專利名稱：用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的系統(tǒng)和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般地涉及成像系統(tǒng)中的濾波，更具體地來說，涉及用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的系統(tǒng)和方法，超聲波成像是一種用于對人體的器官和軟組織進行成像的技術(shù)，超聲波成像采用一種實時的、非侵入性的、非放射性的、便攜且成本低廉的技術(shù)，但超聲波成像的缺點是有斑點噪聲，斑點噪聲是從目標(biāo)(如器官)反射的分散回波信號的干擾所致，它在圖像上呈顆粒狀灰度級模式。這種斑點噪聲降低了圖像質(zhì)量且增加了診斷檢驗期間區(qū)分圖像中的精細細節(jié)的難度，斑點減少濾波器用于減少斑點噪聲，斑點減少濾波器通常不會產(chǎn)生運動假影，保留聲影和增強。但是，斑點減少濾波器可導(dǎo)致空間分辨率損失并降低超聲波成像系統(tǒng)的處理能力。
發(fā)明簡介在一個方面，描述了一種用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的方法，該方法包括從處理器接收經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流，將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成數(shù)據(jù)子集，同時利用斑點減少濾波器對這些數(shù)據(jù)子集濾波以得到濾波數(shù)據(jù)子集，然后根據(jù)濾波數(shù)據(jù)子集生成圖像數(shù)據(jù)流，在另一個方面，描述了一種用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的方法，該方法包括從波束發(fā)生器接收波束，對這些波束進行頻率合成(frequency compounding)以獲得濾波圖像數(shù)據(jù)流，從處理器接收經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流，將所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成數(shù)據(jù)子集，同時利用斑點減少濾波器對這些數(shù)據(jù)子集濾波以得到濾波數(shù)據(jù)子集，然后根據(jù)濾波數(shù)據(jù)子集生成圖像數(shù)據(jù)流；以及同時將濾波圖像與第二圖像一起顯示在共用屏幕上，其中所述濾波圖像是由所述濾波圖像數(shù)據(jù)流生成的，而所述第二圖像是由所述第二圖像數(shù)據(jù)流生成的。
在又一個方面，描述了一種利用程序編碼的計算機可讀媒體，該程序配置為從處理器接收經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流，將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成數(shù)據(jù)子集，同時利用斑點減少濾波器對這些數(shù)據(jù)子集濾波以得到濾波數(shù)據(jù)子集，然后根據(jù)濾波數(shù)據(jù)子集生成圖像數(shù)據(jù)流，在又一個方面，描述了一種計算機，該計算機經(jīng)編程執(zhí)行如下步驟從處理器接收經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流，將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成數(shù)據(jù)子集，同時利用斑點減少濾波器對這些數(shù)據(jù)子集濾波以得到濾波數(shù)據(jù)子集，然后根據(jù)濾波數(shù)據(jù)子集生成圖像數(shù)據(jù)流，在又一個方面，描述了一種超聲波成像系統(tǒng)。該超聲波成像系統(tǒng)包括換能器陣列、波束發(fā)生器、用于處理從所述波束發(fā)生器接收的波束的處理器以及以有效方式連接到所述換能器陣列、波束發(fā)生器和處理器的掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器。該掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器配置為從處理器接收經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流；將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成數(shù)據(jù)子集；同時利用斑點減少濾波器對這些數(shù)據(jù)子集濾波以得到濾波數(shù)據(jù)子集，然后根據(jù)濾波數(shù)據(jù)子集生成圖像數(shù)據(jù)流，附圖簡介

圖1是實施用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的系統(tǒng)和方法的超聲波系統(tǒng)的實施例；圖2說明超聲波成像系統(tǒng)的換能器陣列和波束發(fā)生器的實施例；圖3說明利用超聲波成像系統(tǒng)執(zhí)行扇形掃描的概念；圖4說明利用超聲波成像系統(tǒng)執(zhí)行線形掃描的概念；圖5說明利用超聲波成像系統(tǒng)執(zhí)行凸線掃描(convex scan)的概念；圖6說明超聲波成像系統(tǒng)的掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器的實施例；圖7和圖8說明用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的方法實施例的流程圖9說明顯示未對其應(yīng)用所述方法和空間合成的圖像和顯示對其應(yīng)用了所述方法及空間濾波的圖像的圖形用戶界面的一個實施例；圖10說明允許用戶選擇各種細節(jié)和平滑度組合等級的圖形用戶界面的一個實施例，該細節(jié)和平滑度組合由超聲波成像系統(tǒng)中實現(xiàn)的斑點減少濾波器提供；圖11說明圖10的圖形用戶界面的另一個實施例。
附圖標(biāo)記列表10超聲波成像系統(tǒng)1012波速形成器1214B模式處理器16掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器20內(nèi)核21檢測器22操作員界面24主控制器26掃描控制序列發(fā)生器28系統(tǒng)控制總線30系統(tǒng)定時發(fā)生器32掃描控制總線34換能器陣列36顯示裝置3640換能器單元42T/R切換開關(guān)46脈沖發(fā)生器50扇形二維(2D)區(qū)域52聲波線(acoustic line)
54 發(fā)射點60 矩形2D區(qū)域70 部分扇形區(qū)域72 弧形軌跡80 接收聚焦時延82 接收通道84 接收加法器110掃描轉(zhuǎn)換器112中央處理單元114中央處理單元116存儲器118總線步驟120包括接收來自B模式處理器14的經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流步驟122包括將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成數(shù)據(jù)子集步驟124包括將使用第一組參數(shù)的斑點減少濾波器用于同時處理每個數(shù)據(jù)子集步驟126包括無需用戶干預(yù)，自動根據(jù)應(yīng)用和掃描模式優(yōu)化第一組參數(shù)步驟128包括組合經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)子集以形成濾波圖像數(shù)據(jù)流步驟130包括使用掃描轉(zhuǎn)換器110來對包括濾波圖像數(shù)據(jù)流和來自B模式處理器14的經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)集進行掃描轉(zhuǎn)換步驟138包括在顯示裝置的屏幕上同時一起顯示濾波圖像和原始未濾波圖像，以便在雙顯模式下實時查看濾波圖像和原始未濾波圖像步驟140包括增加濾波圖像數(shù)據(jù)流所含數(shù)據(jù)值的分布范圍，以提高濾波圖像的對比度本發(fā)明的詳細說明圖1是實施用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的系統(tǒng)和方法的超聲波系統(tǒng)10的實施例。該系統(tǒng)包括波束發(fā)生器12、B模式處理器14、掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器(SCDC)16和內(nèi)核20。B模式處理器包括檢測器21。內(nèi)核20包括操作員界面22、主控制器24和掃描控制序列發(fā)生器26。主控制器24執(zhí)行系統(tǒng)級控制功能。主控制器24通過操作員界面22接受操作員的輸入以及系統(tǒng)狀態(tài)改變，并對波束發(fā)生器12、B模式處理器14、SCDC 16以及掃描控制序列發(fā)生器26作相應(yīng)的改變。系統(tǒng)控制總線28提供從主控制器24到波束發(fā)生器12、B模式處理器14、SCDC 16以及掃描控制序列發(fā)生器26的接口。掃描控制序列發(fā)生器26提供實時控制輸入，它們以聲學(xué)矢量速率輸入到波束發(fā)生器12、系統(tǒng)定時生成器30、B模式處理器14和SCDC 16。掃描控制序列發(fā)生器26由主控制器24使用用于聲學(xué)幀采集的矢量序列和同步選項來編程。掃描控制序列發(fā)生器26通過掃描控制總線32將操作員定義的矢量參數(shù)廣播到波束發(fā)生器12、B模式處理器14和SCDC 16。
主數(shù)據(jù)通路起始于模擬射頻(RF)回波信號，該回波信號從換能器陣列34輸入到波束發(fā)生器12。波束發(fā)生器12將該模擬回波信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字樣本流并輸出接收波束，顯示為復(fù)數(shù)I、Q數(shù)據(jù)，但是一般來說，也可以是RF或中頻數(shù)據(jù)。I、Q數(shù)據(jù)輸入到B模式處理器14。B模式處理器14以對數(shù)方式對I、Q數(shù)據(jù)進行放大，并檢測該I、Q數(shù)據(jù)的包絡(luò)。B模式處理器14將該I、Q數(shù)據(jù)作為經(jīng)處理的矢量圖像數(shù)據(jù)輸出到SCDC 16。SCDC 16接受處理過的矢量圖像數(shù)據(jù)，并指令顯示裝置36將圖像顯示在顯示裝置36的屏幕上。要顯示的圖像的一個實例包含2維(2D)圖像，該圖像根據(jù)該2D圖像的像素亮度來區(qū)分目標(biāo)的不同部分。顯示裝置36的實例包括灰度級監(jiān)視器和彩色監(jiān)視器。
在一個替代實施例中，超聲波成像系統(tǒng)10以各種掃描模式進行掃描，如基波模式、諧波模式、彩色流模式、PDI模式、造影模式(contrastmode)或B流模式。在基波模式中，圖像由基波頻率上的回波信號生成，而在諧波模式模式中，圖像由諧波頻率上的回波信號生成。在彩色流模式中，并行使用多普勒處理器(未示出)與B模式處理器14或以多普勒處理器取代B模式處理器14。I、Q數(shù)據(jù)被提供給多普勒處理器，以提取用于彩色流模式的多普勒頻率偏移信息。多普勒處理器估計多普勒參數(shù)，如用于估計目標(biāo)內(nèi)血流運動的速度、方差(variance)和能量。多普勒參數(shù)采用諸如自相關(guān)或互相關(guān)的處理方法來估計。在PDI模式中，能量用于估計目標(biāo)內(nèi)血流的運動。在造影模式中，采用通常包含氣泡的造影劑來提高來自不同解剖結(jié)構(gòu)的信號之間的對比度，如腫瘤和正常的肝臟。B流模式表示目標(biāo)內(nèi)的血流。該血流呈斑紋模式的變化。
圖2說明超聲波成像系統(tǒng)10的換能器陣列20和波束發(fā)生器12的實施例。換能器陣列20包括許多分別驅(qū)動的換能器單元40，其中每個換能器單元在被波束發(fā)生器12產(chǎn)生的脈沖波形激勵時產(chǎn)生一個超聲能量突發(fā)。從待研究目標(biāo)反射回?fù)Q能器陣列34的超聲波能量被每個接收換能器單元40轉(zhuǎn)換為電信號，并通過一組收發(fā)(T/R)切換開關(guān)42分別應(yīng)用到波束發(fā)生器12上。T/R切換開關(guān)42通常是二極管，用于保護波束發(fā)生器12免受波束發(fā)生器12產(chǎn)生的高壓，以獲得從目標(biāo)反射回的超聲波能量。
換能器單元40被驅(qū)動以將產(chǎn)生的超聲波能量定向或引導(dǎo)到一個波束中。為此，將相應(yīng)的發(fā)射聚焦時延(transmit focus time delay)44分配給多個脈沖發(fā)生器46。每個脈沖發(fā)生器46通過T/R切換開關(guān)42連接到相應(yīng)的換能器單元40。例如，從查找表中讀取發(fā)射聚焦時延44。通過適當(dāng)?shù)卣{(diào)整發(fā)射聚焦時延44，可以使定向波束(steered beam)與y軸成角度θ或在點P上的固定范圍R處聚焦。按如下方式進行扇形掃描(如圖3所示)沿角度θ的方向和自發(fā)射點54延伸的聲波線52對扇形二維(2D)區(qū)域進行掃描?；蛘?，按如下方式執(zhí)行線形掃描(如圖4所示)沿著x軸方向?qū)匦?D區(qū)域60進行掃描。通過平移聲波線52沿x軸方向掃描矩形區(qū)域60，聲波線52從發(fā)射點54沿y軸方向傳播。在又一個替代實施例中，按如下方式執(zhí)行凸線掃描或曲線掃描沿角度θ的方向掃描局部扇形區(qū)域70。沿角度θ的方向掃描部分扇形區(qū)域70以如下方式進行執(zhí)行類似于線形掃描的聲波線掃描，并沿弧形軌跡72移動聲波線52的發(fā)射點54。
參考圖2，回波信號由位于沿定向波束的連續(xù)范圍上的目標(biāo)所反射的超聲波能量的突發(fā)生成。這些回波信號分別由各換能器單元40檢測，特定時刻的回波信號的振幅樣本表示特定范圍上發(fā)生的反射量。但是，由于反射點P與各換能器單元40之間的傳播路徑不同，所以不會同時檢測回波信號，且這些回波信號的振幅也將不同。波束發(fā)生器12將適當(dāng)?shù)臅r延賦予點P反射的每個回波信號，并將它們求和以提供精確指示點P反射的總超聲波能量的單個回波信號。波束發(fā)生器12通過將各接收聚焦時延80分配給多個接收通道82而將適當(dāng)?shù)臅r延賦予每個回波信號。每個接收通道82通過T/R切換開關(guān)42連接到各換能器單元40。例如，從查找表中讀取接收聚焦時延80。在接收加法器84中對經(jīng)延時處理的回波信號求和。美國專利5961461對波束發(fā)生器12的接收部分作了詳細說明。
包含在B模式處理器14中的檢測器21從波束發(fā)生器12接收波束。波束的I和Q值表示從點P以范圍R和角度θ反射的回波信號振幅的同相分量和正交分量。檢測器21計算振幅(I2+Q2)1/2。在一個替代實施例中，多個濾波器和檢測器取代了檢測器21，以便將這些濾波器和檢測器接收的波束分離到多個通帶，分別加以檢測并重新組合，以減少頻率合成導(dǎo)致的斑點。
SCDC 16從B模式處理器14接收經(jīng)處理的矢量圖像數(shù)據(jù)，并將經(jīng)處理的矢量圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像以供顯示。具體來說，圖6所示的掃描轉(zhuǎn)換器110將經(jīng)處理的矢量圖像數(shù)據(jù)從極坐標(biāo)格式轉(zhuǎn)換成笛卡爾坐標(biāo)格式，并在顯示裝置36上將經(jīng)處理的矢量圖像數(shù)據(jù)顯示為圖像，該圖像表示經(jīng)處理的矢量圖像數(shù)據(jù)的隨時間變化的振幅?；蛘?，如果經(jīng)處理的圖像數(shù)據(jù)是笛卡爾坐標(biāo)格式，則SCDC 16將該經(jīng)處理的矢量圖像進行縮放，并顯示經(jīng)處理的矢量圖像數(shù)據(jù)。
圖6說明超聲波成像系統(tǒng)10的SCDC 16的實施例。SCDC 16包括中央處理單元(CPU)112和114、存儲器116和掃描轉(zhuǎn)換器110。CPU 112和114、存儲器116和掃描轉(zhuǎn)換器110通過總線118彼此連接。這里所述的CPU不只局限于在本領(lǐng)域中稱之為計算機的那些集成電路，而是廣泛地涉及計算機、處理器、微控制器、微計算機、可編程邏輯控制器、專用集成電路以及其它可編程電路，本文中這些術(shù)語可互換使用。每個CPU 112和114的實例包括一個CPU，如Intel奔騰4處理器。存儲器116的實例包括可讀取計算機媒體，如硬盤、CD-ROM或軟盤。在一個替代實施例中，SCDC 16包括一個CPU或多于二個的CPU。存儲器116存儲由CPU 112和114執(zhí)行的程序。存儲器116還存儲多種數(shù)據(jù)，供CPU 112和114執(zhí)行程序時使用。
斑點減少濾波器(未示出)如低通濾波器在檢測器21和SCDC 16之間實現(xiàn)，用于減少利用超聲波成像系統(tǒng)10生成的圖像中的斑點噪聲。低通濾波器的實例是有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器。在一個替代實施例中，斑點減少濾波器是一種數(shù)學(xué)算法，該算法由CPU 112和114中的任何一個執(zhí)行并用于單個圖像幀，以識別和減少斑點噪聲內(nèi)容。在又一個實施例中，斑點減少濾波器可以是中值濾波器、維納濾波器、非勻質(zhì)擴散濾波器(anisotropic diffusion filter)或小波變換濾波器，它們是由CPU 112和114之一執(zhí)行的數(shù)學(xué)算法。在又一個替代實施例中，斑點減少濾波器是執(zhí)行結(jié)構(gòu)和特征增強的高通濾波器。高通濾波器的實例是無限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器。在中值濾波器中，利用超聲波成像系統(tǒng)10生成的圖像的像素值被相鄰像素的中值替代。維納濾波器可以利用最小均方(LMS)算法來實現(xiàn)。非勻質(zhì)擴散濾波器采用熱擴散公式和有限元方案。小波變換濾波器將回波信號分解成小波域并對得到的小波系數(shù)進行軟閾值處理。在軟閾值處理中，用零替換絕對值低于某個閾值的小波，而高于該閾值的那些小波則以使其向零縮減的方式來修改。對軟閾值處理的改進是在更精細的等級內(nèi)應(yīng)用非線性軟閾值處理，以抑制斑點噪聲。
斑點噪聲是超聲波成像的固有特性，超聲波成像中存在斑點噪聲導(dǎo)致降低了圖像的對比度和分辨率。因此，最好找到降低超聲波成像中的斑點噪聲水平的方法。合成(compounding)是一種可結(jié)合斑點減少濾波使用的斑點噪聲減少技術(shù)。合成包括空間合成和頻率合成。已對作為減少斑點噪聲方法的頻率合成和空間合成方法作了系統(tǒng)的研究(下文將對此加以說明)。但是頻率和空間合成具有幀速率較慢、有運動假影或分辨率降低的局限性。圖像處理濾波器是可替代合成方法。圖像處理濾波器作用于圖像數(shù)據(jù)而非前端采集，它們通常不存在諸如與合成相關(guān)的幀速率損失或聲影損失等問題。
圖7和圖8說明用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的方法實施例的流程圖。該方法存儲在存儲器116中，由CPU 112和114之一或二者執(zhí)行。該方法在步驟120中包括接收經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流，經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流的一個實例是來自B模式處理器14的經(jīng)處理的矢量圖像數(shù)據(jù)?；蛘邚亩嗥绽仗幚砥鞫荁模式處理器接收數(shù)據(jù)流。在又一個替代實施例中，同時從多普勒處理器和B模式處理器接收數(shù)據(jù)流。在從B模式處理器14獲得經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流之前，在B模式處理器14中執(zhí)行波束的頻率合成或空間合成?？臻g合成是這樣一種成像技術(shù)，其中將從若干多視角或方向獲得的點P的若干回波信號進行組合。多方向有助于實現(xiàn)斑點去相關(guān)。對于頻率合成，斑點去相關(guān)是通過以不同頻率范圍對點P成像來實現(xiàn)的。頻率合成在B模式處理器14或多普勒處理器中執(zhí)行。同樣地，空間合成也在B模式處理器14或多普勒處理器中執(zhí)行。通過將空間合成與實現(xiàn)斑點減少濾波器的方法相結(jié)合，可以減少視角的數(shù)量，例如從9減少到3，以減少運動假影同時保持斑點噪聲減少水平。但是，或者也可以不執(zhí)行空間或頻率合成。
該方法在步驟122中包括將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成數(shù)據(jù)子集。例如，將對應(yīng)于圖像幀的數(shù)據(jù)分成數(shù)據(jù)子集，以便一個數(shù)據(jù)子集對應(yīng)于圖像幀的一部分。該方法在步驟124中包括采用使用第一組參數(shù)如平滑度和細節(jié)的斑點減少濾波器，以同時對每個數(shù)據(jù)子集進行濾波。例如，第一數(shù)據(jù)子集由CPU 112執(zhí)行的斑點減少濾波器處理，而第二數(shù)據(jù)子集由CPU 114執(zhí)行的斑點減少濾波器與第一數(shù)據(jù)子集同時處理。另一個示例是，利用SIMD功能，由CPU 112執(zhí)行的斑點減少濾波器可同時處理第一數(shù)據(jù)子集和第二數(shù)據(jù)子集。為用戶提供了一組控件如按鈕或菜單，用以調(diào)整斑點減少濾波器的第一組參數(shù)。該第一組參數(shù)可在如下時機由用戶加以調(diào)整利用超聲波成像系統(tǒng)10進行掃描時，或在顯示裝置36的屏幕上顯示所錄制的掃描的回放時，或在顯示裝置36的屏幕上顯示靜止圖像時。
而且，該方法在步驟126中包括自動地(無需用戶干預(yù))根據(jù)應(yīng)用和超聲波成像系統(tǒng)10的掃描模式優(yōu)化第一組參數(shù)。例如，該方法可以引用一個映射表，該映射表提供基于應(yīng)用和掃描模式的各種斑點減少濾波器參數(shù)集。在該實例中，肝臟圖像中的斑點噪聲比血管圖像中的斑點噪聲多。因此，在該實例中，映射表映射到這樣的參數(shù)，該參數(shù)可為血管圖像提供比其所得平滑量更大的平滑。應(yīng)用的實例包括超聲波成像系統(tǒng)10用于獲取肝臟的圖像還是獲取血管的圖像。掃描模式的實例包括執(zhí)行上述的扇形掃描、線形掃描和凸線掃描。在一個替代實施例中，該方法可以不執(zhí)行步驟126。該方法在步驟128中包括組合經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)子集，以形成濾波圖像數(shù)據(jù)流。例如，可以組合數(shù)據(jù)子集來形成圖像幀的圖像數(shù)據(jù)流。當(dāng)組合數(shù)據(jù)子集以形成濾波圖像數(shù)據(jù)流時，刪除任何兩個數(shù)據(jù)子集的公共數(shù)據(jù)。這種公共數(shù)據(jù)顯示為圖像中的公共邊界區(qū)域。刪除至少一部分公共數(shù)據(jù)可消除圖像中對應(yīng)于兩個數(shù)據(jù)子集的任何可見的邊界線，并使邊界區(qū)域平滑。該方法在步驟130中還包括利用掃描轉(zhuǎn)換器110來對數(shù)據(jù)集進行掃描轉(zhuǎn)換，所述數(shù)據(jù)集包含經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)流和從B模式處理器14輸出的經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流。或者，該方法包括對包含經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)流和從多普勒處理器輸出的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)集進行掃描轉(zhuǎn)換。在又一個實施例中，該方法包括對包含經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)流、從多普勒處理器輸出的數(shù)據(jù)流以及從B模式處理器14輸出的經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)集進行掃描轉(zhuǎn)換。
在一個替代實施例中，步驟130可以在執(zhí)行步驟122、124、126和128之前以及執(zhí)行步驟120之后執(zhí)行。在該替代實施例中，在將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成數(shù)據(jù)子集之前對經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流進行掃描轉(zhuǎn)換。由濾波圖像數(shù)據(jù)流重建的圖像和由經(jīng)處理和掃描轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)流重建的圖像同時一起顯示在顯示裝置36的屏幕上。
該方法在步驟138中包括在顯示裝置的屏幕上同時一起顯示濾波圖像和原始未濾波圖像，以便在雙顯模式下實時查看濾波圖像和原始未濾波圖像。原始未濾波圖像繞過斑點減少濾波階段。通過使由經(jīng)處理和掃描轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)流重建的原始未濾波圖像與由經(jīng)濾波和掃描轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)流重建的濾波圖像相配合，將濾波圖像和原始未濾波圖像同時一起顯示在顯示裝置36的一個共用屏幕上。例如，原始未濾波圖像顯示在顯示裝置36屏幕的半個區(qū)域上，而濾波圖像顯示在該屏幕的另一半?yún)^(qū)域上。又如，原始未濾波圖像顯示在顯示裝置36屏幕的三分之一的區(qū)域上，而濾波圖像顯示在該屏幕的剩余三分之二的區(qū)域上。再如，原始未濾波圖像是與濾波圖像同時一起顯示的4厘米×4厘米的組織區(qū)域的未濾波圖像，其可以是組織區(qū)域的圖像。組織區(qū)域的濾波圖像占據(jù)顯示裝置36的屏幕的一半?yún)^(qū)域，而原始未濾波圖像占據(jù)余下的一半?yún)^(qū)域。濾波圖像有助于臨床醫(yī)師或聲譜儀操作員(sonographer)識別對比度低且具有組織結(jié)構(gòu)的目標(biāo)。原始未濾波圖像有助于識別斑點減少濾波器所引起的假影，并且還提供因斑點減少濾波器而丟失的圖像細節(jié)。
在又一個替代實施例中，濾波圖像顯示在顯示裝置36的屏幕的一側(cè)。該屏幕的另一側(cè)顯示采用了斑點減少濾波器的第二組參數(shù)(下文將予以說明)而非第一組參數(shù)的圖像。在另一個替代實施例中，原始未濾波圖像(圖9左側(cè)顯示了這種圖像的一個實例)顯示在屏幕的一側(cè)。而在另一側(cè)，如圖9中的右側(cè)，顯示應(yīng)用了用于實現(xiàn)斑點減少濾波器和空間合成的方法的圖像。在又一個替代實施例中，濾波圖像顯示在屏幕的一側(cè)。而另一側(cè)則顯示應(yīng)用了空間合成但未應(yīng)用斑點減少濾波器的圖像。在又一個替代實施例中，濾波圖像顯示在屏幕的一側(cè)。而另一側(cè)則顯示應(yīng)用了用于實現(xiàn)斑點減少濾波器和空間合成的方法的圖像。在又一個替代實施例中，應(yīng)用了空間合成但未應(yīng)用斑點減少濾波器的圖像顯示在屏幕的一側(cè)。而另一側(cè)則顯示應(yīng)用了用于實現(xiàn)斑點減少濾波器和空間合成的方法的圖像。
在另一個替代實施例中，顯示裝置36的屏幕分成第一、第二、第三和第四區(qū)域，以便以正交顯示模式顯示圖像。第一區(qū)域顯示原始未濾波圖像。第二區(qū)域顯示應(yīng)用了空間合成但未應(yīng)用斑點減少濾波器的圖像。第三區(qū)域顯示濾波圖像。第四區(qū)域顯示應(yīng)用了用于實現(xiàn)斑點減少濾波器和空間合成的方法的圖像。注意，在替代實施例中，可以應(yīng)用頻率合成而非空間合成，或同時應(yīng)用二者。而且，在該替代實施例中，例如，在1/4的屏幕區(qū)域上顯示各個圖像。又如，在1/12的屏幕區(qū)域上顯示一個圖像，在1/3的屏幕區(qū)域上顯示一個圖像，在1/8的屏幕區(qū)域上顯示一個圖像，在1/8的屏幕區(qū)域上顯示一個圖像。
在又一個替代實施例中，四個區(qū)域中的每個區(qū)域顯示一個應(yīng)用了不同于顯示在其余區(qū)域中的任何圖像所用斑點減少濾波器參數(shù)的圖像。再者，在該替代實施例中，在執(zhí)行用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的方法時應(yīng)用不同的參數(shù)。在又一個替代實施例中，第一區(qū)域顯示原始未濾波圖像。在又一個替代實施例中，其余三個區(qū)域中的每個區(qū)域顯示一個應(yīng)用了不同于顯示在所述三個區(qū)域中的剩余區(qū)域中的任何圖像所用斑點減少濾波器參數(shù)的圖像。再者，在該替代實施例中，在執(zhí)行用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的方法時應(yīng)用不同的參數(shù)。
該方法在步驟140中還包括增加濾波圖像數(shù)據(jù)流中所含數(shù)據(jù)值的分布范圍，以提高濾波圖像的對比度。斑點減少濾波器通常會改變圖像的灰度級分布，因此濾波圖像的像素值分布較未經(jīng)斑點減少濾波器濾波的圖像的像素值分布窄?？梢愿淖冚^窄的灰度級分布以增加圖像對比度。例如，如果未經(jīng)斑點減少濾波器濾波的圖像幀的像素值范圍在0至255之間，則應(yīng)用斑點減少濾波器之后，圖像幀的像素值范圍在20至230之間。在該實例中，可以利用線性函數(shù)(如映射函數(shù))將范圍在20至230之間的像素值增加到255像素值。這樣增加提高了應(yīng)用斑點減少濾波器的圖像幀的對比度。
該方法包括更改斑點減少濾波器的第一組參數(shù)值，以形成第二組參數(shù)。例如，將為圖像配置的平滑度在100的標(biāo)度內(nèi)從10變更為20。例如，將為圖像配置的平滑度在100的標(biāo)度內(nèi)從30變更為20。又如，將圖像中的細節(jié)可見度在100的標(biāo)度內(nèi)從15變更為20，以使圖像中的更多細節(jié)可見。在顯示裝置36的屏幕上設(shè)有按鈕，以便用戶將參數(shù)從第一組變更為第二組，以獲得應(yīng)用超聲波成像系統(tǒng)10的期望效果。例如，設(shè)有圖10所示的按鈕“0-6”。在該實例中，每個按鈕對應(yīng)于斑點減少濾波器提供的一個細節(jié)和平滑度組合等級。用戶可以選擇按鈕“0-6”的任何一個，以選擇一個細節(jié)和平滑度組合等級。在變更第一組參數(shù)之后，步驟120、122、124、126、128、130和138采用新的參數(shù)組重新計算并重新應(yīng)用。
該方法還包括允許用戶進入雙顯模式，其中，在利用超聲波成像系統(tǒng)10進行掃描時，在顯示裝置36的屏幕上顯示預(yù)先錄制的電影循環(huán)回放時，或者在顯示裝置36的屏幕上顯示靜止圖像時，同時并排地顯示兩個圖像。或者，該方法還包括允許用戶退出雙顯模式，以便利用超聲波成像系統(tǒng)10進行掃描，在顯示裝置36的屏幕上顯示預(yù)先錄制的電影循環(huán)回放，或者在顯示裝置36的屏幕上顯示靜止圖像。
應(yīng)注意，實現(xiàn)斑點減少濾波器的系統(tǒng)和方法可以配合計算機輔助診斷(CAD)算法一起使用。例如，采用CAD算法來區(qū)分不同的器官如肝臟和腎臟。又如，采用CAD算法來區(qū)分肝癌與肝臟的正常組織?？梢詾閷崟r成像或稍后要執(zhí)行的成像實施CAD算法。再者，應(yīng)注意，所述系統(tǒng)和方法可以在超聲波成像系統(tǒng)10中實施，其中波束發(fā)生器是3D波束發(fā)生器，而圖像重建器包含在SCDC 16中。該圖像重建器可以連接到SCDC 16的總線118。3D再現(xiàn)的質(zhì)量和精度、體積和表面再現(xiàn)，在3D重建之前經(jīng)過斑點噪聲減少濾波的超聲波成像系統(tǒng)10的每個2D幀中得到改善。所述方法和系統(tǒng)可以配合超聲波成像系統(tǒng)10使用，以通過抵消斑點噪聲的缺陷而提供更好的3D圖像重建效果。還應(yīng)注意，用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的系統(tǒng)和方法可以在其它成像模態(tài)中實施，例如，正電子發(fā)射斷層攝影(PET)、單光子發(fā)射計算機斷層攝影(SPECT)、計算機斷層攝影(CT)以及磁共振成像(MRI)系統(tǒng)。
再者，還應(yīng)注意，所述這些方法可以與幀平均法(frameaveraging)結(jié)合使用。在一個實施例中，幀平均的等級可以通過選擇圖11中“幀平均”標(biāo)題下方的“＞”或“＜”按鈕來變更。幀平均可以在使用斑點減少濾波器之前或之后應(yīng)用。在求幀平均時，對多個圖像幀求平均，以得到圖像幀。再者，還應(yīng)注意所述系統(tǒng)和方法可以應(yīng)用于從波束發(fā)生器12輸出的波束。還應(yīng)注意，雖然圖7和圖8顯示的是次序連續(xù)的步驟，但在替代實施例中，次序可加以變更。例如，步驟140可以在步驟138之前和步驟130之后執(zhí)行。
此外，雖然本文所述方法是在醫(yī)學(xué)背景中進行描述的，但可以想到，所述方法的優(yōu)點亦有益于非醫(yī)學(xué)成像系統(tǒng)，如通常在工業(yè)環(huán)境或交通環(huán)境采用的，例如但不限于用于機場、其它運輸中心、政府建筑、辦公建筑等的包裹掃描系統(tǒng)。所述優(yōu)點還利于適于研究實驗室動物而非人類的微型PET和CT系統(tǒng)。
所述系統(tǒng)和方法的技術(shù)效果包括提高了處理速度，這適合于實時實現(xiàn)。再者，技術(shù)效果還包括以實時方式同時顯示濾波圖像和原始未濾波圖像，以便為聲譜儀操作員提供有用的診斷信息。因為濾波圖像的圖像對比度提高了并且特征得到了增強，所以聲譜儀操作員可以很快發(fā)現(xiàn)特征。聲譜儀操作員可以將原始未濾波圖像與濾波圖像進行比較，以判斷是否有因應(yīng)用斑點減少濾波器而導(dǎo)致的假影或細節(jié)損失。所述系統(tǒng)和方法的其它技術(shù)效果還包括為用戶提供控件，以允許用戶在實況掃描(live scan)、電影循環(huán)回放或靜止圖像顯示期間立即更改第一組參數(shù)。用戶可以根據(jù)其需要來調(diào)整第一組參數(shù)。
雖然本發(fā)明已根據(jù)各種特定實施例作了說明，但本專業(yè)人員會承認(rèn)，可以在所附權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)修改本發(fā)明的實施方式。
權(quán)利要求
1.一種利用配置為執(zhí)行如下步驟的程序編碼的計算機可讀媒體(116)從處理器(14)接收(120)經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流；將所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成(122)數(shù)據(jù)子集；利用斑點減少濾波器同時對這些數(shù)據(jù)子集進行濾波(124)，以得到經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)子集；以及根據(jù)所述濾波數(shù)據(jù)子集得到圖像數(shù)據(jù)流。
2.如權(quán)利要求1所述的計算機可讀媒體(116)，其特征在于所述程序還配置為執(zhí)行如下步驟指令顯示裝置(36)將所述圖像數(shù)據(jù)流作為濾波圖像顯示在屏幕上。
3.如權(quán)利要求1所述的計算機可讀媒體(116)，其特征在于所述程序還配置為執(zhí)行如下步驟增加(140)所述圖像數(shù)據(jù)流中所含數(shù)據(jù)值的分布范圍，以提高由所述圖像數(shù)據(jù)流生成的濾波圖像的對比度。
4.如權(quán)利要求1所述的計算機可讀媒體(116)，其特征在于所述程序還配置為執(zhí)行如下步驟同時將濾波圖像與原始圖像一起顯示在共用屏幕上，其中所述濾波圖像是由所述圖像數(shù)據(jù)流生成的，而所述原始未濾波圖像是由所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流生成的。
5.一種編程為執(zhí)行如下步驟的計算機(112)從處理器(14)接收(120)經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流；將所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成(122)數(shù)據(jù)子集；利用斑點減少濾波器同時對這些數(shù)據(jù)子集進行濾波(124)，以得到經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)子集；以及根據(jù)所述濾波數(shù)據(jù)子集得到圖像數(shù)據(jù)流。
6.一種超聲波成像系統(tǒng)(10)，其包括換能器陣列(34)；波束發(fā)生器(12)；用于處理來自波速處理器(12)的接收波速的處理器(14)；掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器(16)，其以有效方式連接到所述換能器陣列(34)、所述波束發(fā)生器(12)以及所述處理器(14)，所述掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器(16)配置為執(zhí)行如下步驟從所述處理器(14)接收(120)經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流；將所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成(122)數(shù)據(jù)子集；利用斑點減少濾波器同時對這些數(shù)據(jù)子集進行濾波(124)，以得到經(jīng)濾波的數(shù)據(jù)子集；以及根據(jù)所述濾波數(shù)據(jù)子集得到圖像數(shù)據(jù)流。
7.如權(quán)利要求6所述的超聲波成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器(16)還配置為執(zhí)行如下步驟同時將濾波圖像與原始圖像一起顯示在共用屏幕上，其中所述濾波圖像是由所述濾波圖像數(shù)據(jù)流生成的，而所述原始未濾波圖像是由所述經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流生成的；所述濾波圖像是2維和3維圖像之一。
8.如權(quán)利要求6所述的超聲波成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器(16)包括一個以上的中央處理單元(CPU)(112，114)，其中每個CPU(112，114)同時處理所述圖像數(shù)據(jù)流的數(shù)據(jù)子集。
9.如權(quán)利要求6所述的超聲波成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述掃描轉(zhuǎn)換和顯示控制器(16)包括同時處理所述圖像數(shù)據(jù)流的所述數(shù)據(jù)子集的中央處理單元(CPU)(112)。
10.如權(quán)利要求6所述的超聲波成像系統(tǒng)(10)，其特征在于所述超聲波成像系統(tǒng)(10)以下列模式之一進行掃描以獲得從待檢查目標(biāo)反射的回波信號基波模式、諧波模式、彩色流模式、能量多普勒成像(PDI)模式、造影模式以及B流模式。
全文摘要
描述了一種用于實現(xiàn)斑點減少濾波器的方法。該方法包括從處理器(14)接收(120)經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流；將經(jīng)處理的數(shù)據(jù)流分成(122)數(shù)據(jù)子集；同時利用斑點減少濾波器對這些數(shù)據(jù)子集濾波(124)，以生成濾波數(shù)據(jù)子集，然后根據(jù)濾波數(shù)據(jù)子集生成圖像數(shù)據(jù)流。
文檔編號G01S7/52GK1593349SQ20041007914
公開日2005年3月16日 申請日期2004年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月10日
發(fā)明者Y·李, M·J·瓦斯博恩, X·郝 申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司