[发明专利]位移估计方法、位移估计装置

说明书

技术领域

本发明导入使用超声波信号来估计位移的方法。无论是最终结果还是 用于进一步处理的中间步骤，在需要位移估计的应用例中都能够使用， 能够用于医疗用和工业用超声波设备。

背景技术

超声波装置通过对扫描对象介质收发高频的机械声波，对介质进行非 侵袭地诊断。

这种装置的变换器将超声波发送给扫描对象介质。

超声波通过散射和反射，与该介质的下层构造相互作用。

另外，下层构造例如是指比介质的表面更靠近介质的内部侧的构造 等。下层构造例如是人身体上的血管等。

被散射和反射的超声波包含下层构造的有益信息，由变换器接收。然 后由超声波装置进行处理，例如作为图像信息提示给用户。

图8是表示超声波RF信号的图。

作为超声波装置从反射波获得的最基础的数据的种类之一，列举了 RF(Radiofrequency Signal：射频信号)信号(图8)。

这是将接收波从模拟直接变换成数字的情况。

在不同的应用例中，能够从超声波RF信号中导出亮度模式(B模式) 图像、多普勒图像等其他种类的数据。

多个应用例中的一个用于分析所扫描的介质的下层构造的动作。

多普勒效应被用作估计构造的动作方向和强度的简单方法。

但是，多普勒效应的精度非常有限。

多普勒超声波适用于医疗用超声波中像血流的监测那样精度要求不 严密的应用例。

但是，在构造小并且动作极小的血管等是对象物、要求高水准的精度 的情况下，需要更高灵敏度的技术。

作为最新的应用例，具有为了估计构造的弹性而使用构造位移的超声 波弹性率测量法。

为了准确估计弹性，需要从所接收的超声波中准确地估计构造的位 移。

使用了超声波的位移估计，与分辨率(即，估计极小位移的能力)不 同，也需要高水准的精度。

在多个现有技术中，从超声波B模式图像中估计构造的位移。

但是，所估计的位移的质量大大依赖于B模式图像的画质和分辨率。

在大部分的超声波装置中，很难用B模式图像的分辨率来估计微米 单位的位移。

并且，也有将如下情况作为焦点的技术：从所接收到的RF信号中直 接估计位移。

最一般的技术之一是【1】这样的互相关的技术。

然而，在互相关技术中，计算量增大，只能估计与多个采样点对应的 位移。

微米单位的位移通常只不过相当于采样间隔的一个间隔的极小的一 部分。

因此，无法使用互相关来进行估计。

在这种状况下，存在根据信号插值来估计位移的技术。

但是，该方法使处理时间增大，并且估计质量依赖于插值方法。

自相关依赖于所接收到的RF信号的正交解调信号(也作为基带信号 被公知)的相位信息。

该方法具有【2】所记载的能够估计与RF信号的子采样对应的位移 这样的优点。

但是，在该方法中，容易产生噪声，并且受调幅效应影响。

即，所估计的位移在信号功率高的区域而产生了偏差。

为了克服噪声的影响，可以选择更大集合的采样来执行自相关，但在 该方法中，估计更详细的位移的能力下降。

从上述技术中开发了一些克服所估计的位移的不准确性的方法。

如【3】那样，“coarse to fine”方法通过在不同的估计阶段利用不同 的窗区域，在第1阶段粗略估计位移，在第2阶段更细致地估计，以此 来提高精度。

但是，无法提供评价估计质量的方法。

如【1】那样，为了提高第1阶段的结果的精度，也具有如下的技术： 通过执行第2估计阶段并使其与第1阶段的估计结果进行组合，使用基 于第1阶段的估计结果的信号卷绕(warping)。

如【2】那样，也能利用其他的位移校正方法。

这些方法由于产生发散的风险高，所以必须限制阶段数。

另外，没有用于克服因引导收敛并且RF信号功率的不均匀分布所引 起的噪声和偏差的影响的方法。

为了提供能够示出位移估计质量、不需要限制估计阶段数、引导反复 估计的收敛、针对极小位移精度也很高的更综合性的反复估计方法，需 要对这些方法进行改善。