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TWI583981B - 超音波成像方法以及超音波掃描器 - Google Patents

超音波成像方法以及超音波掃描器 Download PDF

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TWI583981B
TWI583981B TW104104370A TW104104370A TWI583981B TW I583981 B TWI583981 B TW I583981B TW 104104370 A TW104104370 A TW 104104370A TW 104104370 A TW104104370 A TW 104104370A TW I583981 B TWI583981 B TW I583981B
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TW
Taiwan
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signal
fourier transform
interest
spectral
branch
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Application number
TW104104370A
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TW201624005A (zh
Inventor
何從廉
王逸婷
陳仁智
黃朱瑜
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
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Publication date
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Description

超音波成像方法以及超音波掃描器
本發明相關於超音波成像方法以及超音波掃描器。
超音波成像廣泛用於醫療診斷中，用於顯現內部身體結構，包括肌腱、肌肉、關節、血管以及內部組織以發現可能的病變或病灶。超音波成像亦廣泛用於檢查孕婦及其嬰兒。
傳統的二維B模式超音波影像在傳輸器處使用聚焦波和線掃描機制，且在接收器處使用時域延遲總和(delay-and-sum,DAS)波束成形技術。對於處於5至10公分的深度處的物件，由於線掃描機制以及可能的傳輸/接收動態聚焦，成像幀率(frame rate)通常可達到30至60影像/秒。
然而，出於計算原因，高成像幀率的超音波影像可在接收器處使用具有平面波傳輸以及頻域波束成形的一次成像(one-shot imaging)機制。在此狀況下，由於一次成像機制，成像幀率能夠達到3000至6000影像/秒。
本發明相關於一種超音波成像方法以及超音波掃描器，其基於超音波影像的頻譜特性使用頻譜縮放技術與平面波傳輸提供一種高幀率的超音波成像的新方法。
本發明的一實施例提供一種超音波成像方法。所述方法包括以下步驟：自超音波掃描器的傳感器接收由超音平面波傳輸誘發的回波信號；在時域及/或空間域中對所述回波信號進行再取樣；對輸入信號的感興趣頻段執行頻譜縮放；對所述頻譜縮放的結果執行傅立葉轉換；以及基於所述傅立葉轉換的結果而產生超音波影像。所述輸入信號是基於所述回波信號的所述再取樣而產生的。
本發明的另一實施例提供一種超音波掃描器，其包括傳感器以及耦接至所述傳感器的處理器。所述處理器自所述傳感器接收由超音平面波傳輸誘發的回波信號，在時域及/或空間域中對所述回波信號進行再取樣，對輸入信號的感興趣頻段執行頻譜縮放，對所述頻譜縮放的結果執行傅立葉轉換，且基於所述傅立葉轉換的結果而產生超音波影像。所述輸入信號是基於所述回波信號的所述再取樣而產生的。
100‧‧‧超音波掃描器
110‧‧‧傳感器
120‧‧‧處理器
130‧‧‧顯示器
210、220、230、240、243、246、250、260、702、704、706、710、720、730‧‧‧方法步驟
401、402‧‧‧峰值位置
421~424‧‧‧象限
501、502‧‧‧頻譜部分
610‧‧‧感興趣頻段
901‧‧‧最先個樣本
902‧‧‧最後個樣本
1010‧‧‧區塊
1210‧‧‧DFT
1301‧‧‧最先個樣本
1302‧‧‧最後個樣本
BOI‧‧‧感興趣頻段
FOI‧‧‧感興趣濾波器
SOI‧‧‧感興趣信號
B、B 1、B 2‧‧‧頻寬
‧‧‧頻率移位
E 0(z)~E D-1(z)‧‧‧多相分量
f 1、f 1,1、f 2,1‧‧‧下限3分貝截止頻率
f 2、f 1,2、f 2,2‧‧‧上限3分貝截止頻率
f 1,c、f 2,c、f c‧‧‧中心頻率
f LP‧‧‧頻率
f s‧‧‧取樣頻率
H(z)、H d (z)‧‧‧濾波器
H 0(z)~H D-1(z)‧‧‧平行均勻濾波器
k T‧‧‧傳輸空間頻率
k R‧‧‧接收空間頻率
k R,x 、k R,z ‧‧‧分量
k x 、k z ‧‧‧空間方向或空間域
D、N、NCM、NCM-PD、NDFB‧‧‧常數
x、z‧‧‧方向
x(n)、x d(n)、x f(n)、x s(n)、x z(n)‧‧‧離散時間信號
X(k)、X d(k)、X f(k)、X s(k)、X z(k)‧‧‧頻譜
X'(k)‧‧‧半長最終輸出頻譜
Z-1‧‧‧單樣本延遲
ξ‧‧‧角度
圖1是根據一實施例的一種超音波掃描器的示意圖。
圖2A是根據一實施例的一種超音波成像方法的流程圖。
圖2B是根據另一實施例的一種超音波成像方法的流程圖。
圖3及圖4是根據一實施例的二維超音波影像的空間頻率的示意圖。
圖5A是根據一實施例的一種超音波傳感器的中心頻率及頻寬的示意圖。
圖5B是根據一實施例的空間域中的影像頻譜的示意圖。
圖6A、圖6B及圖6C是根據一實施例的頻譜縮放的示意圖。
圖7是根據一實施例的頻譜縮放以及傅立葉轉換的流程圖。
圖8是根據一實施例的頻譜縮放以及傅立葉轉換的示意圖。
圖9是根據一實施例的重新編序的示意圖。
圖10是根據另一實施例的頻譜縮放以及傅立葉轉換的示意圖。
圖11及圖12是根據另一實施例的頻譜縮放以及傅立葉轉換的示意圖。
圖13是根據一實施例的重新編序的示意圖。
圖14A是根據一實施例的頻譜識別的示意圖。
圖14B是根據另一實施例的頻譜識別的示意圖。
圖1是根據一實施例的超音波掃描器100的示意圖。超音波掃描器100包括傳感器(transducer)110、處理器120以及顯示 器130。處理器120耦接至傳感器110以及顯示器130。處理器120可控制傳感器110傳輸超音平面波且控制傳感器110接收由超音平面波傳輸誘發的回波信號。處理器120可執行圖2A或圖2B所示的超音波成像方法以產生超音波影像，且接著處理器120可儲存超音波影像或控制顯示器130顯示超音波影像。
圖2A是根據一實施例的超音波成像方法的流程圖。此超音波成像方法可由處理器120執行。首先處理器120自傳感器110接收由超音平面波傳輸誘發的回波信號。回波信號是以二維格式配置。兩個維度分別對應相對於傳感器110的軸向(k z 空間域)及橫向(k x 空間域)。上述的軸向及橫向正交。
在步驟210中，處理器120在時域及/或空間域中對回波信號執行二維再取樣(resampling)。當步驟210的結果的樣本的數目並非二的次方時，處理器120在步驟220中對步驟210的結果執行二維補零(zero padding)，以使樣本的數目為二的次方。
在步驟230中，處理器120在k x 域中對步驟220的結果執行頻譜分析。此頻譜分析就是在x軸上進行一維快速傅立葉轉換(FFT：fast Fourier transform)。
在步驟240中，處理器120在k z 域中對步驟230的結果執行頻譜分析。此頻譜分析就是在步驟243中在z軸上進行一維縮放傅立葉轉換(zoom-FFT,ZFFT)且接著在步驟246中在z軸上進行頻譜識別。ZFFT意謂先進行頻譜縮放然後在z軸進行一維FFT，也就是spectrum zooming加上FFT。頻譜縮放會在下文中詳 細解釋。在步驟246中，處理器120執行頻譜識別以估算在k z 域中非均勻地分佈的多個目標譜線(target spectral line)。
在步驟250中，處理器120基於目標譜線而執行二維反快速傅立葉轉換(IFFT：inverse fast Fourier transform)。在步驟260中，處理器120藉由將IFFT的結果的信號振幅轉換為超音波影像的像素的灰階值而產生最終超音波影像。在一實施例中，超音波影像的每一像素的灰階值可與對應信號振幅成正比。在另一實施例中，超音波影像的每一像素的灰階值可與對應信號振幅成反比。
圖2B是根據另一實施例的超音波成像方法的流程圖。此超音波成像方法可由處理器120執行。在圖2B中，步驟230及240的執行次序互換。換言之，步驟240在步驟230之前執行。
圖3是根據一實施例的採用平面波傳輸的二維超音波影像的空間頻率(spatial frequency)的示意圖。二維超音波影像的傳輸空間頻率k T以及接收空間頻率k R描繪於圖3中。空間頻率亦可稱為波數(wave number)。假設在正交於傳感器110的一維線性陣列的方向z(即，軸向)上傳輸具有空間頻率k的平面波，且相對於軸向以角度ξ在線性陣列處接收回波。回波在方向z及x(即，橫向)上誘發兩個分量k R,z 及k R,x 。從圖3可清楚看出，傳輸空間頻率k T以及接收空間頻率k R可因此分別表示為k T=k及k R=k=k R,x +k R,z =ksinξ+kcosξ。k x =k R,x =ksinξ。k z =k T+k R,z =k+kcosξ。。經過一些換算，可獲得以下方程式(1)。
方程式(1)明確地顯示，對於二維超音波影像，k為k x 及k z 的非線性(二次)函數。因此可進一步總結，空間頻率k在k z 方向(空間域)被非均勻地取樣。此非均勻取樣已被步驟246中的頻譜識別列入考慮。
步驟243中的ZFFT的頻譜縮放技術是基於超音波影像的頻譜特性。具體言之，頻譜特性取決於傳感器110的參數，而無關於量測物件的類型。頻譜特性包括如圖4所示的局部化性質以及對稱性質。圖4中的縱軸表示影像頻譜的振幅。圖4中的兩個平面軸表示軸向空間域(k z 域)以及橫向空間域(k x 域)中的空間頻率。
局部化性質：超音波影像的頻譜實際上集中於k x 域與k z 域兩者中的某些頻率區域。舉例而言，圖4中的頻譜集中於兩個峰值位置401及402上。峰值位置取決於：(i)時間(即，軸向(z))上的取樣率(或取樣間距)以及空間(即，橫向(x))上的取樣率；以及(ii)傳感器110的中心頻率。影像頻譜的頻寬取決於上述的(i)時間及空間上的取樣率；以及(ii)傳感器110的有效操作比例頻寬(fractional bandwidth)。超音波掃描器提供的取樣率愈高，影像頻寬則愈窄。
對稱性質：由於實數值的回波信號，影像頻譜在軸向(z)及橫向(x)上在原點對角共軛對稱(diagonally conjugated symmetric)。如圖4所示，象限421中的頻譜以及象限423中的頻譜對稱。象限422中的頻譜以及象限424中的頻譜亦對稱。
圖5A是根據一實施例的傳感器110的中心頻率f c及頻寬B的示意圖。圖5B顯示根據圖5A的參數所得的超音波影像的k z域中的共軛對稱頻譜。令f c為傳感器110的中心頻率，且假設B=|f 2-f 1|為傳感器110的有效操作頻寬，其中f 2及f 1分別為傳感器110的上限3分貝截止頻率(cutoff frequency)以及下限3分貝截止頻率。圖5B中的頻譜包括兩個對稱部分501及502。f s為傳感器110的取樣率。f 1,c及f 2,c為部分501及502的中心頻率。B 1=|f 1,2-f 1,1|及B 2=|f 2,2-f 2,1|為兩個頻譜部分501及502的頻寬。f 1,2及f 1,1分別為頻譜部分501的上限3分貝截止頻率以及下限3分貝截止頻率。f 2,2及f 2,1分別為頻譜部分502的上限3分貝截止頻率以及下限3分貝截止頻率。
上文論述顯示影像頻譜確實位在k x 域與k z 域兩者中的某頻率區域內。基於所述性質，出於計算及效能考慮，可以很直覺地對對應於兩個頻譜部分501及502其中之一的特定頻段(也就是感興趣頻段，BOI：band of interest)執行頻譜分析(經由傅立葉轉換)，而不是對整個頻率範圍執行頻譜分析。步驟243中的ZFFT中的頻譜縮放技術的動機正是由此而來。
可藉由增加傅立葉轉換的取樣數量來產生較適用的資訊，以改善感興趣頻段的頻譜(即，較佳頻率解析度以及較佳影像效能)。這顯示於圖6A、圖6B及圖6C中。圖6A繪示具有樣 本長度512的一個範例時域信號的頻譜(經由512點FFT取得)。自圖6A可見，頻率索引96與110之間的感興趣信號(SOI：signal of interest)大略位於整個頻率範圍的某部分中。但若藉由ZFFT將這段頻譜放大為感興趣頻段610(即頻率索引96與110之間的30個譜線)，則如圖6B所示，可以比較清楚地界定對應頻譜(即，感興趣信號)的輪廓。然而這樣做並未產生額外資訊，因此無法改善頻譜識別能力(即，頻率解析度)。為了提高頻率解析度，需要藉由在感興趣頻段上使用點數較多的ZFFT而進一步改善感興趣信號。例如圖6C中的長度256的ZFFT顯示感興趣信號確實具有較清楚且較詳細的頻譜輪廓，因此提供了較佳的頻譜識別能力。
圖7是根據一實施例的步驟243中的ZFFT的細節的流程圖。ZFFT包括頻譜縮放步驟710以及FFT步驟720。頻譜縮放步驟710包括步驟702、704及706。在此實施例中，頻譜縮放是藉由複數調變(CM：complex modulation)來實現。整個程序如下所述。假設x(n),n=1,2,...,N為具有取樣頻率f s的離散時間實數值信號(discrete-time real-valued signal)，其中N為樣本的數目，且感興趣信號具有頻寬B且位於f c周圍。在步驟702中，藉由自f c至基頻的頻率移位而將x(n)調變為複數值(complex-valued)信號x s(n)。換言之，將感興趣信號自感興趣頻段移位至基頻。接著，在步驟704中，使用具有長度Q以及截止頻率f LP/2的理想低通濾波器(LPF：low-pass filter)H(z)來對x s(n)濾波以獲得x f(n)，其中f LP B。在步驟706中，以比率D對x f(n)進行降頻取樣而產生 細化信號x d(n)，以使得取樣頻率變為f s/D，且x d(n)的長度變為N/D。這過程顯示，細化信號過程可減少輸出信號的長度，且因此進而減少計算時間。然而，應以條件BD f s/2來使用降頻比率D，以避免資料丟失。接著，在步驟720中，若FFT處理程序需要，則對x d(n)進行補零以形成具有N CM=2 p ( N/D)個樣本的x z(n)，其中p為正整數。接著，在步驟720中對x z(n)執行FFT以產生頻譜X z(k)，且在步驟730中對X z(k)重新編序(re-indexing)而獲得半長(half-length)最終輸出頻譜X'(k)。
本實施例的ZFFT的頻譜縮放處理程序是以三個步驟完成：頻率移位(步驟702)、低通濾波(步驟704)以及再取樣(步驟706)，且縮放動作是在步驟706中進行。為便於理解，圖8繪示在頻域中的ZFFT的複數調變的整個程序。
由於上述的f c的頻率移位以及為了造成2的次方的FFT大小的補零，N CM點FFT的輸出序列是以周期N CM而呈周期性的，而且以數個頻率單位循環移位。為了適當地獲得半長依序(half-length in-order)最終輸出頻譜資料以供進一步超音波成像，因此需要步驟730中的重新編序。圖9是根據一實施例的步驟730中的重新編序的示意圖。藉由分別部分地選擇步驟720中的FFT的輸出序列的最後個樣本902(即，結束部分)且部分地選擇最先個樣本901(即，開始部分)，並進而組合，以獲得如圖9右側部分所示的組合樣本，以完成上述的重新編序，其中〈．〉 N 為除N的餘數運算。
為了計算效率，在基於複數調變的ZFFT中，可藉由多相分解(PD：polyphase decomposition)來實現低通濾波器步驟704以及降頻取樣步驟706。在不失一般性的情況下，假設可將具有長度Q的低通濾波器H(z)的多相分解表達為以下方程式(2)。
在方程式(2)中，E d (z D )為具有長度L=Q/D的低通濾波器H(z)的第d個多相分量(polyphase component)。可將第d多相分量E d (z D )表達為以下方程式(3)，且接著可獲得方程式(4)。
根據方程式(2)及(3)，以及低通濾波器步驟704以及降頻取樣步驟706的等效輸入輸出(也就是在低通濾波器之後執行降頻取樣等於在降頻取樣之後執行低通濾波器)，可用如圖10所繪示的濾波器組(filter banks)結構來實現低通濾波器與降頻取樣。由於低通濾波器H(z)的多相分量E d (z D )的較少輸入樣本(N/D，而非N)，在降頻取樣之後執行低通濾波器的計算複雜度低於在低通濾波器之後才執行降頻取樣。針對基於複數調變的ZFFT，這導致圖10所示的關於多相分解的有計算效率的結構。
圖10中的每一個z-1區塊(諸如區塊1010)表示一個單樣本延遲(one-sample delay)。圖10中的濾波器組包括D個分支， 且每一分支對應一個分支信號。其中第一個分支信號為經歷頻率移位702的感興趣信號。其他的每一個分支信號為經歷單樣本延遲的前一分支信號。對每一分支信號執行降頻取樣706。並對每一分支信號進行低通濾波器H(z)的多相分量濾波。在降頻取樣以及多相分量濾波之後，將所有分支的分支信號全部相加以形成頻譜縮放的結果。FFT的補零之前的樣本數量為N/D，而補零之後的樣本數量為N CM-PD。N CM-PD為二的次方。
由於濾波器組結構，藉由多相分解解決方案實現的複數調變方法(稱為複數調變-多相分解方法)與單獨的原始複數調變相比提供(i)計算效率以及(ii)並行運算。
如上所述，在複數調變方法中，首先藉由調至複數基頻的頻率移位來調變離散時間信號x(n)，且將其傳遞至低通濾波器。此方法由於低通濾波器的複數值資料輸入而造成計算負擔。另一種稱為離散傅立葉轉換(DFT：discrete Fourier transform)濾波器組(DFB：DFT filter banks)的方法不需要在頻譜縮放中進行複數調變運算。此方法的基本理念為使用DFT濾波器組以將整個頻寬分為D個子頻段且接著選擇感興趣頻段以供進一步頻譜分析，因此與複數調變方法相比需要額外DFT運算。可藉由使用圖11所示的一組平行均勻濾波器(PUF：parallel uniform filters)H 0(z)、H 1(z)……H D-1(z)而進行將整體頻寬分為D個子頻段的操作。假設，為了簡單起見，感興趣信號位於特定子頻段(即，感興趣頻段)中，且令感興趣頻段為(例如)第d子頻段。接著， 可由第d濾波器H d (z)(即，帶通濾波器(BPF：band-pass filter))(亦稱為感興趣濾波器(FOI：filter of interest))擷取感興趣信號，其中第d個濾波器H d (z)可根據以下方程式(5)由具有長度Q的第0濾波器H 0(z)(即，低通濾波器)的旋轉(相位移位)版本旋轉e -i2πd/D 而產生。
類似地，如上所述，為了計算效率，低通濾波器H 0(z)可由多相分解的解決方案實現，即，
其中，E j (z D )為具有長度L=Q/D的低通濾波器H 0(z)的第j個多相分量。將方程式(6)代入方程式(5)，可獲得以下方程式(7)。
自方程式(7)可看出感興趣信號(即，在第d子頻段中)可藉由(i)低通濾波器的多相分量E j (z D )以及(ii)基於旋轉因子(rotation factor),j=1,2,...,D-1，的DFT運算來拾取。根據方程式(7)和複數調變方法，圖12繪示基於DFT濾波器組的整體ZFFT。圖12顯示頻譜縮放最終是由D分支多相分解以及D點DFT完成。
圖12是基於前述DFT濾波器組方法的步驟243中的 ZFFT的示意圖。圖12的結構產生多個分支信號。其中第一個分支信號為上述的感興趣信號，且每一個其他分支信號為經歷單樣本延遲的前一分支信號。對每一分支信號執行降頻取樣。並對每一分支信號進行帶通濾波器的多相分量濾波。在降頻取樣以及多相分量之後，對所有分支信號執行DFT 1210以形成頻譜縮放的結果。FFT的補零之前的樣本大小為N/D，而補零之後的樣本大小為N DFB。N DFB為二的次方。
類似於複數調變方法，可對頻譜縮放的結果進行補零以形成2的次方長度(N DFB)的FFT的信號。由於補零，需要重新編序以充分獲得半長依序最終輸出頻譜資料以供進一步超音波成像。圖13是根據一實施例的DFT濾波器組方法的重新編序的示意圖。藉由分別部分地選擇FFT輸出序列的最後個樣本1302(即，結束部分)且部分地選擇最先個樣本1301(即，開始部分)，並進而組合，以獲得如圖13右側部分的所示組合樣本，來進行重新編序，其中。
類似於複數調變-多相分解方法，由於濾波器組結構，DFT濾波器組方法與原始複數調變方法相比亦提供(i)計算效率以及(ii)並行運算。
圖14A是根據一實施例的步驟246中的頻譜識別的示意圖。上述的重新編序之後的FFT的結果包括多個原始譜線(source spectral line)。在圖14A中，細虛線譜線以及粗實線譜線為原始譜 線。原始譜線均勻地分佈於軸向空間域(k z 域)中。步驟246中的頻譜識別的目的為根據原始譜線估算步驟250中的IFFT所需的多個目標譜線。在圖14A中，目標譜線為粗虛線譜線。
目標譜線非均勻地分佈於軸向空間域(k z 域)中。沿著k z 軸的目標譜線的位置可藉由方程式(1)來判定。因為目標譜線非均勻地分佈，所以無法直接自原始譜線獲得目標譜線。此實施例是根據原始譜線並藉由最近相鄰者搜尋(nearest neighbor search)(或稱為直接搜尋(direct search))來估算目標譜線。如圖14A所示，對於每一個目標譜線，附近都有一個對應的原始譜線。對應的原始譜線在圖14A中以粗實線繪示。對於每一目標譜線，其對應原始譜線為最接近於此目標譜線的原始譜線。在此實施例中，上述的對應原始譜線輸入至隨後的步驟250(在圖2A中)或步驟230(在圖2B中)以充當目標譜線。
圖14B是根據另一實施例的步驟246中的頻譜識別的示意圖。此實施例是根據原始譜線並藉由內插(interpolation)來估算目標譜線。如圖14B所示，對於每一目標譜線，附近都存在兩個對應的原始譜線。對應的原始譜線在圖14B中以粗實線繪示。對於每一目標譜線，其對應的原始譜線為最接近於此目標譜線的兩個原始譜線。此實施例是基於這兩個對應原始譜線並藉由內插來計算每一目標譜線。這些目標譜線輸入至隨後的步驟250(在圖2A中)或步驟230(在圖2B中)。
雖然本發明已以實施範例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
210、220、230、240、243、246、250、260‧‧‧方法步驟

Claims (24)

  1. 一種超音波成像方法，包括：自超音波掃描器的傳感器接收由超音平面波傳輸誘發的一回波信號；在時域及/或空間域中對所述回波信號進行再取樣；對輸入信號的感興趣頻段執行降頻取樣以進行頻譜縮放，其中所述輸入信號是基於所述回波信號的所述再取樣後而產生的；對所述頻譜縮放的結果執行第一傅立葉轉換；基於所述第一傅立葉轉換後的多個原始譜線而估算多個目標譜線；基於所述多個目標譜線而執行反傅立葉轉換；以及藉由將所述反傅立葉轉換的結果的信號振幅轉換為超音波影像的像素的灰階值而產生所述超音波影像。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述感興趣頻段在軸向空間域中包括所述輸入信號的頻譜的兩個對稱部分其中之一。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述執行降頻取樣以進行頻譜縮放包括：執行頻率移位以將所述輸入信號的感興趣信號自所述感興趣頻段移位至基頻；對所述經移位的感興趣信號使用低通濾波器；以及對所述經移位的感興趣信號執行降頻取樣。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中所述低通濾波器的所述使用以及所述降頻取樣包括：產生多個分支信號，其中第一個分支信號為所述經移位的感興趣信號，且每一其他分支信號為經歷單樣本延遲的前一分支信號；對每一所述分支信號執行所述降頻取樣；將所述低通濾波器的多相分量施用於每一所述分支信號；以及在所述降頻取樣以及所述多相分量濾波之後，將所述分支信號相加以形成所述頻譜縮放的所述結果。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述執行降頻取樣以進行頻譜縮放包括：對所述輸入信號的感興趣信號使用帶通濾波器；以及對所述感興趣信號執行降頻取樣。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述執行降頻取樣以進行頻譜縮放包括：產生多個分支信號，其中第一個分支信號為所述輸入信號的感興趣信號，且每一其他分支信號為經歷單樣本延遲的前一分支信號；對每一所述分支信號執行降頻取樣；將低通濾波器的多相分量施用於每一所述分支信號；以及在所述降頻取樣以及所述多相分量濾波之後，對所述分支信 號執行離散傅立葉轉換以形成所述頻譜縮放的所述結果。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：藉由將所述第一傅立葉轉換的輸出序列的開始部分置於所述輸出序列的結束部分之後而對所述輸出序列重新編序，以形成所述第一傅立葉轉換的所述結果。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：基於所述回波信號的所述再取樣而執行第二傅立葉轉換，其中所述第一傅立葉轉換對應於相對於所述傳感器的軸向且所述第二傅立葉轉換對應於相對於所述傳感器的橫向，所述軸向及所述橫向正交，其中所述輸入信號由所述第二傅立葉轉換產生，且其中基於所述第一傅立葉轉換的結果中所包括的所述多個原始譜線而估算所述多個目標譜線。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的方法，更包括：基於所述第一傅立葉轉換的所述結果而執行第二傅立葉轉換，其中所述第一傅立葉轉換對應於相對於所述傳感器的軸向且所述第二傅立葉轉換對應於相對於所述傳感器的橫向，所述軸向及所述橫向正交，其中所述輸入信號是基於所述回波信號的所述再取樣而產生，且其中基於所述第二傅立葉轉換的結果中所包括的所述多個原始譜線而估算所述多個目標譜線。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中根據所述第一傅立葉轉換的所述結果中所包括的多個原始譜線而估算多個目標譜線，其中所述目標譜線在軸向空間域中非均勻地分佈，所述原始譜線在所述軸向空間域中均勻地分佈，且所述超音波影像是基於所述目標譜線而產生的。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法，更包括：基於所述原始譜線藉由最近相鄰者搜尋來估算所述目標譜線。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的方法，更包括：基於所述原始譜線藉由內插來估算所述目標譜線。
  13. 一種超音波掃描器，包括：傳感器；以及處理器，耦接至所述傳感器，自所述傳感器接收由超音平面波傳輸誘發的回波信號，在時域及/或空間域中對所述回波信號進行再取樣，對輸入信號的感興趣頻段執行降頻取樣以進行頻譜縮放，對所述頻譜縮放的結果執行第一傅立葉轉換，其中所述輸入信號是基於所述回波信號的所述再取樣後而產生的，所述處理器基於所述第一傅立葉轉換後的多個原始譜線而估算多個目標譜線，所述處理器基於所述多個目標譜線而執行反傅立葉轉換，且所述處理器藉由將所述反傅立葉轉換的結果的信號振幅轉換為超音波影像的像素的灰階值而產生所述超音波影像。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的超音波掃描器，其中所述 感興趣頻段在軸向空間域中包括所述輸入信號的頻譜的兩個對稱部分其中之一。
  15. 如申請專利範圍第13項所述的超音波掃描器，其中為了執行降頻取樣以進行頻譜縮放，所述處理器執行頻率移位以將所述輸入信號的感興趣信號自所述感興趣頻段移位至基頻，對所述經移位的感興趣信號使用低通濾波器，且對所述經移位的感興趣信號執行降頻取樣。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的超音波掃描器，其中為了使用所述低通濾波器且執行所述降頻取樣，所述處理器產生多個分支信號，其中第一個分支信號為所述經移位的感興趣信號，且每一其他分支信號為經歷單樣本延遲的前一分支信號，其中所述處理器對每一所述分支信號執行所述降頻取樣，將所述低通濾波器的多相分量施用於每一所述分支信號，且在所述降頻取樣以及所述多相分量濾波之後，所述處理器將所述分支信號相加以形成所述頻譜縮放的所述結果。
  17. 如申請專利範圍第13項所述的超音波掃描器，其中為了執行所述降頻取樣以進行頻譜縮放，所述處理器對所述感興趣頻段中的所述輸入信號的感興趣信號使用帶通濾波器，且對所述感興趣信號執行降頻取樣。
  18. 如申請專利範圍第13項所述的超音波掃描器，其中為了執行所述降頻取樣以進行頻譜縮放，所述處理器產生多個分支信號，其中第一個分支信號為所述感興趣頻段中的所述輸入信號的 的感興趣信號，且每一其他分支信號為經歷單樣本延遲的前一分支信號，其中所述處理器對每一所述分支信號執行降頻取樣，將低通濾波器的多相分量施用於每一所述分支信號，且在所述降頻取樣以及所述多相分量濾波之後，所述處理器對所述分支信號執行離散傅立葉轉換以形成所述頻譜縮放的所述結果。
  19. 如申請專利範圍第13項所述的超音波掃描器，其中所述處理器藉由將所述第一傅立葉轉換的輸出序列的開始部分置於所述輸出序列的結束部分之後而對所述輸出序列重新編序，以形成所述第一傅立葉轉換的所述結果。
  20. 如申請專利範圍第13項所述的超音波掃描器，其中所述處理器基於所述回波信號的所述再取樣而執行第二傅立葉轉換，所述第一傅立葉轉換對應於相對於所述傳感器的軸向且所述第二傅立葉轉換對應於相對於所述傳感器的橫向，所述軸向及所述橫向正交，其中所述輸入信號由所述第二傅立葉轉換產生，且其中所述處理器基於所述第一傅立葉轉換的結果中所包括的所述多個原始譜線而估算所述多個目標譜線。
  21. 如申請專利範圍第13項所述的超音波掃描器，其中所述處理器基於所述第一傅立葉轉換的所述結果而執行第二傅立葉轉換，所述第一傅立葉轉換對應於相對於所述傳感器的軸向且所述第二傅立葉轉換對應於相對於所述傳感器的橫向，所述軸向及所述橫向正交， 其中所述輸入信號是基於所述回波信號的所述再取樣而產生，且其中所述處理器基於所述第二傅立葉轉換的結果中所包括的所述多個原始譜線而估算所述多個目標譜線。
  22. 如申請專利範圍第13項所述的超音波掃描器，其中所述處理器根據所述第一傅立葉轉換的所述結果中所包括的多個原始譜線而估算多個目標譜線，所述目標譜線在軸向空間域中非均勻地分佈，所述原始譜線在所述軸向空間域中均勻地分佈，且所述處理器基於所述目標譜線而產生所述超音波影像。
  23. 如申請專利範圍第22項所述的超音波掃描器，其中所述處理器基於所述原始譜線藉由最近相鄰者搜尋來估算所述目標譜線。
  24. 如申請專利範圍第22項所述的超音波掃描器，其中所述處理器基於所述原始譜線藉由內插來估算所述目標譜線。
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