一种超声换能器的位置标定方法、装置及存储介质与流程

allin2025-04-12  64


本说明书涉及换能器位置标定领域,尤其涉及一种超声换能器的位置标定方法、装置及存储介质。


背景技术:

1、超声换能器阵列是超声波发射和超声波回波接收的器件,由多个换能器按照一定的形状排列组成。在超声换能器阵列的制作过程中,需要将多个换能器进行拼装,拼装过程难免产生导致换能器的位置误差,使制作完成的超声换能器阵列中各换能器的实际位置与制作时的理想位置不符。

2、在医学超声影像检查中,换能器的位置误差会导致超声影像出现伪影、分辨率降低等情况,不利于医生根据超声影像进行诊断。因此,本说明书提供一种超声换能器的位置标定方法。


技术实现思路

1、本说明书提供一种超声换能器的位置标定方法、装置、存储介质及电子设备,以至少部分地解决现有技术存在的上述问题。

2、本说明书采用下述技术方案:

3、本说明书提供了一种超声换能器的位置标定方法,包括:

4、在换能器阵列中确定待标定换能器和各其它换能器;

5、控制所述待标定换能器发射超声信号,所述各其它换能器接收所述超声信号;

6、针对每个其它换能器,对该其它换能器接收的超声信号进行采样,确定该其它换能器在各采样时刻的信号值;

7、根据该其它换能器在各采样时刻的信号值,确定采样到所述超声信号的采样时刻的数量m;

8、针对第k个采样时刻tk,根据采样时刻tk+1到采样时刻tk+m之间的信号值的平均功率,与第一个采样时刻t1到采样时刻tk之间的信号值的平均功率的比值,确定采样时刻tk的功率跃升比;

9、根据所述各采样时刻的功率跃升比,确定该其它换能器的波达时间;

10、根据所述待标定换能器的估计位置、所述各其它换能器的实际位置、声速和所述各其它换能器的波达时间,对所述待标定换能器的实际位置进行标定。

11、可选地,根据该其它换能器在各采样时刻的信号值,确定采样到所述超声信号的采样时刻的数量m,具体包括:

12、根据该其它换能器在各采样时刻的信号值,确定该其它换能器接收到所述超声信号的时间长度;

13、确定采样周期,根据该其它换能器接收到所述超声信号的时间长度与所述采样周期的比值,确定采样到所述超声信号的采样时刻的数量m。

14、可选地,根据所述各采样时刻的功率跃升比,确定该其它换能器的波达时间,具体包括:

15、在所述各采样时刻的功率跃升比中,确定最大的功率跃升比;

16、确定所述最大的功率跃升比对应的采样时刻,在所述各采样时刻中的次序;

17、确定采样周期,将所述次序与所述采样周期的乘积,作为该其它换能器的波达时间。

18、可选地,根据所述待标定换能器的估计位置、所述各其它换能器的实际位置、声速和所述各其它换能器的波达时间,对所述待标定换能器的实际位置进行标定,具体包括:

19、针对每个其它换能器,根据该其它换能器的波达时间和所述声速的乘积,确定该其它换能器与所述待标定换能器之间的距离;

20、根据该其它换能器的实际位置、所述待标定换能器的估计位置和所述距离,确定以所述待标定换能器为圆心,以所述距离为半径的圆的方程,作为该其它换能器对应的原始方程;

21、根据各其它换能器对应的原始方程,确定目标方程组;

22、通过加权迭代最小二乘法,求解所述目标方程组,得到所述待标定换能器的实际位置。

23、可选地,根据各其它换能器对应的原始方程,确定目标方程组,具体包括:

24、在各其它换能器对应的原始方程中,确定由不同的两个原始方程组成的各方程对;

25、针对每个方程对,将该方程对中包含的两个原始方程相减,得到该方程对的目标方程;

26、将各方程对的目标方程联立,得到目标方程组。

27、可选地,所述声速为估计值,对目标方程组的求解分为多个交替迭代周期进行;

28、根据所述待标定换能器的估计位置、所述各其它换能器的实际位置、声速和所述各其它换能器的波达时间,对所述待标定换能器的实际位置进行标定,具体包括:

29、针对每个交替迭代周期,根据上一个交替迭代周期迭代更新的待标定换能器的估计位置、所述各其它换能器的实际位置、上一个交替迭代周期更新的估计声速和所述各其它换能器的波达时间,确定该交替迭代周期的目标方程组;

30、通过加权迭代最小二乘法,求解该交替迭代周期的目标方程组,得到该交替迭代周期迭代更新的所述待标定换能器的估计位置;

31、判断该交替迭代周期是否达到第二迭代停止条件;

32、若是,则将该交替迭代周期更新的所述待标定换能器的估计位置,作为所述待标定换能器的实际位置;

33、若否,则针对每个其它换能器,根据该其它换能器的实际位置和该交替迭代周期迭代更新的所述待标定换能器的估计位置,确定该交替迭代周期中该其它换能器和所述待标定换能器之间的距离;将该交替迭代周期中该其它换能器和所述待标定换能器之间的距离,与该其它换能器的波达时间的比值,作为该交替迭代周期中该其它换能器对应的估计声速;根据该交替迭代周期中各其它换能器对应的估计声速,确定该交替迭代周期更新的估计声速,继续下一个交替迭代周期的迭代过程,直至达到所述第二迭代停止条件。

34、可选地,根据该交替迭代周期中各其它换能器对应的估计声速,确定该交替迭代周期更新的估计声速,具体包括:

35、确定该交替迭代周期中各其它换能器对应的估计声速中的中位数;

36、将所述中位数作为该交替迭代周期更新的估计声速。

37、本说明书提供了一种超声换能器的位置标定装置,所述装置包括:

38、标定目标确定模块,在换能器阵列中确定待标定换能器和各其它换能器;

39、超声发射模块,控制所述待标定换能器发射超声信号,所述各其它换能器接收所述超声信号;

40、采样模块,针对每个其它换能器,对该其它换能器接收的超声信号进行采样,确定该其它换能器在各采样时刻的信号值;

41、采样时刻数量确定模块,根据该其它换能器在各采样时刻的信号值,确定采样到所述超声信号的采样时刻的数量m;

42、功率跃升比确定模块,针对第k个采样时刻tk,根据采样时刻tk+1到采样时刻tk+m之间的信号值的平均功率,与第一个采样时刻t1到采样时刻tk之间的信号值的平均功率的比值,确定采样时刻tk的功率跃升比;

43、波达时间确定模块,根据所述各采样时刻的功率跃升比,确定该其它换能器的波达时间;

44、标定模块,根据所述待标定换能器的估计位置、所述各其它换能器的实际位置、声速和所述各其它换能器的波达时间,对所述待标定换能器的实际位置进行标定。

45、本说明书提供了一种计算机可读存储介质,所述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上述超声换能器的位置标定方法。

46、本说明书提供了一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述程序时实现上述超声换能器的位置标定方法。

47、本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果:

48、在本说明书提供的超声换能器的位置标定方法中,控制待标定换能器发射超声信号,各其它换能器接收所述超声信号。针对每个其它换能器,对该其它换能器接收的超声信号进行采样,确定该其它换能器在各采样时刻的信号值,根据该其它换能器在各采样时刻的信号值,确定采样到所述超声信号的采样时刻的数量m,针对第k个采样时刻tk,根据采样时刻tk+1到采样时刻tk+m之间的信号值的平均功率,与第一个采样时刻t1到采样时刻tk之间的信号值的平均功率的比值,确定采样时刻tk的功率跃升比。根据各采样时刻的功率跃升比,确定该其它换能器的波达时间,并通过各其它换能器的波达时间,对待标定换能器的实际位置进行标定。

49、在本方法中,超声信号到达其它换能器时,其它换能器的信号值大小会产生明显变化,接收到的超声信号的能量集中在m个采样时刻内,功率跃升比表示了连续两个时间段内的信号值的平均功率差异。在接收到超声信号的采样时刻,之后的m个的采样时刻的平均功率与之前各采样时刻的平均功率相比,会产生明显激增。因此,通过计算各采样时刻的功率跃升比,能够精准确定出其它换能器的波达时间,进而实现对待标定换能器的准确位置标定。


技术特征:

1.一种超声换能器的位置标定方法,其特征在于,包括:

2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据该其它换能器在各采样时刻的信号值,确定采样到所述超声信号的采样时刻的数量m,具体包括:

3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述各采样时刻的功率跃升比,确定该其它换能器的波达时间,具体包括:

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据所述待标定换能器的估计位置、所述各其它换能器的实际位置、声速和所述各其它换能器的波达时间,对所述待标定换能器的实际位置进行标定,具体包括:

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,根据各其它换能器对应的原始方程,确定目标方程组,具体包括:

6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述声速为估计值,对目标方程组的求解分为多个交替迭代周期进行;

7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,根据该交替迭代周期中各其它换能器对应的估计声速,确定该交替迭代周期更新的估计声速,具体包括:

8.一种超声换能器的位置标定装置,其特征在于,包括:

9.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述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上述权利要求1~7任一项所述的方法。

10.一种电子设备,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1~7任一项所述的方法。


技术总结
本说明书公开了一种超声换能器的位置标定方法、装置及存储介质,控制待标定换能器发射超声信号,针对每个其它换能器,根据该其它换能器在各采样时刻的信号值,确定采样到超声信号的采样时刻的数量M,针对第k个采样时刻t<subgt;k</subgt;,根据采样时刻t<subgt;k+1</subgt;到采样时刻t<subgt;k+M</subgt;之间的信号值的平均功率,与第一个采样时刻t<subgt;1</subgt;到采样时刻t<subgt;k</subgt;之间的信号值的平均功率的比值,确定采样时刻t<subgt;k</subgt;的功率跃升比。根据各采样时刻的功率跃升比,确定该其它换能器的波达时间,并通过各其它换能器的波达时间,对待标定换能器的实际位置进行标定。通过计算功率跃升比,能够精准确定其它换能器的波达时间,进而实现对待标定换能器的准确位置标定。

技术研发人员:肖扬,施钧辉,王铉皓,王钰琪,阮永都
受保护的技术使用者:之江实验室
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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