專利名稱：三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種超聲圖像增益優(yōu)化方法，尤其是一種三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法。
背景技術：
超聲波在人體內傳播時，隨著傳播距離的加深，反射回來的超聲信號會減少，使超聲圖像沿深度方向呈現(xiàn)亮度不均勻的現(xiàn)象，這使得對醫(yī)生診斷起著重要作用的軟組織也往往不能夠清晰準確地顯示。為了得到優(yōu)質的超聲圖像便于醫(yī)生診斷，我們需要采取增益補償措施，使損耗的圖像增益得到較好的補償以達到一個亮度均勻的超聲圖像。
在超聲診斷設備中對圖像增益的補償，一般是針對深度方向上進行補償，稱為 DGC(Depth Gain Compensation，深度增益補償)，由于隨著深度的增大，掃描時間也相應地增加，所以也稱為TGC (Time Gain Compensation,時間增益補償)，在后面的敘述中均以TGC 表述。常用的TGC調節(jié)一般采用多段(包括但不僅限于8段、16段、M段等)電位器調整不同深度的放大倍數(shù)。以8段TGC為例，其TGC曲線由7段直線拼接而成，其8個折點的端點值可以由控制面板上的8段TGC電位器值決定，中間值由兩端增益值通過線性插值得到。 醫(yī)生可以通過調節(jié)電位器來改變增益曲線，進而對圖像進行補償。
目前常用的自動增益調節(jié)方法首先需要對圖像進行分塊處理，進而利用預先選定的閾值判斷子塊是否是軟組織圖像，然后再計算增益補償參數(shù)值進而優(yōu)化圖像質量。在此類方法中，對于圖像分塊后的子塊中的像素點，常常采用預先設定的閾值判斷是否是軟組織圖像的像素點，大于預先給定的閾值，則為軟組織圖像的像素點，以1值標記，否則為非軟組織圖像的像素點，以0值標記，這樣做存在的缺點是圖像分割后軟組織圖像區(qū)域像素點對應的數(shù)值均為1值，非軟組織圖像區(qū)域(即近場、遠場的噪聲以及軟組織中的囊腫等) 的像素點對應的數(shù)值均為0值，使分塊后的整個圖像像素值不連續(xù)，對于軟組織圖像和非軟組織圖像之間的界定沒有適當?shù)倪^渡，僅單純依靠0值和1值作區(qū)分，這樣很容易對是否是軟組織圖像產(chǎn)生錯誤的判斷。若對軟組織圖像判斷不夠準確，則會出現(xiàn)對原本是軟組織圖像的部分補償不足的現(xiàn)象，從而影響醫(yī)生做出正確的診斷結論。
無論是DGC還是TGC，均是針對超聲圖像在深度方向上的增益衰減進行補償，但是往往在一定深度上每一幀圖像對于不同的超聲回波強度也不一樣，這時候僅僅調節(jié)TGC很難使圖像中的軟組織圖像區(qū)域亮度均勻。目前，針對增益補償方法提出了對超聲圖像在橫向方向上進行增益補償?shù)姆椒?，也稱為LGC (Lateral Gain Compensation，橫向增益補償)。 現(xiàn)有的方法需要根據(jù)軟組織圖像的均值分別計算橫向和縱向的增益補償曲線，然后根據(jù)橫縱向增益補償曲線進行圖像優(yōu)化，從而使圖像達到橫縱兩個方向上的亮度均衡。這種方法雖然使圖像不僅在深度方向上亮度更加均勻，而且在橫向方向上亮度也均勻一致，但由于亮度并不僅僅隨著深度方向和橫向方向兩個方向呈減弱的變化趨勢，而是可能沿圖像的任意方向非均勻變化，僅僅在兩個方向上進行增益補償依然不能夠全面地補償隨著掃描時間增加帶來的增益損耗。發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，克服了目前醫(yī)用超聲設備手動完成TGC參數(shù)調節(jié)而且只能調節(jié)一至兩個方向上的增益所帶來的缺點。
按照本發(fā)明提供的技術方案，所述三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法包括以下步驟
1)輸入超聲圖像數(shù)據(jù)，所述超聲圖像數(shù)據(jù)為對數(shù)壓縮前的包絡數(shù)據(jù)或對數(shù)壓縮后的數(shù)據(jù)中的任一種；
2)分割軟組織圖像，區(qū)分超聲圖像中的軟組織圖像與非軟組織圖像；
3)對超聲圖像每一維方向所包含數(shù)據(jù)作擬合得到增益曲面；
4)進而計算出增益補償參數(shù)值，對超聲圖像進行多維自動優(yōu)化調節(jié)。
所述三維是指深度方向、橫向方向、縱向方向以及時間方向四維中的任意三維。
所述四維自動優(yōu)化調節(jié)包括深度方向、橫向方向、縱向方向以及時間方向上的調節(jié)。
步驟2中所述分割軟組織圖像的方法為通過高斯分布計算權值來區(qū)分軟組織圖像區(qū)域與非軟組織圖像區(qū)域。所述通過高斯分布計算權值來區(qū)分軟組織圖像區(qū)域與非軟組織圖像區(qū)域的步驟包括
1)根據(jù)超聲圖像中組織的像素均值μ和方差δ 2，對于原超聲圖像中的任意一點的像素值0img(i，j)利用高斯分布計算權值Weight (i，j)，如下式
權利要求
1.三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟1)輸入超聲圖像數(shù)據(jù)，所述超聲圖像數(shù)據(jù)為對數(shù)壓縮前的包絡數(shù)據(jù)或對數(shù)壓縮后的數(shù)據(jù)中的任一種；2)分割軟組織圖像，區(qū)分超聲圖像中的軟組織圖像與非軟組織圖像；3)對超聲圖像每一維方向所包含數(shù)據(jù)作擬合得到增益曲面；4)進而計算出增益補償參數(shù)值，對超聲圖像進行多維自動優(yōu)化調節(jié)。
2.如權利要求1所述的三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，其特征在于，所述三維是指深度方向、橫向方向、縱向方向以及時間方向四維中的任意三維。
3.如權利要求1所述的三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，其特征在于，所述四維自動優(yōu)化調節(jié)包括深度方向、橫向方向、縱向方向以及時間方向上的調節(jié)。
4.根據(jù)權利要求1所述的三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，其特征在于，步驟 2中所述分割軟組織圖像的方法為通過高斯分布計算權值來區(qū)分軟組織圖像區(qū)域與非軟組織圖像區(qū)域。
5.根據(jù)權利要求4所述的三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，其特征在于，所述通過高斯分布計算權值來區(qū)分軟組織圖像區(qū)域與非軟組織圖像區(qū)域的步驟包括1)根據(jù)超聲圖像中組織的像素均值μ和方差s2，對于原超聲圖像中的任意一點的像素值0img(i，j)利用高斯分布計算權值Weight (i，j)，如下式(Oimg(JJ) -μ)2Weight(i,j) = _ e ~^ ■\]2πσ得到權值圖像Weight，其中Weight(i，j)是權值圖像中的位置為(i，j)對應的權值；2)遍歷所述權值圖像中的所有權值，搜索出最大的權值Weightmax；3)利用所述最大權值對所有權值進行歸一化計算Weightnormal (/, j) = yJJ Weighty得到歸一化后的權值圖像，其中Weightnmial (i，j)是權值圖像經(jīng)過歸一化后，圖像中位置為(i，j)對應的權值；4)根據(jù)所述歸一化后的權值圖像與所述輸入圖像計算加權后的圖像 Dimg (i, j) = Oimg (i, j) · Weightnormal (i, j)其中，Dimg(i，j)是加權圖像中位置為(i，j)對應的像素值。5)利用預先設定的閾值THr對所述加權后的圖像進行歸一化計算Dimgnormal{i, j) = Dimg(j, j)THr其中，Dimgnormal (i, j)是加權圖像經(jīng)過歸一化后，圖像中位置為(i，j)對應的像素值。
6.根據(jù)權利要求1所述的三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，其特征在于，步驟 2中所述分割軟組織圖像的方法為利用信噪比SNR的不同來區(qū)分軟組織圖像區(qū)域與非軟組織圖像區(qū)域。
7.根據(jù)權利要求1所述的三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，其特征在于，在包括深度方向、橫向方向以及時間方向上的三維自動優(yōu)化調節(jié)中，步驟3中所述的擬合增益曲面的函數(shù)為I = f(Di; Lj, Tk), Di, Lj, Tk分別代表沿深度方向、橫向方向以及時間方向的自變量，該函數(shù)滿足以下三個條件1)該函數(shù)在整個定義區(qū)間連續(xù)；2)該函數(shù)在整個定義區(qū)間內可導；3)該函數(shù)是光滑函數(shù)。
8.根據(jù)權利要求1所述的三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，其特征在于，在包括深度方向、橫向方向以及縱向方向上的三維自動優(yōu)化調節(jié)中，步驟3中所述的擬合增益曲面的函數(shù)為I = f(Di; Lj, Ek), Di, Lj, &分別代表沿深度方向、橫向方向以及縱向方向的自變量，該函數(shù)滿足以下三個條件1)該函數(shù)在整個定義區(qū)間連續(xù)；2)該函數(shù)在整個定義區(qū)間內可導；3)該函數(shù)是光滑函數(shù)。
9.根據(jù)權利要求1所述的三維或四維超聲圖像自動優(yōu)化調節(jié)方法，其特征在于，四維自動優(yōu)化調節(jié)，即包括深度方向、橫向方向、縱向方向以及時間方向上的調節(jié)中，步驟3中所述的擬合增益曲面的函數(shù)為I = MDyLpT1^m) ,DyL^Tk, 分別代表沿深度方向、橫向方向、時間方向以及縱向方向的自變量，該函數(shù)滿足以下三個條件1)該函數(shù)在整個定義區(qū)間連續(xù)；2)該函數(shù)在整個定義區(qū)間內可導；3)該函數(shù)是光滑函數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲圖像三維及其四維自動優(yōu)化調節(jié)方法，其步驟包括有輸入圖像數(shù)據(jù)；分割軟組織圖像區(qū)域；擬合增益平面；對圖像進行三維及其四維增益補償。其優(yōu)點是本發(fā)明對對數(shù)壓縮前的包絡數(shù)據(jù)或對數(shù)壓縮后的圖像數(shù)據(jù)根據(jù)統(tǒng)計參數(shù)計算像素點所帶的權值，或利用信噪比進而將軟組織與非軟組織區(qū)分開，然后對其進行增益平面的擬合，計算出增益補償值，將其用于超聲圖像進行三維及其四維均勻性的調整，從而使圖像亮度均勻一致。
文檔編號A61B8/00GK102499711SQ20111030235
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月28日 優(yōu)先權日2011年9月28日
發(fā)明者許冠明, 趙丹華, 趙明昌, 陸堅 申請人:無錫祥生醫(yī)學影像有限責任公司