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)動和超聲探頭的運(yùn)動都會改變斑點(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，提高圖像的對比分辨率。然而幀相關(guān)處理在對劇烈運(yùn)動目標(biāo)(如心臟成像中快速運(yùn)動的心肌和瓣膜)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)動模糊。當(dāng)考慮到節(jié)省存儲和計(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，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或組織運(yùn)動時(shí)，位移估計(jì)誤差對幀相關(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)刻圖像中對應(yīng)于(m，η)的點(diǎn)則稱為該像素點(diǎn)的對應(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)刻圖像中對應(yīng)于(m,n,l)的點(diǎn)稱為該體素點(diǎn)的對應(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)動劇烈的區(qū)域很容易產(chǎn)生運(yùn)動模糊，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圖像進(jìn)行位移估計(jì)，對運(yùn)動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，同時(shí)根據(jù)圖像內(nèi)容來自動調(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，接收的回波信號經(jīng)過信號處理環(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)所述位移場參數(shù)確定幀相關(guān)系數(shù)，并利用幀相關(guān)系數(shù)對所述當(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)動模糊。實(shí)施方式二 如圖4所示，本實(shí)施方式相對于前述實(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)鄰域的平均亮度對采樣點(diǎn)作進(jìn)一步篩選，即對每個(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)像素大小；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??；·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)中的對應(yīng)點(diǎn)鄰域的均值和方差，若對應(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)的同名點(diǎn)Matchi (或稱匹配點(diǎn))，從而得到控制點(diǎn)的位移場參數(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值之和(SAD，Sum of AbsoluteDifference)，對應(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)刻圖像中的對應(yīng)點(diǎn)的預(yù)定鄰域的均值和方差，若對應(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值之和或亮度值之差的平方和對應(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或組織運(yùn)動時(shí)，位移估計(jì)誤差對幀相關(guān)計(jì)算的影響。
文檔編號A61B8/00GK102908163SQ20111021984
公開日2013年2月6日 申請日期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 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司