CN112948747B - 查找中心频率的方法、装置、终端设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了查找中心频率的方法、装置、终端设备和存储介质，该查找中心频率的方法步骤包括：构造一标准函数；根据标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号；采集一组在磁共振场强系统下人体扫描部位的采集信号；将模拟信号与采集信号进行比较，当采集信号与模拟信号达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率。该查找中心频率的方法的计算过程中只与标准函数有关，无须考虑实际采集信号是否受到环境或者噪声的影响，可以根据采集信号与模拟信号之间的最大相似度确定中心频率，且不需依赖手工辅助定位和确认，极大的提高了准确性和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及磁共振系统领域，尤其涉及一种查找中心频率的方法、装置、终端设备和存储介质。
背景技术
磁共振成像系统主要采集人体中H质子的信号，在磁共振系统扫描人体时，存在多种复杂的水和脂肪信号夹杂的情况，人体信号包括脂肪信号、水信号及人体内硅胶填充物等产生的干扰信号，人体信号呈现出多个分布在不同频率范围的信号峰值，且在不同的扫描部位的表现不能完全一致。
已有的查找中心频率的方法是利用水和脂肪的固定频率差计算采集到的信号的水信号和脂肪信号的频率差，或者增加手工判断制定水频率位置来得到水信号的中心频率值。现有中心频率查找方法比较单一，无法应对多种场强的磁共振中心频率查找，且在处理复杂频率分布或者有干扰情况时无法提高准确度，例如在不同扫描部位条件下，脂肪频率信号强度有时会大大超过水频率信号，且夹杂干扰信号，则不易对水信号的频率位置进行精确查找。靠人眼判断和传统的水脂固定频率计算方法无法准确的判断出水信号频率位置，如不能精准的查找到水信号对应的中心频率的位置，则磁共振时扫描的图像不清晰。
发明内容
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种查找中心频率的方法、装置、终端设备和存储介质，不受扫描部位、磁共振系统场强高低和环境噪声等多变因素的影响，针对干扰信号如硅胶填充物产生的信号和存在多个脂肪频率，仍能分析计算出最优水信号的中心频率位置，可自动快速查找到准确的中心频率，提高磁共振时图像质量。
本发明实施例的第一方面提供一种查找中心频率的方法，步骤包括：
构造一标准函数；
根据所述标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号；
采集一组在所述磁共振场强系统下所述人体扫描部位的采集信号；
将所述模拟信号与所述采集信号进行比较，当所述采集信号与所述模拟信号达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率。
优选的，当标准函数为高斯函数时，得出一所述标准函数如下：
stdSignal＝GenerateSimSig(N,Δfwf,w) 公式(1)
其中，公式(1)中，N表示信号点数，Δfwf表示水脂频率差；w表示脂峰与水峰的比重。
优选的，所述根据所述标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号，具体为：
选定一特定场强系统及人体扫描部位，确定对应的信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重；
将信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重代入所述标准函数中得出模拟信号。
优选的，所述将所述模拟信号与所述采集信号进行比较，当所述采集信号图与所述模拟信号图达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率，具体包括：
计算所述模拟信号与所述采集信号的互相关矩阵[coef,pos]；
查找coef最大值时的pos值；
将coef最大值时的pos值换算为中心频率f。
优选的，所述互相关矩阵[coef,pos]为：
[coef,pos]＝cro_cor(stdSignal0,realSignal) 公式(2)
其中，公式(2)中，stdSignal0表示模拟信号，realSignal表示采集信号，coef表示模拟信号与采集信号的重合程度的相关系数，pos表示模拟信号相对于采集信号移动的相对距离。
本发明实施例的第一方面提供一种查找中心频率的装置，包括：
函数构造模块，用于构造一标准函数；
信号获取模块，用于根据所述标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号；
信号采集模块，用于采集一组在所述磁共振场强系统下所述人体扫描部位的采集信号；
中心频率查找模块，用于将所述模拟信号与所述采集信号进行比较，当所述采集信号与所述模拟信号达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率。
优选的，所述信号获取模块包括：
系统信息获取单元，用于选定一特定场强系统及人体扫描部位，确定对应的信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重；
信号得出单元，用于将信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重代入所述标准函数中得出模拟信号。
优选的，所述中心频率查找模块包括：
相关矩阵计算单元，用于计算所述模拟信号与所述采集信号的互相关矩阵[coef,pos]；
数值查找单元，用于查找coef最大值时的pos值；
频率换算单元，用于将coef最大值时的pos值换算为中心频率f。
本发明实施例的第三方面提供一种终端设备，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机程序；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述的查找中心频率的方法。
本发明实施例的第四方面提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的查找中心频率的方法。
本发明实施例提供的技术方案中的查找中心频率的方法，相对于现有技术，该查找中心频率的方法的计算过程中只与标准函数有关，无须考虑实际采集信号是否受到环境或者噪声的影响，可以根据采集信号与模拟信号之间的最大相似度确定中心频率，且不需依赖手工辅助定位和确认，极大的提高了查找准确性和稳定性，从而提高了磁共振时图像质量。
附图说明
图1为本发明实施例中产品异常的收集方法的流程图。
图2为本发明实施例的模拟信号的显示图。
图3为本发明实施例的采集信号的显示图。
图4为本发明查找前模拟信号与采集信号的位置关系图。
图5为本发明查找后模拟信号与采集信号的位置关系图。
图6为本发明实施例中查找中心频率的装置的结构示意图。
图7为本发明实施例中一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种查找中心频率的方法，该查找中心频率的方法的计算过程中只与标准函数有关，无须考虑实际采集信号是否受到环境或者噪声的影响，可以根据采集信号与模拟信号之间的最大相似度确定中心频率，且不需依赖手工辅助定位和确认，极大的提高了准确性和稳定性。
图1为本发明的查找中心频率的方法的流程图，如图1所示，本发明的查找中心频率的方法，步骤包括：
S1、构造一标准函数；
S2、根据标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号；
S3、采集一组在磁共振场强系统下人体扫描部位的采集信号；
S4、将模拟信号与采集信号进行比较，当采集信号与模拟信号达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率。
下面对查找中心频率的方法的步骤进行详细描述：
首先，需要构造一标准函数与实际的采集信号进行比较，该标准函数可采用高斯函数或者三角函数，但并不以此为限，只要是与采集信号具有较高相似度的函数均在本发明的保护范围内。步骤S1具体包括：
本发明以标准函数为高斯函数为例进行说明，当标准函数为高斯函数时，根据脂肪频率小于水频率的先验知识，可以得出该标准函数如下：
stdSignal＝GenerateSimSig(N,Δfwf,w) 公式(1)
其中，公式(1)中，stdSignal为一维高斯曲线，N表示信号点数，Δfwf表示水脂频率差；w表示脂峰与水峰的比重。
当完成标准函数构造后，需所述根据所述标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号，步骤S2具体为：
S21、选定一特定场强系统及人体扫描部位，确定对应的信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重。
该标准函数中的Δfwf、w可以根据磁共振的特定场强系统和人体扫描部位的不同进行灵活调整，例如，在3.0T系统下扫描腹部位，则此时，Δfwf＝450HZ，w＝1.5，且选定N＝2048，N选取过程中保证该信号点数与采集信号保持一致。
S22、将信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重代入所述标准函数中得出模拟信号。此时，根据标准函数得出的模拟信号：
stdSignal0＝GenerateSimSig(2048,450,1.5)
该模拟信号的显示图如图2所示，如图2所示，横坐标表示数据点，纵坐标表示频率值，为了方便将频率值进行归一化处理。左侧峰值较高的为脂肪信号，右侧峰值较低的为水信号。
进一步的，在将模拟信号与采集信号进行比较之前，还需采集一组在上述特定场强系统下所述人体扫描部位的采集信号，步骤S3具体包括：
本发明采集的是在3.0T系统下扫描人体腹部时的采集信号，该模拟信号的显示图如图3所示，其中横坐标表示数据点，纵坐标表示频率值，为了方便将频率值归一化处理。
进一步的，将所述模拟信号与所述采集信号进行比较，当所述采集信号与所述模拟信号达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率。为了准确区分采集信号的水信号和脂肪信号，从而精确查找出中心频率，本发明以采集信号为目标，通过移动模拟信号，当采集信号与模拟信号达到最大重合时，此时模拟信号与采集信号的相关度最高，而模拟信号相对于采集信号移动的相对距离可推导出中心频率。步骤S4具体为：
步骤S41、计算所述模拟信号与所述采集信号的互相关矩阵[coef,pos]。
其中，互相关矩阵[coef,pos]为：
[coef,pos]＝cro_cor(stdSignal0,realSignal) 公式(2)
其中，公式(2)中，stdSignal0表示模拟信号；realSignal表示采集信号；coef为一维数组，表示模拟信号与采集信号的重合程度的相关系数；pos为一维数组，表示模拟信号相对于采集信号移动的相对距离。
步骤S42、查找coef最大值时的pos值；
数组coef中的最大值表示两者信号相关度最大，即模拟信号与采集信号重合度最大，相似度最大。图4为本发明查找前模拟信号与采集信号的位置关系图，图5为本发明查找后模拟信号与采集信号的位置关系图，将图4中的模拟信号向左移动一pos值的距离，当移动coef最大值时的pos值的距离后模拟信号与采集信号实现最大重合度，如图5所示。
步骤S43、将coef最大值时的pos值换算为中心频率f。
按照如下公式将pos值换算成中心频率：
其中公式(3)中，f为中心频率，T为采集信号的采样时间间隔，N0为采集信号的采样点数。
基于上述的查找中心频率的方法，本发明还提供了一种查找中心频率的装置，请参阅图6，本发明的查找中心频率的装置100包括：
函数构造模块110，用于构造一标准函数；
信号获取模块120，用于根据所述标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号；
信号采集模块130，用于采集一组在所述磁共振场强系统下所述人体扫描部位的采集信号；
中心频率查找模块140，用于将所述模拟信号与所述采集信号进行比较，当所述采集信号与所述模拟信号达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率。
优选的，所述信号获取模块120包括：
系统信息获取单元121，用于选定一特定场强系统及人体扫描部位，确定对应的信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重；
信号得出单元122，用于将信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重代入所述标准函数中得出模拟信号。
优选的，所述中心频率查找模块140包括：
相关矩阵计算单元141，用于计算所述模拟信号与所述采集信号的互相关矩阵[coef,pos]；
数值查找单元142，用于查找coef最大值时的pos值；
频率换算单元143，用于将coef最大值时的pos值换算为中心频率f。
图7是本发明的一种终端设备的结构示意图，如图7所示，该终端设备包括：至少一个处理器701和存储器702；
所述存储器存储计算机程序；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述实施例提供的查找中心频率的方法。
本发明再一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的查找中心频率的方法。
本领域内的技术人员应明白，本发明实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本发明实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明实施例是参照根据本发明实施例的方法、电子设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理电子设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理电子设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理电子设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理电子设备上，使得在计算机或其他可编程电子设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程电子设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者电子设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者电子设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者电子设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种查找中心频率的方法，其特征在于，步骤包括：
构造一标准函数；
根据所述标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号；
采集一组在所述磁共振场强系统下所述人体扫描部位的采集信号；
将所述模拟信号与所述采集信号进行比较，当所述采集信号与所述模拟信号达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率；
所述标准函数如下：
stdSignal＝GenerateSimSig(N,△fwf,w) 公式(1)
具体表现形式为：
Sstd(n,△fwf,w)＝g(n)+w·g(n-△fwf/△fp)n＝1,2,...N
其中，公式(1)中，g(n)为高斯函数，N表示信号点数，△fwf表示水脂频率差；△fp表示两个信号点间的频率差，w表示脂峰与水峰的比重。
2.根据权利要求1所述的查找中心频率的方法，其特征在于，所述根据所述标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号，具体为：
选定一特定场强系统及人体扫描部位，确定对应的信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重；
将信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重代入所述标准函数中得出模拟信号。
3.根据权利要求1所述的查找中心频率的方法，其特征在于，所述将所述模拟信号与所述采集信号进行比较，当所述采集信号图与所述模拟信号图达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率，具体包括：
计算所述模拟信号与所述采集信号的互相关矩阵[coef,pos]；
查找coef最大值时的pos值；
将coef最大值时的pos值换算为中心频率f。
4.根据权利要求3所述的查找中心频率的方法，其特征在于，所述互相关矩阵[coef,pos]为：
[coef,pos]＝cro_cor(stdSignal0,realSignal) 公式(2)
其中，公式(2)中，stdSignal0表示模拟信号，realSignal表示采集信号，coef表示模拟信号与采集信号的重合程度的相关系数，pos表示模拟信号相对于采集信号移动的相对距离，cro_cor即标准的求信号相关函数。
5.一种查找中心频率的装置，其特征在于，包括：
函数构造模块，用于构造一标准函数；
信号获取模块，用于根据所述标准函数得出一磁共振场强系统下人体扫描部位的模拟信号；
信号采集模块，用于采集一组在所述磁共振场强系统下所述人体扫描部位的采集信号；
中心频率查找模块，用于将所述模拟信号与所述采集信号进行比较，当所述采集信号与所述模拟信号达到最大重合时对应的频率位置即为中心频率。
6.根据权利要求5所述的查找中心频率的装置，所述信号获取模块包括：
系统信息获取单元，用于选定一特定场强系统及人体扫描部位，确定对应的信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重；
信号得出单元，用于将信号点数、水脂频率差及脂峰与水峰的比重代入所述标准函数中得出模拟信号。
7.根据权利要求5所述的查找中心频率的装置，其特征在于，所述中心频率查找模块包括：
相关矩阵计算单元，用于计算所述模拟信号与所述采集信号的互相关矩阵[coef,pos]；
数值查找单元，用于查找coef最大值时的pos值；
频率换算单元，用于将coef最大值时的pos值换算为中心频率f。
8.一种终端设备，其特征在于，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机程序；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以实现权利要求1-4中任一项所述的查找中心频率的方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1-5中任一项所述的查找中心频率的方法。
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