.一种超声成像中的近场影响消除装置，其特征在于，所述装置包括：目标回波信号获取模块，用于获取目标回波信号；所述目标回波信号为存在成像目标时超声换能器接收到的带有近场影响的回波信号；静态标准近场回波信号获取模块，用于获取静态标准近场回波信号；所述静态标准近场回波信号为静态标准条件下无成像目标时超声换能器接收到的回波信号；滤除近场影响模块，用于对所述目标回波信号与所述静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取所述目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。9.一种超声成像中的近场影响消除系统，其特征在于，所述系统包括：成像目标、中央控制系统、电机控制器、电机、超声换能器、超声发射接收系统；所述中央控制系统分别与所述电机控制器及所述超声发射接收系统连接；所述电机控制器与所述电机连接；所述超声发射接收系统与所述超声换能器连接；所述电机与所述超声换能器连接；所述电机，用于带动所述超声换能器进行旋转；所述电机控制器，用于控制所述电机以目标旋转速度运行；所述成像目标，用于对超声脉冲信号进行反射，形成超声回波信号；所述超声换能器，用于将所述超声发射接收系统产生的电脉冲信号转化为超声脉冲信号进行发射及将接收到所述超声回波信号转化为电回波信号；所述超声发射接收系统，用于发射所述电脉冲信号及采集所述电回波信号；所述中央控制系统，用于控制所述超声发射接收系统向所述超声换能器发出电脉冲信号，控制所述超声发射接收系统对所述超声换能器产生的电回波信号进行采集，并执行如权利要求1至7任一所述的一种超声成像中的近场影响消除方法。10.一种计算机设备，其特征在于，所述计算机设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一所述的一种超声成像中的近场影响消除方法。

技术总结
本申请提供了一种超声成像中的近场影响消除方法，包括获取带有近场影响的目标回波信号及无成像目标时产生的静态标准近场回波信号；对该目标回波信号与该静态标准近场回波信号依次进行幅度归一化处理、互相关对齐校准处理及近场信号滤除处理，获取该目标回波信号滤除近场影响后的回波信号。本申请无需对发射接收电路进行改变，也无需改变超声换能器的发射频率，可以有效减小或消除B模式超声成像的近场干扰，显著提升超声B模式的成像质量，对任何类型、任何尺寸的超声换能器均适用，在任何场景下的B模式超声成像中均适用，具有广泛的适用性。用性。用性。


技术研发人员：李向新 邵维维 沈军 崔崤峣 焦阳 黄文昌 程相州
受保护的技术使用者：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/2