提高B超图像质量的模糊控制方法 本发明属于物理技术领域,更进一步涉及声纳系统领域中提高B超图像质量的模糊控制方法。
通过波束的时间与空间的控制来获得分辨特性好,动态范围大,旁瓣与噪声水平低,几何失真小的超声图像,一直是近几十年来国内外研究人员为之努力探索的目标。以往的B超,其波束的时空控制是采用分段聚焦,且发射功率恒定(参见《超声诊断设备原理与设计》,中国医药科技出版社),由于波束的时空特性不能随回波信号而改变,因而难以进一步提高图像的质量。
本发明的目的是提供一种运用模糊控制的方法,以提高B超图像在整个检测区域内的分辨力。
本发明是通过以下步骤实现的:
(1)提取目标的特征信号(如距离信号、亮度信号)该特征信号可从超声回波信号中提取,也可从最终显示图像中加入人为的判断得到;
(2)对特征信号精确量进行模糊化,形成输入模糊集;
(3)根据实际控制对象和操作员的经验,形成模糊控制规则表(即模糊算法器),模糊控制规则表可以在控制过程中经过自组织自学习进行修改完善;
(4)将输入模糊集送入模糊算法器,根据已存储的控制规则计算出相应的控制模糊集,包括聚焦控制模糊集,孔径控制模糊集,增益控制模糊集,发射功率控制模糊集等;
(5)将单个控制模糊集经过去模糊,或是多个控制模糊集分别去模糊,得到精确的控制量去控制相应地被控对象。
下面以具体实施例来进一步描述本发明。
例一,结合本发明在一维超声检测中的应用作进一步说明。
1、提取目标特征信号:
在一维超声回波信号中,发射脉冲与目标反射脉冲之间的距离a反映了目标在声场中的位置,因此将此距离信号作为目标的特征信号。
2、距离信号的模糊化:
若检测深度为L,将在整个检测深度之间变化的连续量X(0≤X≤L)分为如下七档:
超近场 NS:
近场N:
近中场 NM:
中场 M:
中远场 FM:
远场 F:
超远场 FS:
根据已提取的距离信号a所隶属的X区间,将a模糊化为输入模糊集。例如,则a~=FM]]>
3、模糊控制规划表的建立:
一维超声中选择发射功率P进行控制,P将随输入模糊集a的变化而变化,例如:ifa~=NS,thenP~=NL]]>。
根据上述语言控制规则,建立如下表的模糊控制规则表。
4、计算发射功率控制模糊集
将第2步得到的距离信号模糊集时照第3步中的模糊控制规则表,查表得发射功率控制模糊集例如:a~=FM]]>,则P~=PS]]>
5、去模糊过程
若发射功率最小值为P1,最大值为P2,则发射功率控制模糊集的七档分别对应着七个精确量
NL: P1
NM:
NS:
Z:
PS:
PM:
PL: P2
如果P~=PS]]>,则精确的发射功率控制量应为:
4、将第2步得到的模糊集a和b输入到第3步中的模糊控制规则表,得出相应的发射功率控制模糊集P。
5、同例一中的步骤5,将发射功率控制模糊集P去模糊,得到精确的发射功率控制量。
例二:本发明在二维B超中的应用
1、目标特征信号的提取:
在二维B超中,距离信号a反映了目标在声场中的位置,亮度信号b既反映了传声媒质的特性,又反映了目标的特性,因此从二维超声回波信号中提取距离信号a和亮度信号b作为目标的特征信号。
2、特征信号的模糊化:
距离信号a的模糊化同例一中的步骤2,同理,也可将亮度信号b模糊化为如下七档:NLB,NMB,NSB,ZB,PSB,PMB,PLB,从而得到距离信号输入模糊集和亮度信号输入模糊集
3、建立模糊控制规则表:
在本例中仍选择发射功率P做为控制对象,若选择焦距,孔径或增益等其它参量作为控制对象,方法雷同。关于发射功率的模糊控制规则表如下:
由于本发明将模糊控制方法引入到超声波束的时空控制中,使得波束的时空特性能够随超声回波信号而改变,从而在整个探测空间均能获得分辨特性好,动态范围大,几何失真小的超声图像,大大提高了超声图像的质量。