專利名稱：基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法及其系統(tǒng)。

背景技術(shù)：
B型超聲成像(簡稱B超)檢查是確診有無脂肪肝的重要依據(jù)，也可用來檢測其發(fā)展過程，且簡便價廉不會給患者帶來痛苦和損害。因此，目前B超檢查已作為診斷脂肪肝的首選方法，并可用于人群脂肪肝發(fā)病率的流行病學(xué)調(diào)查。B超檢查可以清晰地顯示肝臟輪廓及肝實質(zhì)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，肝臟的各種不同病變能夠顯示不同的聲像圖，從而對各種肝病作出病因診斷。目前通過B超檢查可以確定肝臟腫瘤、肝膿腫、脂肪肝等許多疾病。B超可檢出肝脂肪含量達(dá)30％以上的脂肪肝，超聲診斷敏感性可達(dá)90％。
肝組織以肝小葉為基質(zhì)，并由分隔肝小葉的結(jié)締組織、血管網(wǎng)、肝管等組成。對超聲檢查起主要貢獻(xiàn)的是膠原蛋白，而膠原蛋白主要集中在結(jié)締組織等葉間組織中，可近似視為散射粒子。脂肪肝的病變組織(脂肪肝散射粒子)由于組織內(nèi)脂肪的堆積，使其密度比正常肝組織高，因而對超聲波產(chǎn)生較強的反射波(高回聲)。
與正常肝圖像相比，脂肪肝有其特征性聲像學(xué)改變①肝區(qū)前場存在點狀高回聲(明顯高于脾臟和腎臟)；②肝區(qū)后場出現(xiàn)回聲衰減，光點稀疏；③肝內(nèi)管道結(jié)構(gòu)顯示不清；④肝臟輕度或中度腫大，肝前緣變鈍。凡具備第1項加其余1項以上者可確診為脂肪肝，僅具備第1項者作為疑似診斷。
超聲波在肝組織內(nèi)的散射可分為三類散射體遠(yuǎn)大于超聲波波長、散射粒子尺寸與超聲波波長等數(shù)量級和散射粒子尺寸遠(yuǎn)小于超聲波波長。超聲探頭所接收的信號為三者信號的迭加。超聲波脂肪肝散射粒子的回波信號與脂肪病變組織的密度和體積有關(guān)。若脂肪病變組織密度高，則對應(yīng)的超聲圖像的光點較亮(即圖像像素的灰度值高)；若脂肪病變組織體積大則對應(yīng)的超聲圖像的亮光斑的尺度較大。脂肪肝的原始圖像中，亮光斑成片的區(qū)域即脂肪病變組織。提取脂肪肝散射粒子實際上就是由脂肪肝超聲波圖像提取圖像中的灰度值高的像素集合。
因此，脂肪肝散射粒子的尺度和密度對于確定脂肪肝的嚴(yán)重的程度至關(guān)重要，有效提取脂肪肝散射粒子的信號是正確診斷脂肪肝的前提。但是，脂肪肝散射粒子的回波與系統(tǒng)噪聲在空域和頻域混迭的，因為兩者同屬寬帶信號，現(xiàn)有的二維離散傅立葉變換或二維離散小波變換方法去除系統(tǒng)噪聲、頻率干擾時，或提取脂肪肝特征時，在濾除系統(tǒng)噪聲的過程中，有可能將脂肪肝散射粒子的響應(yīng)信號濾除。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法及其系統(tǒng)，基于該發(fā)明，可以有效地提取脂肪肝散射粒子信號，提高脂肪肝臨床診斷的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明一種基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，在獲取包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像后，進(jìn)行如下處理垂直方向濾波步驟，使用第一遞歸數(shù)字濾波器對所述超聲波圖像進(jìn)行垂直方向的濾波；水平方向濾波步驟，對垂直方向濾波后的結(jié)果使用第二遞歸數(shù)字濾波器進(jìn)行水平方向的濾波；脂肪肝散射粒子提取步驟，根據(jù)預(yù)置的閾值，基于水平方向濾波后圖像提取脂肪肝散射粒子。
在上述的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，優(yōu)選所述垂直方向濾波步驟和所述水平方向濾波步驟中，所述第一遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z1)和所述第二遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z2)分別為 其中z1為第一遞歸數(shù)字濾波器的垂直方向的延遲算子，z2為第二遞歸數(shù)字濾波器的水平方向的延遲算子； 并且，所述傳遞函數(shù)為H(z1)和H(z2)的第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器的參數(shù)設(shè)計包括 截止頻率、角頻率設(shè)定步驟，設(shè)fc，i，i＝1，2為所述第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器的數(shù)字截止頻率，ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2為所述第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器數(shù)字截止角頻率； 參數(shù)計算步驟，確定所述傳遞函數(shù)H(z1)和H(z2)的參數(shù) ai，1＝2ai，0 ai，2＝ai，0， 其中，fc，i，i＝1，2、ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2。
在上述的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，優(yōu)選所述包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像通過如下方式確定 y(n1，n2)＝x(n1，n2)*he(n1，n2)*hm(n1，n2)+n(n1，n2) 其中，y(n1，n2)為包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像，x(n1，n2)為超聲探頭發(fā)射的聲波信號，he(n1，n2)為超聲探頭的響應(yīng)信號，hm(n1，n2)為肝組織的響應(yīng)信號，n(n1，n2)為系統(tǒng)噪聲；n1＝1，2，...，N1為行變量，n2＝1，2，...，N2為列變量。
在上述的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，優(yōu)選所述垂直方向濾波步驟和所述水平方向濾波步驟中，第一遞歸數(shù)字濾波器H(z1)對包含脂肪肝散射粒子的數(shù)字圖像進(jìn)行垂直方向的濾波，濾波器的輸出 z(n1，n2)＝a1，0y(n1，n2)+a1，1y(n1-1，n2)+a1，2y(n1-2，n2)-b1，1z(n1-1，n2)+b1，2z(n1-2，n2) 第二遞歸數(shù)字濾波器H(z2)對垂直方向的濾波結(jié)果z(n1，n2)進(jìn)行水平方向的濾波，濾波器的輸出為 w(n1，n2)＝a2，0z(n1，n2)+a2，1z(n1，n2-1)+a2，2z(n1，n2-2)-b2，1w(n1，n2-1)-b2，2w(n1，n2-2)w(n1，n2)，w(n1，n2)為二維遞歸濾波后圖像。
在上述的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，優(yōu)選所述脂肪肝散射粒子提取步驟中，包括如下步驟 閾值設(shè)定步驟，設(shè)定閾值所述w(n1，n2)為所述水平方向濾波后圖像數(shù)據(jù)； 提取步驟，對所述水平方向濾波后圖像w(n1，n2)進(jìn)行處理
然后，依據(jù)圖像

中的亮度值，確定脂肪肝散射粒子的圖像。
另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)，包括垂直方向濾波模塊，用于使用第一遞歸數(shù)字濾波器對獲取的包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像進(jìn)行垂直方向的濾波；水平方向濾波模塊，用于對垂直方向濾波后的結(jié)果使用第二遞歸數(shù)字濾波器進(jìn)行水平方向的濾波；脂肪肝散射粒子提取模塊，用于根據(jù)預(yù)置的閾值，基于水平方向濾波后圖像提取脂肪肝散射粒子。
在上述的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，優(yōu)選所述垂直方向濾波模塊和所述水平方向濾波模塊中，所述第一遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z1)和所述第二遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z2)分別為 其中z1為第一遞歸數(shù)字濾波器的垂直方向的延遲算子，z2為第二遞歸數(shù)字濾波器的水平方向的延遲算子；并且，所述垂直方向濾波模塊和所述水平方向濾波模塊中，還包括用于設(shè)計傳遞函數(shù)為H(z1)和H(z2)的第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器的工作參數(shù)的子模塊截止頻率、角頻率設(shè)定子模塊，用于設(shè)定fc，i，i＝1，2為所述第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器的數(shù)字截止頻率，ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2為所述第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器數(shù)字截止角頻率；參數(shù)計算子模塊，用于確定所述傳遞函數(shù)H(z1)和H(z2)的參數(shù) ai，1＝2ai，0 ai，2＝ai，0， 其中，fc，i，i＝1，2、ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2。
上述的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)中，優(yōu)選所述包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像通過如下方式確定 y(n1，n2)＝x(n1，n2)*he(n1，n2)*hm(n1，n2)+n(n1，n2) 其中，y(n1，n2)為包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像，x(n1，n2)為超聲探頭發(fā)射的聲波信號，he(n1，n2)為超聲探頭的響應(yīng)信號，hm(n1，n2)為肝組織的響應(yīng)信號，n(n1，n2)為系統(tǒng)噪聲；n1＝1，2，...，N1為行變量，n2＝1，2，...，N2為列變量。
上述的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)中，優(yōu)選所述垂直方向濾波模塊和所述水平方向濾波模塊中，第一遞歸數(shù)字濾波器H(z1)對包含脂肪肝散射粒子的數(shù)字圖像進(jìn)行垂直方向的濾波，濾波器的輸出z(n1，n2)＝a1，0y(n1，n2)+a1，1y(n1-1，n2)+a1，2y(n1-2，n2)-b1，1z(n1-1，n2)+b1，2z(n1-2，n2) 第二遞歸數(shù)字濾波器H(z2)對垂直方向的濾波結(jié)果z(n1，n2)進(jìn)行水平方向的濾波，濾波器的輸出為 w(n1，n2)＝a2，0z(n1，n2)+a2，1z(n1，n2-1)+a2，2z(n1，n2-2)-b2，1w(n1，n2-1)-b2，2w(n1，n2-2)w(n1，n2)，w(n1，n2)為二維遞歸濾波后圖像。
上述的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)中，優(yōu)選所述脂肪肝散射粒子提取模塊中，包括如下子模塊 閾值設(shè)定子模塊，用于設(shè)定閾值所述w(n1，n2)為所述水平方向濾波后圖像數(shù)據(jù)； 提取子模塊，用于對所述水平方向濾波后圖像w(n1，n2)進(jìn)行處理
然后，依據(jù)圖像

中的亮度值，確定脂肪肝散射粒子的圖像。
本發(fā)明基于二維遞歸濾波方法，去除與脂肪肝散射粒子混迭的噪聲，從水平方向和垂直水平方向?qū)Τ暡▓D像進(jìn)行濾波和脂肪肝散射粒子紋理信息提取處理，進(jìn)而有效地提取脂肪肝散射粒子，提高脂肪肝臨床診斷的準(zhǔn)確性。



圖1為本發(fā)明基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法實施例的步驟流程圖； 圖2為重度脂肪肝的原始圖像； 圖3為本發(fā)明于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法實施例中，二維遞歸濾波器的頻率響應(yīng)示意圖； 圖4為本發(fā)明方法提取脂肪肝散射粒子特征的圖像； 圖5為正常肝的原始圖像； 圖6為本發(fā)明方法提取正常肝特征的圖像； 圖7為本發(fā)明基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施例方式 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明實施例作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
方法實施例 參照圖1，圖1為發(fā)明基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法實施例的步驟流程圖，在獲取包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像y(n1，n2)后，進(jìn)行如下處理 垂直方向濾波步驟110，使用第一遞歸數(shù)字濾波器對所述超聲波圖像進(jìn)行垂直方向的濾波； 水平方向濾波步驟120，對垂直方向濾波后的結(jié)果使用第二遞歸數(shù)字濾波器進(jìn)行水平方向的濾波； 脂肪肝散射粒子提取步驟130，根據(jù)預(yù)置的閾值，基于水平方向濾波后圖像提取脂肪肝散射粒子。
下面對上述步驟進(jìn)行詳細(xì)說明。
給定B型超聲診斷儀的工作頻率和超聲探頭，脂肪肝散射粒子的回波信號分辨率也隨之確定。脂肪病變組織的超聲圖像的光斑為若干灰度值高的像素集合。脂肪病變組織的密度高則脂肪肝散射粒子的像素灰度值高，脂肪病變組織的體積大，則超聲圖像的光斑尺度大，即灰度值高的像素集合中的元素多。超聲探頭所接收的信號包含系統(tǒng)噪聲，但是系統(tǒng)噪聲與脂肪病變組織的密度和體積無關(guān)。超聲探頭所接收的信號離散化形式可表示為 y(n1，n2)＝x(n1，n2)*he(n1，n2)*hm(n1，n2)+n(n1，n2) 其中x(n1，n2)為超聲探頭發(fā)射的聲波信號，he(n1，n2)為超聲探頭的響應(yīng)信號，hm(n1，n2)為肝組織的響應(yīng)信號，n(n1，n2)為系統(tǒng)噪聲(一般為高斯白噪聲)，n1＝1，2，...，N1為行變量，n2＝1，2，...，N2為列變量，設(shè)y(n1，n2)有N1行、N2列。
設(shè)y(n1，n2)為包含脂肪肝散射粒子的數(shù)字圖像，本發(fā)明使用如下二維遞歸數(shù)字濾波器對y(n1，n2)處理， 其中H(z1，z2)為二維遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)，二維遞歸數(shù)字濾波器由兩個一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)級聯(lián)而成，H(z1)和z1為第一遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)與垂直方向的延遲算子，H(z2)和z2為第二遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)與水平方向的延遲算子。
該二維遞歸數(shù)字濾波器級聯(lián)的兩個一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)為 分別對包含脂肪肝散射粒子的數(shù)字圖像y(n1，n2)進(jìn)行垂直方向的濾波和水平方向的濾波。兩個一維遞歸數(shù)字濾波器的參數(shù)設(shè)計方法如下 設(shè)fc，i，i＝1，2為一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)數(shù)字截止頻率，ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2為一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)數(shù)字截止角頻率，由于包含脂肪肝散射粒子的數(shù)字圖像水平方向和垂直方向的紋理和噪聲特性不同，因此，fc，1≠fc，2，由fc，i，i＝1，2確定一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)的參數(shù) ai，1＝2ai，0 ai，2＝ai，0 本發(fā)明中，我們只需給出一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)的數(shù)字截止頻率fc，i，i＝1，2，則由上述各式得到一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)的參數(shù)。
用所設(shè)計好的一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)對包含脂肪肝散射粒子的數(shù)字圖像進(jìn)行垂直方向的濾波，濾波器的輸出 z(n1，n2)＝a1，0y(n1，n2)+a1，1y(n1-1，n2)+a1，2y(n1-2，n2)-b1，1z(n1-1，n2)+b1，2z(n1-2，n2) 用所設(shè)計好的一維遞歸數(shù)字濾波器H(z2)對垂直方向的濾波結(jié)果z(n1，n2)進(jìn)行水平方向的濾波，濾波器的輸出為 w(n1，n2)＝a2，0z(n1，n2)+a2，1z(n1，n2-1)+a2，2z(n1，n2-2)-b2，1w(n1，n2-1)-b2，2w(n1，n2-2) w(n1，n2)即為二維遞歸濾波后圖像。
在由二維遞歸濾波后圖像w(n1，n2)提取脂肪肝散射粒子的處理中，包括如下步驟 步驟1設(shè)定閾值 步驟2對w(n1，n2)進(jìn)行處理
圖像

中的亮度高點即為脂肪肝散射粒子的圖像。
下面結(jié)合具體的實驗數(shù)據(jù)，對本發(fā)明的有益效果作出進(jìn)一步的說明。
實驗1重度脂肪肝的實驗，數(shù)據(jù)來源″Mediace Co.Ltd.″，info@medison.ru，http://www.medison.ru，B型超聲診斷儀為SonoAce-9900。
圖2為重度脂肪肝的原始圖像，圖2中矩形區(qū)域為脂肪肝的彌漫性點狀高回聲光點群。
取一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)數(shù)字截止頻率fc，1＝0.12，fc，2＝0.2。依據(jù)一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)的數(shù)字截止頻率fc，i，i＝1，2，得到一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)的參數(shù)。圖3為本發(fā)明實施例的二維((2-D)遞歸濾波器的頻率響應(yīng)。對圖2重度脂肪肝的原始圖像濾波并提取脂肪肝散射粒子得到圖4本發(fā)明方法提取脂肪肝散射粒子特征的圖像。
脂肪肝的病變組織(脂肪肝散射粒子)由于組織內(nèi)脂肪的堆積，使其密度比正常肝組織高，因而對超聲波產(chǎn)生較強的反射波(高回聲)，圖4能反映脂肪肝散射粒子的紋理。
一個自然的問題是本發(fā)明方法對正常肝的特征提取會出現(xiàn)什么情況？實驗2將回答這一問題。
實驗2正常肝的實驗，數(shù)據(jù)來源″Mediace Co.Ltd.″，info@medison.ru，http://www.medison.ru，B型超聲診斷儀為SonoAce-9900。
正常肝臟聲像圖表現(xiàn)為肝臟切面形態(tài)正常，內(nèi)部光點分布均勻，未見局限性異?；芈暋D5為正常肝的原始圖像，圖中矩形為肝區(qū)，與圖2比，無彌漫性點狀高回聲光點群。采用實驗1所用的二維遞歸數(shù)字濾波器對圖5為正常肝的原始圖像進(jìn)行濾波和提取脂肪肝散射粒的處理，得到圖6提取正常肝特征的圖像。圖6反映肝組織回波反射未見局限性異常，未見高亮度的脂肪肝散射粒子。
本發(fā)明提出一種基于二維遞歸濾波的提取超聲波脂肪肝散射粒子的方法，并演示了該方法在超聲波醫(yī)學(xué)圖像中的應(yīng)用。該處理方法由兩個獨立的一維遞歸濾波器構(gòu)成。在脂肪肝的超聲波圖像中，回波信號與系統(tǒng)噪聲在空域和頻域均混迭，這使得采用傳統(tǒng)的二維離散傅立葉變換或二維離散小波變換方法提取圖像中的脂肪肝散射粒子非常困難。本發(fā)明提出的提取脂肪肝散射粒子特征的方法，為提高脂肪肝臨床診斷的準(zhǔn)確性提供了工具。
系統(tǒng)實施例 參照圖7，本發(fā)明還提供了一種基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)，包括 垂直方向濾波模塊70，用于使用傳遞函數(shù)為H(z1)的遞歸數(shù)字濾波器對獲取的包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像y(n1，n2)進(jìn)行垂直方向的濾波。
水平方向濾波模塊72，用于對垂直方向濾波后的結(jié)果使用傳遞函數(shù)為H(z2)的遞歸數(shù)字濾波器進(jìn)行水平方向的濾波，濾波后的圖像為w(n1，n2)。
脂肪肝散射粒子提取模塊74，用于根據(jù)預(yù)置的閾值，由二維遞歸濾波后圖像w(n1，n2)提取脂肪肝散射粒子。
其中，垂直方向濾波模塊和所述水平方向濾波模塊中，所采用的遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z1)和H(z2)分別為 并且，所述垂直方向濾波模塊和所述水平方向濾波模塊中，還包括用于對傳遞函數(shù)為H(z1)和H(z2)的遞歸數(shù)字濾波器進(jìn)行參數(shù)設(shè)計的子模塊 截止頻率、角頻率設(shè)定子模塊，用于設(shè)定fc，i，i＝1，2為一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)數(shù)字截止頻率，ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2為一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)數(shù)字截止角頻率。
參數(shù)計算子模塊，用于依據(jù)fc，i，i＝1，2確定一維遞歸數(shù)字濾波器H(z1)和H(z2)的參數(shù) ai，1＝2ai，0， ai，2＝ai，0 。
下面說明，包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像y(n1，n2)確定的確定方式 y(n1，n2)＝x(n1，n2)*he(n1，n2)*hm(n1，n2)+n(n1，n2) 其中，x(n1，n2)為超聲探頭發(fā)射的聲波信號，he(n1，n2)為超聲探頭的響應(yīng)信號，hm(n1，n2)為肝組織的響應(yīng)信號，n(n1，n2)為系統(tǒng)噪聲；n1＝1，2，...，N1為行變量，n2＝1，2，...，N2為列變量。
所述脂肪肝散射粒子提取模塊中，包括如下子模塊 閾值設(shè)定子模塊，用于設(shè)定閾值 提取子模塊，用于對w(n1，n2)進(jìn)行處理
圖像

中的亮度高點為脂肪肝散射粒子的圖像。
該系統(tǒng)的工作原理、有益效果在上述方法實施例中，已經(jīng)進(jìn)行了詳細(xì)的說明，在此不再贅述。
以上對本發(fā)明所提供的一種基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法及其系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，其特征在于，在獲取包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像后，進(jìn)行如下處理
垂直方向濾波步驟，使用第一遞歸數(shù)字濾波器對所述超聲波圖像進(jìn)行垂直方向的濾波；
水平方向濾波步驟，對垂直方向濾波后的結(jié)果使用第二遞歸數(shù)字濾波器進(jìn)行水平方向的濾波；
脂肪肝散射粒子提取步驟，根據(jù)預(yù)置的閾值，基于水平方向濾波后圖像提取脂肪肝散射粒子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，其特征在于，所述垂直方向濾波步驟和所述水平方向濾波步驟中，所述第一遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z1)和所述第二遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z2)分別為
其中z1為第一遞歸數(shù)字濾波器的垂直方向的延遲算子，z2為第二遞歸數(shù)字濾波器的水平方向的延遲算子；
并且，所述傳遞函數(shù)為H(z1)和H(z2)的第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器的參數(shù)設(shè)計包括
截止頻率、角頻率設(shè)定步驟，設(shè)fc，i，i＝1，2為所述第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器的數(shù)字截止頻率，ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2為所述第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器數(shù)字截止角頻率；
參數(shù)計算步驟，確定所述傳遞函數(shù)H(z1)和H(z2)的參數(shù)
ai，1＝2ai，0，
ai，2＝ai，0
其中，fc，i，i＝1，2、ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，其特征在于，所述包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像通過如下方式確定
y(n1，n2)＝x(n1，n2)*he(n1，n2)*hm(n1，n2)+n(n1，n2)
其中，y(n1，n2)為包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像，x(n1，n2)為超聲探頭發(fā)射的聲波信號，he(n1，n2)為超聲探頭的響應(yīng)信號，hm(n1，n2)為肝組織的響應(yīng)信號，n(n1，n2)為系統(tǒng)噪聲；n1＝1，2，...，N1為行變量，n2＝1，2，...，N2為列變量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，其特征在于，所述垂直方向濾波步驟和所述水平方向濾波步驟中，第一遞歸數(shù)字濾波器H(z1)對包含脂肪肝散射粒子的數(shù)字圖像進(jìn)行垂直方向的濾波，濾波器的輸出
z(n1，n2)＝a1，0y(n1，n2)+a1，1y(n1-1，n2)+a1，2y(n1-2，n2)-b1，1z(n1-1，n2)+b1，2z(n1-2，n2)
第二遞歸數(shù)字濾波器H(z2)對垂直方向的濾波結(jié)果z(n1，n2)進(jìn)行水平方向的濾波，濾波器的輸出為
w(n1，n2)＝a2，0z(n1，n2)+a2，1z(n1，n2-1)+a2，2z(n1，n2-2)-b2，1w(n1，n2-1)-b2，2w(n1，n2-2)w(n1，n2)，w(n1，n2)為二維遞歸濾波后圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法，其特征在于，所述脂肪肝散射粒子提取步驟中，包括如下步驟
閾值設(shè)定步驟，設(shè)定閾值所述w(n1，n2)為所述水平方向濾波后圖像數(shù)據(jù)；
提取步驟，對所述水平方向濾波后圖像w(n1，n2)進(jìn)行處理
然后，依據(jù)圖像
中的亮度值，確定脂肪肝散射粒子的圖像。
6.一種基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)，其特征在于，包括
垂直方向濾波模塊，用于使用第一遞歸數(shù)字濾波器對獲取的包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像進(jìn)行垂直方向的濾波；
水平方向濾波模塊，用于對垂直方向濾波后的結(jié)果使用第二遞歸數(shù)字濾波器進(jìn)行水平方向的濾波；
脂肪肝散射粒子提取模塊，用于根據(jù)預(yù)置的閾值，基于水平方向濾波后圖像提取脂肪肝散射粒子。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)，其特征在于，所述垂直方向濾波模塊和所述水平方向濾波模塊中，所述第一遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z1)和所述第二遞歸數(shù)字濾波器的傳遞函數(shù)H(z2)分別為
其中z1為第一遞歸數(shù)字濾波器的垂直方向的延遲算子，z2為第二遞歸數(shù)字濾波器的水平方向的延遲算子；
并且，所述垂直方向濾波模塊和所述水平方向濾波模塊中，還包括用于設(shè)計傳遞函數(shù)為H(z1)和H(z2)的第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器的工作參數(shù)的子模塊
截止頻率、角頻率設(shè)定子模塊，用于設(shè)定fc，i，i＝1，2為所述第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器的數(shù)字截止頻率，ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2為所述第一遞歸數(shù)字濾波器和第二遞歸數(shù)字濾波器數(shù)字截止角頻率；
參數(shù)計算子模塊，用于確定所述傳遞函數(shù)H(z1)和H(z2)的參數(shù)
ai，1＝2ai，0，
ai，2＝ai，0
其中，fc，i，i＝1，2、ωc，i＝2πfc，i，i＝1，2。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)，其特征在于，所述包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像通過如下方式確定
y(n1，n2)＝x(n1，n2)*he(n1，n2)*hm(n1，n2)+n(n1，n2)
其中，y(n1，n2)為包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像，x(n1，n2)為超聲探頭發(fā)射的聲波信號，he(n1，n2)為超聲探頭的響應(yīng)信號，hm(n1，n2)為肝組織的響應(yīng)信號，n(n1，n2)為系統(tǒng)噪聲；n1＝1，2，...，N1為行變量，n2＝1，2，...，N2為列變量。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)，其特征在于，所述垂直方向濾波模塊和所述水平方向濾波模塊中，第一遞歸數(shù)字濾波器H(z1)對包含脂肪肝散射粒子的數(shù)字圖像進(jìn)行垂直方向的濾波，濾波器的輸出
z(n1，n2)＝a1，0y(n1，n2)+a1，1y(n1-1，n2)+a1，2y(n1-2，n2)-b1，1z(n1-1，n2)+b1，2z(n1-2，n2)
第二遞歸數(shù)字濾波器H(z2)對垂直方向的濾波結(jié)果z(n1，n2)進(jìn)行水平方向的濾波，濾波器的輸出為
w(n1，n2)＝a2，0z(n1，n2)+a2，1z(n1，n2-1)+a2，2z(n1，n2-2)-b2，1w(n1，n2-1)-b2，2w(n1，n2-2)w(n1，n2)，w(n1，n2)為二維遞歸濾波后圖像。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲波脂肪肝散射粒子提取系統(tǒng)，其特征在于，所述脂肪肝散射粒子提取模塊中，包括如下子模塊
閾值設(shè)定子模塊，用于設(shè)定閾值所述w(n1，n2)為所述水平方向濾波后圖像數(shù)據(jù)；
提取子模塊，用于對所述水平方向濾波后圖像w(n1，n2)進(jìn)行處理
然后，依據(jù)圖像
中的亮度值，確定脂肪肝散射粒子的圖像。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于二維遞歸濾波的超聲波脂肪肝散射粒子提取方法及系統(tǒng)。所述方法在獲取包含脂肪肝散射粒子的超聲波數(shù)字圖像后，進(jìn)行如下處理使用第一遞歸數(shù)字濾波器對所述超聲波圖像進(jìn)行垂直方向的濾波；對垂直方向濾波后的結(jié)果使用第二遞歸數(shù)字濾波器進(jìn)行水平方向的濾波；根據(jù)預(yù)置的閾值，基于水平方向濾波后圖像提取脂肪肝散射粒子。本發(fā)明中，基于二維遞歸濾波，去除與脂肪肝散射粒子混迭的噪聲，從水平方向和垂直水平方向?qū)Τ暡▓D像進(jìn)行濾波和脂肪肝散射粒子紋理信息提取處理，進(jìn)而有效地提取脂肪肝散射粒子，提高脂肪肝臨床診斷的準(zhǔn)確性。
文檔編號G06T5/00GK101799914SQ20091024280
公開日2010年8月11日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者肖揚 申請人:北京交通大學(xué)