[发明专利]一种用于低频超声胸腔成像的信号降噪方法

说明书

本发明公开了一种用于低频超声胸腔成像的信号降噪方法，包括通过COMSOL进行建模，在模型中建立了左肺、右肺、心脏、脊椎和骨骼肌，并在骨骼肌的外部周围均匀放置了12个超声波换能器，材料设置为PZT‑5H；通过在COMSOL中添加“压力声学，瞬态”、“固体力学”、“静电”、“声‑结构边界”和“压电效应”物理场，建立二维胸腔模型；在胸腔外部12个收发一体的压电超声换能器以椭圆形排列的方式均匀分布，每两个超声波换能器间隔30°，通过水与胸腔耦合，仿真区域最外部设置为完美匹配层。通过COMSOL建立模型，按照1发11收的发射‑接收模式，开创性的发明了低频超声胸腔成像领域的信号降噪方法。该技术能够提高加噪后胸腔信号的信噪比，具有较好的降噪效果。

技术领域

本发明涉及低频超声胸腔成像技术领域，具体为一种阵列接收信号的降噪方法。

背景技术

低频超声胸腔成像技术利用超声波对物体进行透射得到成像数据，该技术在世界范围内还属于初步研究阶段，相关研究成果较少。此外，由于胸腔内器官或组织结构不均匀和声波信号干涉现象产生的噪声，导致采集到的透射数据中含有大量的噪声，对成像的效果会有极大的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种低频超声胸腔成像的信号降噪方法，现有低频超声胸腔成像技术中信号的噪声问题，适用于一个超声波换能器发射，其余所有超声波换能器接收的方式进行。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于低频超声胸腔成像的信号降噪方法，包括

建立模型

通过COMSOL进行建模，在模型中建立了左肺、右肺、心脏、脊椎和骨骼肌，并在骨骼肌的外部周围均匀放置了12个超声波换能器，材料设置为PZT-5H；

通过在COMSOL中添加“压力声学，瞬态”、“固体力学”、“静电”、“声-结构边界”和“压电效应”物理场，建立二维胸腔模型；在胸腔外部12个收发一体的压电超声换能器以椭圆形排列的方式均匀分布，每两个超声波换能器间隔30°，通过水与胸腔耦合，仿真区域最外部设置为完美匹配层；

仿真时，采用一个超声波换能器发射，其余11个超声波换能器接收，采用逐次发射-接收的模式；发射超声波换能器按顺时针方向变换，依次进行12次发射-接收来达到360°环形扫描；

处理方法

一个超声波换能器发射，其余11个超声波换能器接收，利用小波阈值和EMD相结合的去噪方法，对加噪后的胸腔信号进行降噪；使用db小波族、sym小波族、coif小波族对加噪后的胸腔信号进行1～10层分解降噪处理，比较滤噪后信号的信噪比，得到最优小波基和最佳分解层数；将db小波族、sym小波族、coif小波族的最优小波基和最佳分解层数再分别采用sqtwolog，heursure，rigrsure，minimaxi 4种阈值准则，阈值处理函数分别选取软阈值处理函数和硬阈值处理函数进行降噪，通过信噪比的比较，分别挑选出降噪效果最好的阈值准则和阈值函数；

通过EMD自适应分解特性，对加噪后的胸腔信号进行分解；将db小波族、sym小波族、coif小波族中降噪效果最好的小波阈值分别对前3阶的IMF模态分量进行去噪，其余IMF模态分量不做处理，再将信号进行重构，最后通过信噪比、均方根误差和平滑度的比较，挑选出降噪效果最好的降噪方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过COMSOL建立模型，按照1发11收的发射-接收模式，开创性的发明了低频超声胸腔成像领域的信号降噪方法。该技术能够提高加噪后胸腔信号的信噪比，降低均方根误差，提高平滑度指标，具有较好的降噪效果。在低频超声胸腔成像技术领域，将采集到的胸腔信号进行降噪处理是非常重要的一个环节，因此本发明具有较好的应用前景。

附图说明

图1为本发明的二维胸腔模型。

图2为本发明的模型网络剖分图。