專利名稱：一種幀相關(guān)方法及其裝置、以及超聲成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲成像領(lǐng)域，具體涉及一種幀相關(guān)方法及其裝置、以及利用該方法的超聲成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在B型超聲成像系統(tǒng)中，影響超聲圖像質(zhì)量(如信噪比、對(duì)比分辨率)的噪聲通常包含硬件系統(tǒng)的隨機(jī)噪聲和斑點(diǎn)噪聲。為改善圖像質(zhì)量，超聲成像系統(tǒng)中通常采用復(fù)合技術(shù)，包括空間復(fù)合技術(shù)、頻率復(fù)合技術(shù)和時(shí)間復(fù)合技術(shù)。其中，時(shí)間復(fù)合技術(shù)即幀相關(guān)處理技術(shù)，因其實(shí)現(xiàn)成本較低、且?guī)缀醪唤档涂臻g分辨率，而常被超聲成像系統(tǒng)所采用。一般的幀相關(guān)處理可以通過選取相鄰幾幀圖像求平均實(shí)現(xiàn)。不同時(shí)刻的超聲圖像中的隨機(jī)噪聲不相關(guān)，因此通過對(duì)不同時(shí)刻的圖像進(jìn)行平均可以有效提高圖像信噪比。雖然靜止目標(biāo)產(chǎn) 生的斑點(diǎn)噪聲不是隨機(jī)的，但實(shí)際上人體內(nèi)組織的運(yùn)動(dòng)和超聲探頭的運(yùn)動(dòng)都會(huì)改變斑點(diǎn)噪聲，因此，不同幀超聲圖像中的斑點(diǎn)噪聲通常也具有較弱的相關(guān)性，從而利用對(duì)多幀圖像進(jìn)行平均的技術(shù)同樣可以降低斑點(diǎn)噪聲的影響，提高圖像的對(duì)比分辨率。然而幀相關(guān)處理在對(duì)劇烈運(yùn)動(dòng)目標(biāo)(如心臟成像中快速運(yùn)動(dòng)的心肌和瓣膜)進(jìn)行成像時(shí)，將可能導(dǎo)致圖像的時(shí)間分辨率下降和運(yùn)動(dòng)模糊。當(dāng)考慮到節(jié)省存儲(chǔ)和計(jì)算資源時(shí)，幀相關(guān)通常由一階遞歸低通濾波實(shí)現(xiàn)，公式表示為Y(K) = α Υ(Κ-1) + (1-α )Χ(Κ)，0 < α < I式中X(K)表示當(dāng)前幀圖像，Y(K)表示當(dāng)前幀圖像幀相關(guān)后的輸出值，Y(K-I)表示上一幀圖像幀相關(guān)后的輸出值，α為可調(diào)節(jié)的幀相關(guān)系數(shù)。目前，一些幀相關(guān)技術(shù)的基本思想是在當(dāng)前時(shí)刻圖像X(K)和前一時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果Y(K-I)之間，根據(jù)其中一個(gè)或者兩者之間的關(guān)系進(jìn)行幀相關(guān)系數(shù)或權(quán)重的確定。在X(K)和Y(K-I)之間進(jìn)行幀相關(guān)計(jì)算或加權(quán)時(shí)，往往使用基于像素或體素的方式逐點(diǎn)進(jìn)行系數(shù)計(jì)算，即需要為圖像中的每個(gè)像素點(diǎn)或體素點(diǎn)確定一個(gè)幀相關(guān)系數(shù)，然后進(jìn)行幀相關(guān)計(jì)算或加權(quán)平均。而且，這種方法沒有考慮前一時(shí)刻圖像和后一時(shí)刻圖像之間的位移，不能在去噪的同時(shí)避免運(yùn)動(dòng)模糊，且計(jì)算量大。

發(fā)明內(nèi)容
為了在達(dá)到抑制噪聲的同時(shí)，減弱幀相關(guān)帶來的運(yùn)動(dòng)模糊，本發(fā)明實(shí)施方式提供一種幀相關(guān)方法及其裝置，基于前后兩個(gè)時(shí)刻的圖像估計(jì)出圖像的位移場(chǎng)，同時(shí)幀相關(guān)程度隨位移估計(jì)的準(zhǔn)確性做自適應(yīng)的變化，避免圖像層內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)幀相關(guān)估計(jì)導(dǎo)致的圖像模糊和拖尾等現(xiàn)象。根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提供一種幀相關(guān)方法，包括位移估計(jì)步驟，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)進(jìn)行位移估計(jì)，獲得該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)，包括該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系、以及位移估計(jì)不確定性參數(shù)；幀相關(guān)計(jì)算步驟，用于根據(jù)所述位移場(chǎng)參數(shù)確定幀相關(guān)系數(shù)，并利用所述幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)，從而獲得所述當(dāng)前時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，位移估計(jì)步驟之前還包括控制點(diǎn)選擇步驟，用于在當(dāng)前時(shí)刻圖像上選擇至少一個(gè)控制點(diǎn)，將該控制點(diǎn)作為當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)。在本發(fā)明的又一種實(shí)施例中，位移估計(jì)步驟之前還包括位移初始化步驟，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)設(shè)置初始位移。在本發(fā)明的另一種實(shí)施例中，幀相關(guān)處理步驟之前還包括插值步驟，用于根據(jù)所述位移關(guān)系，通過插值獲得當(dāng)前時(shí)刻圖像上每一像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)。 根據(jù)本發(fā)明的另一種實(shí)施方式，提供一種幀相關(guān)裝置，包括位移估計(jì)模塊，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)進(jìn)行位移估計(jì)，獲得該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)，包括該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系、以及位移估計(jì)不確定性參數(shù)；幀相關(guān)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述位移場(chǎng)參數(shù)確定幀相關(guān)系數(shù)，并利用所述幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)，從而獲得所述當(dāng)前時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，幀相關(guān)裝置還包括控制點(diǎn)選擇模塊，用于在當(dāng)前時(shí)刻圖像上選擇至少一個(gè)控制點(diǎn)，將該控制點(diǎn)作為當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)。在本發(fā)明的又一種實(shí)施例中，幀相關(guān)裝置還包括位移初始化模塊，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)設(shè)置初始位移。在本發(fā)明的另一種實(shí)施例中，幀相關(guān)裝置還包括插值模塊，用于根據(jù)所述位移關(guān)系，通過插值獲得當(dāng)前時(shí)刻圖像上每一像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)。本發(fā)明實(shí)施方式通過位移估計(jì)能保證進(jìn)行幀相關(guān)計(jì)算的每兩個(gè)像素點(diǎn)或體素點(diǎn)間是真正匹配的，同時(shí)，結(jié)合位移估計(jì)效果生成幀相關(guān)系數(shù)可以避免探頭快速移動(dòng)或組織運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移估計(jì)誤差對(duì)幀相關(guān)計(jì)算的影響，避免因幀相關(guān)計(jì)算導(dǎo)致圖像的模糊和拖尾現(xiàn)象。


圖I為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的超聲成像系統(tǒng)原理性示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的幀相關(guān)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式一的幀相關(guān)方法的流程示意圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式二的幀相關(guān)方法的流程示意圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行幀相關(guān)處理的示意圖；圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式三的幀相關(guān)方法的流程示意圖；圖7為圖6所示實(shí)施方式中位移初始化原理性示意圖；圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式四的幀相關(guān)方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
數(shù)字或數(shù)字化圖像，包括超聲成像的圖像等，是在顯示屏幕或打印拷貝上的具有一定外觀的小的二維點(diǎn)或三維點(diǎn)的陣列，所述點(diǎn)在二維圖像中稱為像素點(diǎn)，在三維圖像中稱為體素點(diǎn)?？梢岳斫?，當(dāng)涉及點(diǎn)的鄰域時(shí)，像素點(diǎn)的鄰域?yàn)槎S的圖像塊，而體素點(diǎn)的鄰域?yàn)槿S的長方體。為后續(xù)描述方便，本文給出如下定義(I)對(duì)應(yīng)點(diǎn)假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻圖像中的某一像素點(diǎn)的坐標(biāo)位置為(m，η)，上一時(shí)刻圖像中對(duì)應(yīng)于(m，η)的點(diǎn)則稱為該像素點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；同樣地，假設(shè)當(dāng)前時(shí)刻圖像中某一體素點(diǎn)的坐標(biāo)位置為(m,η, I),則上一時(shí)刻圖像中對(duì)應(yīng)于(m,n,l)的點(diǎn)稱為該體素點(diǎn)的對(duì)應(yīng)點(diǎn)。(2)同名點(diǎn)或匹配點(diǎn)假設(shè)上一時(shí)刻圖像與當(dāng)前時(shí)刻圖像存在位移，當(dāng)前時(shí)刻圖像中的某一像素點(diǎn)或體素點(diǎn)位移前在上一時(shí)刻圖像中的點(diǎn)稱為該像素點(diǎn)或該體素點(diǎn)的同名點(diǎn)或匹配點(diǎn)。 (3)位移場(chǎng)參數(shù)包括當(dāng)前時(shí)刻圖像中的像素點(diǎn)(X，y)或體素點(diǎn)(X，y, z)與上一時(shí)刻圖像中該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系(xmove(x, y), ymove(x, y))或(xmove(x,y,z), ymove (x, y, z), zmove (χ, y, ζ)),以及該點(diǎn)的位移估計(jì)不確定性參數(shù) Err (χ,y)或 Err (χ, y, ζ)。幀相關(guān)技術(shù)可以降低超聲圖像中的噪聲，提高圖像的對(duì)比分辨率和信噪比，從而提高超聲圖像的清晰度和可讀性，是各個(gè)超聲系統(tǒng)中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。由于不同時(shí)間的圖像具有相對(duì)獨(dú)立的噪聲，通過序列圖像的時(shí)域復(fù)合即可有效抑制噪聲，提高圖像質(zhì)量。但不同器官的運(yùn)動(dòng)程度不一樣，即使是同一個(gè)器官的相鄰兩幀圖像，不同區(qū)域的運(yùn)動(dòng)程度也不相同，采用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行幀相關(guān)后，運(yùn)動(dòng)劇烈的區(qū)域很容易產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)模糊，從而降低了圖像質(zhì)量?；诖耍景l(fā)明實(shí)施方式的總體思想是對(duì)圖像進(jìn)行位移估計(jì)，對(duì)運(yùn)動(dòng)程度不同的的幀相關(guān)程度也有所區(qū)別。例如，利用連續(xù)的相鄰兩個(gè)時(shí)刻的圖像確定圖像的相對(duì)位移，同時(shí)基于位移估計(jì)的準(zhǔn)確性生成幀相關(guān)系數(shù)，根據(jù)幀相關(guān)系數(shù)進(jìn)行幀相關(guān)運(yùn)算。這樣可以根據(jù)位移估計(jì)補(bǔ)償圖像內(nèi)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)根據(jù)圖像內(nèi)容來自動(dòng)調(diào)節(jié)相關(guān)系數(shù)，在達(dá)到抑制噪聲的同時(shí)，減弱巾貞相關(guān)帶來的運(yùn)動(dòng)模糊。本發(fā)明實(shí)施方式提供了一種超聲成像系統(tǒng)，如圖I所示，發(fā)射模塊110通過探頭120發(fā)射超聲波進(jìn)入人體，經(jīng)人體的組織反射后，被接收模塊130接收，接收的回波信號(hào)經(jīng)過信號(hào)處理環(huán)節(jié)140進(jìn)行處理得到圖像數(shù)據(jù)，然后送入幀相關(guān)裝置150進(jìn)行幀相關(guān)處理，最后由顯示模塊160進(jìn)行顯示。其中幀相關(guān)裝置150采用本發(fā)明實(shí)施方式提供的幀相關(guān)裝置，用于降低超聲成像系統(tǒng)中的噪聲，提高圖像的對(duì)比分辨率和信噪比，從而提高超聲圖像的清晰度和可讀性。如圖2所示，本發(fā)明一種實(shí)施方式提供的幀相關(guān)裝置包括位移估計(jì)模塊205，用于對(duì)所述控制點(diǎn)進(jìn)行位移估計(jì)，獲得所述控制點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)，包括控制點(diǎn)及其在上一時(shí)刻圖像中的同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系、以及所述控制點(diǎn)的估計(jì)不確定性參數(shù)；幀相關(guān)計(jì)算模塊209，用于根據(jù)所述位移場(chǎng)參數(shù)確定幀相關(guān)系數(shù)，并利用所述幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)，從而獲得所述當(dāng)前時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像。其中，利用所述幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)的方法可以是利用所述幀相關(guān)系數(shù)對(duì)上一時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像和所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)，從而獲得所述當(dāng)前時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像。
仍如圖2所示，另一種幀相關(guān)裝置的實(shí)施方式是在前述幀相關(guān)裝置實(shí)施方式的基礎(chǔ)上增加控制點(diǎn)選擇模塊201，用于在當(dāng)前時(shí)刻圖像上選擇至少一個(gè)控制點(diǎn)，將該控制點(diǎn)作為當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)。一種實(shí)施例中，控制點(diǎn)選擇模塊201包括判斷單元，用于判斷當(dāng)前時(shí)刻圖像中的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)是否都為非噪聲點(diǎn)，如果都為非噪聲點(diǎn)，則選擇該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)為控制點(diǎn)。仍如圖2所示，另一種幀相關(guān)裝置的實(shí)施方式是在前述幀相關(guān)裝置實(shí)施方式的基礎(chǔ)上增加位移初始化模塊203，用于對(duì)控制點(diǎn)選擇模塊201選擇出的控制點(diǎn)設(shè)置初始位移。再回到圖2，又一種幀相關(guān)裝置的實(shí)施方式是在上一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上增加插值模塊207，用于根據(jù)位移估計(jì)模塊205得到的位移關(guān)系，通過插值獲得當(dāng)前時(shí)刻圖像上每一像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)。應(yīng)理解，本發(fā)明幀相關(guān)裝置的實(shí)施方式還可以是上述各實(shí)施方式的簡(jiǎn)單變形。本發(fā)明實(shí)施方式還提供了實(shí)現(xiàn)上述幀相關(guān)裝置的幀相關(guān)方法，以下結(jié)合圖3-8詳 細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式提供的幀相關(guān)方法。實(shí)施方式一如圖3所示，本實(shí)施方式提供的幀相關(guān)方法的流程包括位移估計(jì)步驟S305，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)進(jìn)行位移估計(jì)，獲得該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)，包括該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系、以及位移估計(jì)不確定性參數(shù)；幀相關(guān)計(jì)算步驟S309，用于根據(jù)所述位移場(chǎng)參數(shù)確定幀相關(guān)系數(shù)，并利用幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)，從而獲得當(dāng)前時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像。其中，利用所述幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)的方法可以是利用所述幀相關(guān)系數(shù)對(duì)上一時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像和所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)，從而獲得所述當(dāng)前時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像。本實(shí)施方式基于前后相鄰兩個(gè)時(shí)刻的圖像的位移場(chǎng)參數(shù)，使幀相關(guān)程度隨位移估計(jì)的準(zhǔn)確性做自適應(yīng)的變化，從而在達(dá)到抑制噪聲的同時(shí)，減弱幀相關(guān)帶來的運(yùn)動(dòng)模糊。實(shí)施方式二 如圖4所示，本實(shí)施方式相對(duì)于前述實(shí)施方式增加了“控制點(diǎn)選擇”，是為了減小計(jì)算量和剔除不容易跟蹤的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)。該實(shí)施方式的幀相關(guān)方法的流程包括控制點(diǎn)選擇步驟S401、位移估計(jì)步驟S405、幀相關(guān)計(jì)算步驟S409?？刂泣c(diǎn)選擇步驟S401，具體而言，在當(dāng)前時(shí)刻圖像X(K)中選擇至少一個(gè)控制點(diǎn)，將該控制點(diǎn)作為位移估計(jì)步驟中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)。一種實(shí)施例中，通過預(yù)定步長在圖像X(K)中進(jìn)行采樣得到采樣點(diǎn)，該采樣點(diǎn)即為控制點(diǎn)。然而，這種方法得到的控制點(diǎn)過多，導(dǎo)致計(jì)算量很大，影響算法速度。另一種實(shí)施例是基于采樣點(diǎn)鄰域的平均亮度對(duì)采樣點(diǎn)作進(jìn)一步篩選，即對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)基于預(yù)定大小的鄰域計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)鄰域的平均亮度，若平均亮度小于給定閾值則判斷為噪聲區(qū)域或者心室大血管等管腔區(qū)域，若平均亮度大于給定閾值則判斷采樣點(diǎn)為控制點(diǎn)。這種方法雖然可以減小計(jì)算量，但受圖像增益及閾值參數(shù)的影響較大。在本發(fā)明的一種實(shí)施例中，采用如下方式選擇控制點(diǎn)根據(jù)預(yù)定步長對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像X(K)進(jìn)行采樣得到采樣點(diǎn)，預(yù)定步長可根據(jù)實(shí)驗(yàn)值設(shè)定，實(shí)施例中設(shè)定為4-10個(gè)像素大??；計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)在預(yù)定鄰域內(nèi)的均值Mean和方差STD，預(yù)定鄰域的大小可根據(jù)實(shí)驗(yàn)值設(shè)定，實(shí)施例中設(shè)定為6-10個(gè)像素；根據(jù)方差與均值的比值(即STD/Mean)和預(yù)定閾值進(jìn)行判斷，預(yù)定閾值可根據(jù)實(shí)驗(yàn)值設(shè)定，實(shí)施例中設(shè)定為(O. 5-1)之間，若該比值大于或等于預(yù)定閾值，則判定該采樣點(diǎn)為噪聲點(diǎn)，若該比值小于預(yù)定閾值，則判定該采樣點(diǎn)為控制點(diǎn)。該實(shí)施例采用STD/Mean參數(shù)進(jìn)行控制點(diǎn)選擇，由于沒有涉及圖像亮度，因此能夠去除圖像增益對(duì)閾值參數(shù)的影響。本發(fā)明的另一種實(shí)施例基于前一實(shí)施例進(jìn)行改進(jìn)，結(jié)合了上一時(shí)刻圖像的信息進(jìn)行控制點(diǎn)的選擇，判斷當(dāng)前時(shí)刻圖像中的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)是否都為非噪聲點(diǎn)，如果都為非噪聲點(diǎn)，則判定該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)為控制點(diǎn)；也就是說，在當(dāng)前時(shí)刻圖像和上一時(shí)刻圖像中同時(shí)進(jìn)行基于STD/Mean的判斷，只有在兩個(gè)時(shí)刻圖像中都沒有判斷為噪聲的點(diǎn)才被選擇為控制點(diǎn)，具體過程如下根據(jù)預(yù)定步長對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像X(K)和上一時(shí)刻圖像X(K-I)分別進(jìn)行采樣得到當(dāng)前時(shí)刻圖像X(K)的采樣點(diǎn)和上一時(shí)刻圖像X(K-I)的采樣點(diǎn)，預(yù)定步長可根據(jù)實(shí)驗(yàn)值設(shè)定，實(shí)施例中設(shè)定為4-10個(gè)像素大小；·分別在當(dāng)前時(shí)刻圖像X(K)和上一時(shí)刻圖像X(K-I)中計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)在預(yù)定鄰域內(nèi)的均值Mean和方差STD，預(yù)定鄰域的大小可根據(jù)實(shí)驗(yàn)值設(shè)定，實(shí)施例中設(shè)定為6_10個(gè)像素；根據(jù)方差與均值的比值(即STD/Mean)和預(yù)定閾值進(jìn)行判斷，預(yù)定閾值可根據(jù)實(shí)驗(yàn)值設(shè)定，實(shí)施例中設(shè)定為(O. 5-1)之間，若該比值大于或等于預(yù)定閾值，則判定該采樣點(diǎn)為噪聲點(diǎn)，若該比值小于預(yù)定閾值，則判定該采樣點(diǎn)為疑似控制點(diǎn)；根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻圖像X(K)中的疑似控制點(diǎn)的坐標(biāo)位置，判斷在上一時(shí)刻圖像X(K-I)中對(duì)應(yīng)該坐標(biāo)位置的點(diǎn)是否也是疑似控制點(diǎn)，若是，則判斷該疑似控制點(diǎn)為控制點(diǎn)，否則該點(diǎn)為非控制點(diǎn)，不處理該點(diǎn)。本實(shí)施例的另一種變形情況為根據(jù)預(yù)定步長對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像X(K)進(jìn)行采樣得到采樣點(diǎn)；計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)在預(yù)定鄰域內(nèi)的均值Mean和方差STD ;根據(jù)方差與均值的比值(即STD/Mean)和預(yù)定閾值進(jìn)行判斷；若該比值大于或等于預(yù)定閾值，則判定該采樣點(diǎn)為噪聲點(diǎn)；若該比值小于預(yù)定閾值，則，基于同樣的預(yù)定鄰域的大小計(jì)算該采樣點(diǎn)在上一時(shí)刻圖像X(K-I)中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)鄰域的均值和方差，若對(duì)應(yīng)點(diǎn)的STD/Mean大于或等于該預(yù)定閾值，貝U，該采樣點(diǎn)仍為非控制點(diǎn)；若對(duì)應(yīng)點(diǎn)的STD/Mean小于該預(yù)定閾值，則選擇該采樣點(diǎn)為控制點(diǎn)。應(yīng)理解，這里涉及的預(yù)定步長、預(yù)定鄰域大小、預(yù)定閾值均可根據(jù)實(shí)驗(yàn)值設(shè)定，或者設(shè)定為如前一實(shí)施例的范圍。本實(shí)施例及其變形情況均是基于前后相鄰兩個(gè)時(shí)刻的圖像進(jìn)行控制點(diǎn)的選擇，而不僅僅考慮當(dāng)前時(shí)刻圖像，這樣可以有效地去除探頭快速移動(dòng)等極端時(shí)引入的不規(guī)則偽影和拖尾。位移估計(jì)步驟S405，與實(shí)施方式一的步驟S305類似，具體而言，根據(jù)步驟S401選擇的當(dāng)前時(shí)刻圖像X(K)的控制點(diǎn)的集合Control (m，η)，在上一時(shí)刻圖像X(K-I)中搜索各個(gè)控制點(diǎn)Controli (i表示控制點(diǎn)序號(hào))的同名點(diǎn)Matchi (或稱匹配點(diǎn))，從而得到控制點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)，包括控制點(diǎn)與同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系、以及控制點(diǎn)的估計(jì)準(zhǔn)確性系數(shù)。假設(shè)控制點(diǎn)Controli的坐標(biāo)位置為(m, η),其同名點(diǎn)Matchi的坐標(biāo)位置為(m/ ，n')，則控制點(diǎn)與同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系為Hi = Iii' +move (m, η), η = n/ +move (m, η),其中move (m, η)為位移矢量。一種實(shí)施例中，采用如下方式進(jìn)行位移估計(jì)在得到控制點(diǎn)Contooli的鄰域Block(Controli)和對(duì)應(yīng)點(diǎn)Pi的鄰域Block(Pi)后，計(jì)算兩個(gè)鄰域Block(Controli)和Block(Pi)中各相應(yīng)像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的亮度值之差的絕對(duì)值之和(SAD，Sum of AbsoluteDifference)，對(duì)應(yīng)最小的SAD的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)即為控制點(diǎn)Controli的同名點(diǎn)Matchitl根據(jù)控制點(diǎn)Contooli的坐標(biāo)位置(假設(shè)為(m，n))和同名點(diǎn)Matchi的坐標(biāo)位置可以計(jì)算出位移矢量moveOn，η)，從而得到控制點(diǎn)與同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系。該控制點(diǎn)的位移估計(jì)不確定性參數(shù)Err設(shè)定為最小的SAD值除以Block(Controli)內(nèi)的點(diǎn)數(shù)。另一種實(shí)施例中，在得到控制點(diǎn)Controli的鄰域Block(Controli)和對(duì)應(yīng)點(diǎn)Pi的鄰域Block(Pi)后,計(jì)算這兩個(gè)鄰域內(nèi)各相應(yīng)像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的亮度差的平方和(SSD, Sumof Squared Difference),對(duì)應(yīng)最小的SSD的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)即為控制點(diǎn)Controli的同名點(diǎn)Match”同樣可以得到控制點(diǎn)與同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系。此時(shí)，該控制點(diǎn)的位移估計(jì)不確定性參數(shù)Err設(shè)定為最小的SSD值除以Bl0Ck(Contix)Ii)內(nèi)的點(diǎn)數(shù)。又一種實(shí)施例中，在得到控制點(diǎn)Controli的鄰域Block(Controli)和對(duì)應(yīng)點(diǎn)Pi的鄰域Block(Pi)后，計(jì)算這兩個(gè)鄰域的亮度分布的相關(guān)性系數(shù)Cor，公式為
權(quán)利要求
1.一種巾貞相關(guān)方法，其特征在于，包括 位移估計(jì)步驟，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)進(jìn)行相對(duì)于上一時(shí)刻圖像的位移估計(jì)，獲得該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)，包括該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系、以及位移估計(jì)不確定性參數(shù)； 幀相關(guān)計(jì)算步驟，用于根據(jù)所述位移場(chǎng)參數(shù)確定當(dāng)前時(shí)刻圖像的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的幀相關(guān)系數(shù)，并利用幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)，從而獲得當(dāng)前時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述位移估計(jì)步驟之前還包括控制點(diǎn)選擇步驟，用于在當(dāng)前時(shí)刻圖像上選擇至少一個(gè)控制點(diǎn)，將該控制點(diǎn)作為當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制點(diǎn)選擇步驟包括判斷當(dāng)前時(shí)刻圖像中的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)是否都為非噪聲點(diǎn)，如果都為非噪聲點(diǎn)，則選擇該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)為控制點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，判斷是否為非噪聲點(diǎn)并選擇控制點(diǎn)包括 根據(jù)預(yù)定步長分別對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像和所述上一時(shí)刻圖像進(jìn)行采樣得到采樣點(diǎn)； 分別在當(dāng)前時(shí)刻圖像和上一時(shí)刻圖像中對(duì)每個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算該采樣點(diǎn)的預(yù)定鄰域的均值與方差； 根據(jù)方差與均值之比值進(jìn)行判斷，若該比值大于或等于預(yù)定閾值，則判定所述采樣點(diǎn)為噪聲點(diǎn)，不進(jìn)行處理；若該比值小于預(yù)定閾值，則判定所述采樣點(diǎn)為疑似控制點(diǎn)； 根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻圖像中疑似控制點(diǎn)的坐標(biāo)位置，判斷在上一時(shí)刻圖像中對(duì)應(yīng)于該坐標(biāo)位置的點(diǎn)是否為疑似控制點(diǎn)，若是，則選擇當(dāng)前時(shí)刻圖像中疑似控制點(diǎn)為控制點(diǎn)； 或者，判斷是否為非噪聲點(diǎn)并選擇控制點(diǎn)包括 根據(jù)預(yù)定步長對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行采樣得到采樣點(diǎn)； 計(jì)算每個(gè)采樣點(diǎn)的預(yù)定鄰域的均值與方差； 根據(jù)方差與均值之比值進(jìn)行判斷，若該比值大于或等于預(yù)定閾值，則判定所述采樣點(diǎn)為噪聲點(diǎn)，不進(jìn)行處理； 若該比值小于預(yù)定閾值，則計(jì)算所述采樣點(diǎn)在上一時(shí)刻圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)的預(yù)定鄰域的均值和方差，若對(duì)應(yīng)點(diǎn)的方差與均值的比值小于所述預(yù)定閾值，則選擇所述采樣點(diǎn)為控制點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述位移估計(jì)步驟之前還包括 位移初始化步驟，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)設(shè)置初始位移。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述位移初始化步驟包括在當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行位移估計(jì)的過程中，當(dāng)前像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的初始位移設(shè)置為該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的預(yù)定鄰域內(nèi)已完成估計(jì)的若干像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移的中值或均值。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述位移估計(jì)步驟包括 根據(jù)該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的預(yù)定鄰域以及對(duì)應(yīng)點(diǎn)的預(yù)定鄰域，計(jì)算這兩個(gè)預(yù)定鄰域內(nèi)各相應(yīng)的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的亮度值之差的絕對(duì)值之和或亮度值之差的平方和； 與最小的亮度值之差的絕對(duì)值之和或亮度值之差的平方和對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)即為該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)在上一時(shí)刻圖像中的同名點(diǎn)；所述估計(jì)準(zhǔn)確性系數(shù)為所述最小的亮度值之差的絕對(duì)值之和或亮度值之差的平方和除以該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)預(yù)定鄰域內(nèi)所有像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的點(diǎn)數(shù)； 或者，所述位移估計(jì)步驟包括 根據(jù)該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的預(yù)定鄰域以及對(duì)應(yīng)點(diǎn)的預(yù)定鄰域，計(jì)算這兩個(gè)預(yù)定鄰域的 亮度分布的相關(guān)性系數(shù)，公式為
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述位移估計(jì)步驟之后和所述幀相關(guān)計(jì)算步驟之前還包括插值步驟，用于根據(jù)所述位移關(guān)系，通過插值獲得當(dāng)前時(shí)刻圖像上每一個(gè)像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述幀相關(guān)系數(shù)的確定包括所述幀相關(guān)系數(shù)是所述位移估計(jì)不確定性參數(shù)的遞減函數(shù)。
10.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述幀相關(guān)系數(shù)的確定包括根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻圖像中的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的同名點(diǎn)的亮度值之差的遞減函數(shù)、以及根據(jù)所述位移估計(jì)不確定性參數(shù)的遞減函數(shù)，得到所述幀相關(guān)系數(shù)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述幀相關(guān)系數(shù)根據(jù)如下公式得到
12.如權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述利用幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)包括利用幀相關(guān)系數(shù)對(duì)上一時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像和當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)。
13.一種幀相關(guān)裝置，其特征在于，包括 位移估計(jì)模塊，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)進(jìn)行位移估計(jì)，獲得該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)，包括該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系、以及位移估計(jì)不確定性參數(shù)； 幀相關(guān)計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述位移場(chǎng)參數(shù)確定幀相關(guān)系數(shù)，并利用所述幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)，從而獲得所述當(dāng)前時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，還包括控制點(diǎn)選擇模塊，用于在當(dāng)前時(shí)刻圖像上選擇至少一個(gè)控制點(diǎn)，將該控制點(diǎn)作為當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述控制點(diǎn)選擇模塊包括判斷單元，用于判斷當(dāng)前時(shí)刻圖像中的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)是否都為非噪聲點(diǎn)，如果都為非噪聲點(diǎn)，則選擇該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)為控制點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求13-15任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括位移初始化模塊，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)設(shè)置初始位移。
17.如權(quán)利要求13-16任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，還包括插值模塊，用于根據(jù)所述位移關(guān)系，通過插值獲得當(dāng)前時(shí)刻圖像上每一像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)。
18.如權(quán)利要求13-17任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述利用幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)包括利用幀相關(guān)系數(shù)對(duì)上一時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像和當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)。
19.一種超聲成像系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求13-16任一項(xiàng)所述的幀相關(guān)裝置。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種幀相關(guān)方法及其裝置，其中方法包括位移估計(jì)步驟，用于對(duì)當(dāng)前時(shí)刻圖像中指定的像素點(diǎn)或體素點(diǎn)進(jìn)行位移估計(jì)，獲得該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)的位移場(chǎng)參數(shù)，包括該像素點(diǎn)或體素點(diǎn)與其在上一時(shí)刻圖像中的同名點(diǎn)之間的位移關(guān)系、以及位移估計(jì)不確定性參數(shù)；幀相關(guān)計(jì)算步驟，用于根據(jù)所述位移場(chǎng)參數(shù)確定幀相關(guān)系數(shù)，并利用所述幀相關(guān)系數(shù)對(duì)所述當(dāng)前時(shí)刻圖像進(jìn)行幀相關(guān)，從而獲得所述當(dāng)前時(shí)刻圖像幀相關(guān)后的結(jié)果圖像。通過位移估計(jì)能保證進(jìn)行幀相關(guān)計(jì)算的每兩個(gè)像素點(diǎn)或體素點(diǎn)間是真正匹配的，同時(shí)，結(jié)合位移估計(jì)效果生成幀相關(guān)系數(shù)可以避免探頭快速移動(dòng)或組織運(yùn)動(dòng)時(shí)，位移估計(jì)誤差對(duì)幀相關(guān)計(jì)算的影響。
文檔編號(hào)A61B8/00GK102908163SQ20111021984
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者叢龍飛, 吉挺瀾, 冒祖華, 鄭祥作 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司