高分辨率非定标三维超声波图像切片获取方法技术

高分辨率非定标三维超声波图像切片获取方法，其三维超声波图像获取系统由二维超声波图像设备与三维超声波图像数据处理系统构成，三维超声波图像数据处理系统以非定标方式构成三维图像数据，本发明专利技术采用远场补偿和二维离散余弦变换滤除斑点噪声来使三维超声波图像分辨率提高。本发明专利技术通过固定三维超声波图像数据的某个变量为常数获取三维超声波图像数据的多断层切片，使三维超声波图像数据的某个变量为其它变量的线性函数获取三维超声波图像数据的多角度切片。本发明专利技术使三维超声波图像数据的获取设备简化，本发明专利技术获得的人体检测部位深度方向多断层与多角度的切片信息是现有的二维超声波图像设备不能提供的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声波医学图像，尤其是非定标三维超声波图像切片获取方法。
技术介绍
现有的二维超声波图像设备通过一个线阵探测器向体内发出超声波脉冲并接收回波。回波的大小和时间用来产生一幅身体在扫描断面处的二维(2-D)的灰度图像(B型扫描)。但是现有的二维超声波图像设备不能提供观测人体部位深度方向多断层与多角度的切片信息，且由于受超声波的远场衰落和斑点噪声的影响，图像的分辨率较低。基于二维超声波图像设备的免提三维(3-D)超声波图像方法设备，在现有的二维超声波图像设备上增加了空间位置传感器。由线阵探测器采集一系列二维图像数据，同时空间位置传感器对探测器扫描的方向和角度定标，进而构成三维图像数据。由于需要空间位置传感器对探测器进行空间定位，其实现技术复杂，成本大幅度增加。基于二维超声波图像设备的免提三维超声波图像设备在技术方面存在三个问题。首先，位置传感器并不能精确地跟踪和检测探测器的扫描方向和角度。当用探测器放在人体胸部或腹部部位上不移动时，这时会发现取样图像仍在改变。这是因为人体胸部或腹部部位受呼吸影响是活动的。因此当任意地移动探测器的时候，位置传感器并不能给出精确的空间信息。其次，形成三维(3-D)超声波图像需要用到深度方向的远场数据，远场数据受到超声波的远场衰落和斑点噪声的影响。第三，不能提供观测人体部位多角度的切片信息。
技术实现思路
为解决现有的二维超声波图像设备不能提供观测人体部位深度方向多断层与多角度的切片信息的问题，及现有的免提三维超声波图像设备在技术方面存在的问题，本专利技术提出的三维超声波图像切片获取系统，对采集的二维超声波图像序列进行二维离散余弦变换与远场补偿，与免提三维超声波图像设备不同，本专利技术免除位置传感器，而由探测器的移动方式匀速直线运动、旋转运动或角度偏移运动，对二维图像序列空间相关位置进行软定标，进而构成含空间信息的三维图像数据。本专利技术给出三维图像数据的多角度切片方法，可获取观测部位的三维超声波图像数据的多断层和多角度切片。1.系统构成及功能本专利技术的三维超声波图像获取系统由二维超声波图像设备与三维超声波图像数据处理系统构成。三维超声波图像数据处理系统的功能是接收来自二维超声波图像设备的二维超声波图像序列，进行数据空间定标与数据处理，形成三维超声波图像数据，根据用户指令对三维超声波图像数据进行多断层、多角度切片和显示。2.三维超声波图像获取方法完成上述的系统构成后，按下列步骤可获取观测部位的三维超声波图像数据的多断层和多角度切片。步骤1数据采集与定标用户选择采样频率与选择移动方式(例如匀速直线运动)，使用探测器扫描感兴趣部位。二维超声波图像设备将采集的B型扫描图像发送给三维超声波图像数据处理系统。三维超声波图像数据系统对收到的二维超声波图像序列，根据其相关性进行空间定标。其方法是第k次采样的原始图像数据x(n1，n2，kT)与第k-1次采样的原始图像数据x(n1，n2，(k-1)T)比较，如果其平均误差小于给定阈值，则舍弃第k次采样的原始图像数据x(n1，n2，kT)，否则予以保留。这里，T为距离采样周期，由k＝1，...，K，K为采样总数。步骤2三维超声波图像数据处理三维超声波图像数据的远场补偿考虑到超声波传感器的工作环境与二维超声波图像数据流的空时分布，第k次采样的原始图像数据x(n1，n2，kT)常常不能反映真实的情况。T为距离采样周期，由用户移动探测器的速度和距离决定。k＝1，...，K，K为采样总数。三维超声波图像数据表示为如下数据模型x1(n1，n2，kT)＝x0(n1，n2，kT)+n(n1，n2，kT)(1)n(n1，n2，kT)是超声波数据的斑点噪声，超声波数据的位置与距离采样周期T有关。本专利技术解决远场衰落的方法是对式(1)中的数据x1(n1，n2，kT)进行下列运算x(n1，n2，kT)＝x1(n1，n2，kT)+En1(2)E为补偿系数，由用户确定，n1为图像的行变量步骤3三维超声波图像数据处理三维超声波图像数据去斑点噪声对于式(2)，固定离散采样时间k，仅对x(n1，n2，kT)的第1变量和第2变量进行二维离散余弦变换X(k1,k2,kT)=CΣn2=0N2-1Σn1=0N1-1x(n1,n2,kT)cos(2n1+1)k1π2N1·cos(2n2+1)k2π2N2---(3)]]>k1＝0，1，...，N1，k2＝0，1，...，N2，其中C=1N1N2,k1=0,k2=02N1N2,k1=0,k2≠0ork1≠0,k2=02N1N2,k1≠0,k2≠0---(4)]]>本专利技术算法在二维频域处理超声波数据，去除斑点噪声。设斑点噪声的最大值是T0，Y(k1，k2，kT)＝X(k1，k2，KT)-T0(5)对Y(k1，k2，kT)取二维离散余弦反变换y(n1,n2,kT)=CΣk2=0N2-1Σk1=0N1-1Y(k1,k2,kT)cos(2k1+1)n1π2N1·cos(2k2+1)n2π2N2---(6)]]>这里的C在式(4)中给出。分别对k＝1，...，K，重复上述算法，可获得经过远场补偿和去斑点噪声的三维超声波图像数据y(n1，n2，kT)。步骤4三维超声波图像数据处理超声波图像增强在二维频域，采用下列方法增强超声波图像(1)区域滤波只保留二维离散余弦变换低频部分能量及中区域的系数(低通滤波)；(2)逻辑比特分布在频域指定能量充沛的系数比特数多，其他的系数比特数少；(3)门限控制根据二维离散余弦变换系数设定门限，门限以下的系数将被删除；(4)矢量量化只保存能量集中部分的系数。步骤5三维超声波图像数据切片三维超声波图像数据多断层切片方法对由式(6)获得的三维超声波图像数据y(n1，n2，kT)，固定某一变量n1＝n10，或n2＝n20，或k＝k0可获得多断层三维超声波图像数据切片，y(n10，n2，kT)，y(n1，n20，kT)，y(n1，n2，k0T)。步骤6三维超声波图像数据切片三维超声波图像数据多角度切片方法对由式(6)获得的三维超声波图像数据y(n1，n2，kT)，使某一变量n1，或n2，或k为另一变量n1，或n2，或k的线性函数，可获得三维超声波图像数据多角度切片，如y(n1，f(n1)，kT)，y(n1，n2，f(n2)T)，y(f(k)，n2，kT)等。步骤7三维超声波数据可视化图4给出了可视化的算法流程。本文专利技术的三维超声波图像可视化系统提供了两种可视化工具。第一种是多断层切片平面切片工具，其实现方法由步骤5的三维超声波图像数据多断层切片方法给出。它可以显示用户指定的任意断层的超声波图像数据。第二种是断层切片平面切片工具，其实现方法由步骤6的三维超声波图像数据多角度切片方法给出。它可以显示用户指定的任意角度的超声波图像数据。专利技术效果本专利技术免除位置传感器而采用软定标方法构成三维超声波图像数据，使三维超声波图像数据的本文档来自技高网...

【技术保护点】
高分辨率非定标三维超声波图像切片获取方法，其特征在于，三维超声波图像获取系统由二维超声波图像设备与三维超声波图像数据处理系统构成，三维超声波图像数据处理系统以非定标方式构成三维图像数据，三维超声波图像数据处理系统对采集的二维超声波图像序列进行远场补偿，去斑点噪声与图像增强，获取三维图像数据的多断层和多角度切片数据，对三维超声波数据可视化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖扬，李红艳，胡绍海，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]