專利名稱：超聲圖像的實時放大方法
技術領域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學超聲圖像的實時放大方法。
背景技術：
超聲圖像放大在醫(yī)生對細節(jié)的診斷中起著重要的作用。目前，大部分超聲成像系統(tǒng)對于放大功能主要基于圖像后處理，即根據(jù)用戶選擇的感興趣區(qū)域，通過圖像處理來進行放大。從工作流程上來講，用戶得先按下“zoom”，此時出現(xiàn)一個感興趣區(qū)域框，用戶可以 通過移動魔球來改變感興區(qū)域框的位置，從而在主界面上顯示被放大的圖像。被放大的圖像可能是彈出式的，也有可能是被放大圖像出現(xiàn)在主圖對應的位置等等。但是，由于被放大的圖像和主圖共用一個原始數(shù)據(jù)源，被放大圖像只是主圖感興趣區(qū)域內(nèi)的局部圖像后處理放大，感興趣區(qū)域內(nèi)對應的掃描線數(shù)和采樣點數(shù)有限，被放大的圖像使用有限的數(shù)據(jù)信息插值得到放大的圖像，這種情況下放大圖像質(zhì)量不是太高。
后來有人提出對主圖像和放大圖像在IQ域上采取不同的處理，例如對被放大的圖像在做包絡檢測之前做橫向或軸向的插值而不損失幀頻。這種方法主圖和被放大圖還是共用同樣的原始數(shù)據(jù)，并沒有提高被放大區(qū)域的信息量。
為了改善放大圖像質(zhì)量，有人提出“實時聲放大”的方法，就是在前端根據(jù)用戶選擇的感興趣區(qū)域的大小，讓感興趣區(qū)域的掃查線數(shù)和采樣點數(shù)盡可能多，這樣感興趣區(qū)域內(nèi)的原始信息量大大增加，被放大的圖像就會具有較高的空間分辨率和對比度。采取這增加線密度和采樣點數(shù)的方法有時并不足以能夠提高被放大圖像的質(zhì)量，因為很多情況下，不論是采樣線還是采樣點已經(jīng)到達過采樣的程度，再增加線和點已經(jīng)不能提高圖像質(zhì)量了。對于主圖和被放大圖的顯示，目前大致有兩種情況1.只對感興趣區(qū)域進行掃查，看不到主圖或者主圖不能實時顯示；2.采取非均勻線密度采樣的方法實現(xiàn)主圖和被放大圖的顯示，對于非放大區(qū)域，采用低密度采樣(包括橫向和軸向)；對于放大區(qū)域，采取高密度采樣(包括橫向和軸向)。主圖放大區(qū)域的顯示用放大區(qū)域高密度采樣的數(shù)據(jù)經(jīng)過橫向和軸向抽取后顯示在主圖上。采用這種方法，放大區(qū)域和非放大區(qū)域共用一幀，沒法從整個成像鏈路上對主圖和被放大圖進行單獨控制。一旦放大區(qū)域和非放大區(qū)域采用了不同的控制參數(shù)，放大區(qū)和非放大區(qū)圖像的配準也是個問題。對于目前的圖像放大技術來說，如果主圖的壓縮前動態(tài)范圍大，而感興趣區(qū)域內(nèi)的壓縮前的數(shù)據(jù)動態(tài)范圍小，并且感興趣區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采用和主圖一樣的壓縮方法，放大的圖像灰階范圍必定很小，不利于呈現(xiàn)感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像細節(jié)?？偨Y一下，目前使用的超聲圖像放大方法存在如下問題
(I)在主圖和被放大圖像同時顯示的情況下，共用同一原始數(shù)據(jù)源，放大主要是中端或者后端的插值等處理將圖像放大到指定的倍數(shù)，這樣方法實現(xiàn)簡單，但降低了被放大圖像的質(zhì)量，不利于細節(jié)診斷；(2)利用實時聲放大技術對超聲圖像進行放大，目前采取的增加采樣線和采樣點的方法不能有效的提高放大圖像的質(zhì)量，因為在很多情況下采樣點和采樣線都已經(jīng)過采樣了。采取放大區(qū)和非放大區(qū)非均勻線掃查方式，放大區(qū)和非放大區(qū)不能從整個成像鏈路上進行單獨控制。因為主圖利用了放大圖的高密信息，主圖上放大區(qū)域的前端和放大區(qū)域的前端掃查和數(shù)據(jù)鏈路是共享的。(3)如果主圖的壓縮前動態(tài)范圍大，而感興區(qū)內(nèi)的壓縮前的數(shù)據(jù)動態(tài)范圍小，并且感興區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)采用和主圖一樣的壓縮方法，放大的圖像動態(tài)范圍必定很小，無法呈現(xiàn)感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像細節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供對主圖像和放大圖像分別進行獨立掃查并且在成像鏈路處理上也分別獨立控制的超聲圖像實時放大方法，該放大方法能夠提高放大圖像的質(zhì)量，并且該放大方法還采用感興趣區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法以擴展灰階的動態(tài)范圍，實現(xiàn)感興趣區(qū)域內(nèi)圖像細節(jié)的呈現(xiàn)。 為達到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術方案超聲圖像的實時放大方法，包括在主圖像上出現(xiàn)能夠移動的感興趣區(qū)域框，得到對應于所述感興趣區(qū)域框的放大圖像，所述主圖像的超聲掃查和所述放大圖像的超聲掃查是相互獨立的，所述主圖像的掃查成像鏈路處理和所述放大圖像的掃查成像鏈路處理也是相互獨立的，在所述放大圖像的掃查成像鏈路處理上，采用了所有能提高所述放大圖像分辨率和對比度的處理方式，該處理方式包括發(fā)射控制方式、接收控制方式、信號中處理方式、圖像后處理方式，所述發(fā)射控制方式包括控制發(fā)射波形、發(fā)射電壓、發(fā)射焦點、發(fā)射孔徑或發(fā)射線密度，所述接收控制方式包括控制前放增益、A/D采樣率、接收孔徑、接收線密度或波束合成，所述信號中處理方式包括控制增益、解調(diào)或濾波，所述圖像后處理方式包括所述主圖像上所述感興趣區(qū)域框內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法，在該壓縮方法中，設定所述主圖像上感興趣區(qū)域框中的數(shù)據(jù)在壓縮前分布在Df D2段，并且所述主圖像上該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的灰階的動態(tài)范圍為Gf G2，則所述放大圖像上該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的擴展灰階的動態(tài)范圍為GmilTGmax,
Gmin = max(kl*Gl,0)
Gmax = min(k2*G2,255)
其中kl〈l k2>l，所述放大圖像上DfD2段數(shù)據(jù)的壓縮曲線
C(x) = A +B* log(l + x)，X指所述Df D2段數(shù)據(jù)的值，C(X)指壓縮后的灰階值
J_ °mm *log(l + iJ2)-Gmax*log(I + Jl)Omm -Omjll
log(I + D2) - log(I + ￡)1)log(I+ ￡)2)-log( I + ￡)1) °
進一步地，所述感興趣區(qū)域框具有處于所述主圖像內(nèi)的第一移動位置和脫離所述主圖像的第二移動位置，在所述感興趣區(qū)域框處于第一移動位置時，只顯示所述放大圖像，或同時顯示所述主圖像和所述放大圖像；在所述感興趣區(qū)域框處于第二移動位置時，只顯示所述主圖像。更進一步地，在同時顯示所述主圖像和所述放大圖像時，所述主圖像的超聲掃查和所述放大圖像的超聲掃查是依次交替進行的。
由于上述技術方案的運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點主圖像和放大圖像采用相互獨立的超聲掃查控制以及掃查成像鏈路處理，這樣不僅僅能提高放大圖像的采樣線密度和采樣率，而且在整個成像鏈路上，所有能提高放大圖像分辨率和對比度的參數(shù)和信號處理全部可以應用于放大圖像上，這樣相比于目前的利用圖像后處理插值或前端增加采樣線和采樣點來提高放大圖像質(zhì)量的方法比，能更全面、更有效、更大限度地提高放大圖像的質(zhì)量。還采用感興趣區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法將感興趣區(qū)域內(nèi)的信息以擴展后的動態(tài)范圍呈現(xiàn)出來，能夠看到更多的放大圖像細節(jié)。


附圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；
附圖2為本發(fā)明中感興趣區(qū)域的擴展灰階顯示示意 附圖3為本發(fā)明的放大模式工作流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖來進一步闡述本發(fā)明的結構。一種超聲圖像的實時放大方法，包括在主圖像上出現(xiàn)能夠移動的感興趣區(qū)域框，得到對應于感興趣區(qū)域框的放大圖像，主圖像的超聲掃查和放大圖像的超聲掃查是相互獨立的，在進入zoom模式，主圖的掃查時序和放大區(qū)域(感興趣區(qū)域)的掃查時序能夠完全獨立控制，用Sm—表征主圖一巾貞的掃查,用Sz_表征放大區(qū)域一巾貞的掃查,在simultaneous模式，醫(yī)生想同時看到實時的主圖和放大圖，則采用交替掃查的方式
SS S S S S …
main zoom main zoom main zoom>
這樣的掃查時序可以任意組合，醫(yī)生根據(jù)需求來組合，比如，醫(yī)生只想用主圖做參考圖像(Main reference),主要看放大圖,這樣掃查時序可以變?yōu)?br> SSSSSS …
main zoom zoom zoom zoom zoom
如果醫(yī)生只想看被放大的圖像(zoom only),掃查時序可以變?yōu)镾SSSSS …
zoom zoom zoom zoom zoom zoom
設置放大模式，根據(jù)醫(yī)生的設置選擇合適的掃查時序。在zoom only模式下，顯示模式為單顯模式，只顯示放大圖像。一旦退出zoom模式，掃查時序回復為正常的主圖掃查時序
SSSSSS …
Umain，umain，k^niain umain，k^niain umainJ
以上S代表掃查，適用于所有的二維掃查模式。主圖像的掃查成像鏈路處理和放大圖像的掃查成像鏈路處理也是相互獨立的，對于放大區(qū)域，醫(yī)生希望看到高質(zhì)量的放大圖像細節(jié)，因此對于放大區(qū)域，不僅僅是提高線密度和采樣率(采樣點數(shù))，在整個成像鏈路上，所有能提高被放大區(qū)域圖像分辨率和對比度的參數(shù)和信號處理全部可以應用于被放大圖像。在圖I中，當用戶按下zoom后，系統(tǒng)進入zoom模式,此時前端根據(jù)用戶的設置(選用simultaneous模式)交替掃查主圖巾貞和放大圖幀，兩路掃查完全獨立，信號鏈路上的參數(shù)和算法處理也是獨立的，前端發(fā)射控制對于主圖像和放大圖像可以設置不同的發(fā)射波形、發(fā)射電壓、發(fā)射焦點控制、發(fā)射孔徑或發(fā)射線密度等；接收控制對于主圖像和放大圖像可以設置不同的前放增益、A/D采樣率、接收孔徑、接收線密度或波束合成的方法等；信號中處理可以設置不同的增益、不同的解調(diào)控制、濾波設置或中處理算法；圖像后處理也可設置不同的參數(shù)和算法等。主圖對應的模式和放大模式伴隨整個成像鏈路，這樣能在整個鏈路上設置不同的參數(shù)和算法。主幀和放大幀經(jīng)過發(fā)射控制、接收控制、信號中處理、圖像后處理后形成各自的圖像在顯示器上顯示。下面給出掃查成像鏈路處理的具體實施例降低主圖線密度，增加放大區(qū)域的線密度，提高放大圖像質(zhì)量的同時保持幀頻，被放大區(qū)域掃查可以采取更高的發(fā)射頻率和不同的發(fā)射波形，信號中處理時，根據(jù)發(fā)射頻率對主圖像和放大圖像做相應的解調(diào)處理，這樣被放大區(qū)域的圖像橫縱向分辨率會更好，從而獲取高分辨率的感興趣區(qū)域內(nèi)的放大圖像，放大區(qū)域和主圖采用不同發(fā)射焦點控制機制，使得感興趣區(qū)域內(nèi)的焦點控制更精細，放大區(qū)域小的情況下可以采取自適應的波束合成方法，提高圖像的分辨率和對比度，基于感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)量，中處理放大區(qū)域可以給出更優(yōu)可能耗時的解調(diào)濾波器，給放大區(qū)域應用圖像處理自動優(yōu)化算法，提高放大圖像的對比度。上述的成像鏈路處理適用于所有的二維掃查模式。上面只是給了一些具體實施的例子，從超聲成像整個鏈路上，從發(fā)射到最終顯示，根據(jù)不同的應用能夠提高放大圖像質(zhì)量的參數(shù)和方法可以應用到放大區(qū)域的圖像上從而方便醫(yī)生看到好的圖像細節(jié)。在放大圖像的圖像處理中，本發(fā)明給出了一種主圖像上感興趣區(qū)域框內(nèi)數(shù)據(jù)依賴 的壓縮方法。由于主圖像的壓縮前動態(tài)范圍大，而感興趣區(qū)域內(nèi)的壓縮前的數(shù)據(jù)動態(tài)范圍小，如果感興趣區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采用和主圖一樣的壓縮方法，放大的圖像動態(tài)范圍必定很小，如圖2的左圖所示為主圖的壓縮曲線，感興趣區(qū)域在壓縮前的數(shù)據(jù)分布在DfD2段，如果采用和主圖像一樣的壓縮方法，該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的灰階的動態(tài)范圍Gf G2很小，這樣放大后的圖像對比度和層次感不強，不利于細節(jié)診斷，因此對放大區(qū)域采取基于數(shù)據(jù)的壓縮曲線以實現(xiàn)感興趣區(qū)域動態(tài)范圍的擴展。將DfD2在去除一定噪聲的情況下映射到Gmin Gmax, Gmin和Gmax按如下方式確定
Gmin = max(kl*Gl,0)
Gmax = min(k2*G2,255)
其中kl〈l k2>l, kl和k2可以根據(jù)不同的應用進行設置。然后給出一個壓縮曲線模型C(x) = A +B* log(l + X),如圖2的右圖所示,其中明(1 + D2)-Gmax*l0g(l + Dl)
權利要求
1.超聲圖像的實時放大方法，包括在主圖像上出現(xiàn)能夠移動的感興趣區(qū)域框，得到對應于所述感興趣區(qū)域框的放大圖像，其特征在于所述主圖像的超聲掃查和所述放大圖像的超聲掃查是相互獨立的，所述主圖像的掃查成像鏈路處理和所述放大圖像的掃查成像鏈路處理也是相互獨立的，在所述放大圖像的掃查成像鏈路處理上，采用了所有能提高所述放大圖像分辨率和對比度的處理方式，該處理方式包括發(fā)射控制方式、接收控制方式、信號中處理方式、圖像后處理方式，所述發(fā)射控制方式包括控制發(fā)射波形、發(fā)射電壓、發(fā)射焦點、發(fā)射孔徑或發(fā)射線密度，所述接收控制方式包括控制前放增益、A/D采樣率、接收孔徑、接收線密度或波束合成，所述信號中處理方式包括控制增益、解調(diào)或濾波，所述圖像后處理方式包括所述主圖像上所述感興趣區(qū)域框內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法，在該壓縮方法中，設定所述主圖像上感興趣區(qū)域框中的數(shù)據(jù)在壓縮前分布在Df D2段，并且所述主圖像上該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的灰階的動態(tài)范圍為Gf G2，則所述放大圖像上該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的擴展灰階的動態(tài)范圍為Gmi^Gmax， Gmin = max(kl*Gl,0) Gmax = min(k2*G2,255) 其中kl〈l k2>l，所述放大圖像上DfD2段數(shù)據(jù)的壓縮曲線 C(x) = A +B* log(l + X)，X指所述Df D2段數(shù)據(jù)的值，C(X)指壓縮后的灰階值_ Qmitl *log( I + D2) - O max* log( I + Dl)Hlog( I + ￡)2) — log(l + Z)l)log( I + ￡)2) - log( I+￡)1)
2.根據(jù)權利要求I所述的超聲圖像的實時放大方法，其特征在于所述感興趣區(qū)域框具有處于所述主圖像內(nèi)的第一移動位置和脫離所述主圖像的第二移動位置，在所述感興趣區(qū)域框處于第一移動位置時，只顯示所述放大圖像，或同時顯示所述主圖像和所述放大圖像；在所述感興趣區(qū)域框處于第二移動位置時，只顯示所述主圖像。
3.根據(jù)權利要求2所述的超聲圖像的實時放大方法，其特征在于在同時顯示所述主圖像和所述放大圖像時，所述主圖像的超聲掃查和所述放大圖像的超聲掃查是依次交替進行的。
全文摘要
本發(fā)明公開了超聲圖像的實時放大方法，其中主圖像和放大圖像采用相互獨立的超聲掃查控制以及掃查成像鏈路處理，這樣不僅僅能提高放大圖像的采樣線密度和采樣率，而且在整個成像鏈路上，所有能提高放大圖像分辨率和對比度的參數(shù)和信號處理全部可以應用于放大圖像上，這樣相比于目前的利用圖像后處理插值或前端增加采樣線和采樣點來提高放大圖像質(zhì)量的方法比，能更全面、更有效、更大限度地提高放大圖像的質(zhì)量。還采用感興趣區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法將感興趣區(qū)域內(nèi)的信息以擴展后的動態(tài)范圍呈現(xiàn)出來，能夠看到更多的放大圖像細節(jié)。
文檔編號G06T3/40GK102682421SQ20121006604
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月14日 優(yōu)先權日2012年3月14日
發(fā)明者吳方剛 申請人:飛依諾科技(蘇州)有限公司