【技术实现步骤摘要】
基于超声断层成像反射图像凸目标的抗伪影特征提取方法
[0001]本专利技术涉及计算机辅助诊断、医学图像处理、超声断层成像、医学图像分析领域，更具体地，涉及一种基于超声断层成像反射图像凸目标的抗伪影特征提取方法，该方法及对应的系统，能够配合医学超声断层成像设备使用。
技术介绍
[0002]医学超声断层成像设备是一种新型的高端医学影像设备，具有非侵入、无辐射、高分辨率和高灵敏度的优点，可以用步进式扫描获得组织不同断层的信息，重建出组织的三维影像，其在乳腺癌筛查和诊断、新生儿畸形筛查和诊断、骨科诊断等领域具有重要的临床意义和巨大的应用前景，已逐渐成为超声应用领域的热点之一。其图像模态中，反射图显示了目标的结构信息，与B超图像对比，成像范围具有巨大的提升；此外，反射图像具有与B超类似的噪声和图像伪影以及其成像方法本身带来的新的伪影，这会给图像处理和图像分析带来不利影响。
[0003]另一方面，计算机辅助医学诊断在实际临床中应用广泛，其中医学图像分析是帮助医生解读医学影像中病理信息的关键技术。而在医学图像分析中，对目标，尤其是三维目标的特征提取(如二维面积、周长，三维体积、表面积等几何特征，还有灰度均值、灰度方差等灰度特征等)是一项对临床很有意义的技术，能够帮助医生了解患者病灶尺寸、评估疾病进展和治疗效果等。
技术实现思路
[0004]针对医学超声断层成像设备的医学图像分析需求，本专利技术的目的在于提供一种基于超声断层成像反射图像凸目标的抗伪影特征提取方法，其中通过对方法的整体流程设计、以及迭代条件等细...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于超声断层成像反射图像凸目标的抗伪影特征提取方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)对于一层待提取凸目标的超声断层成像反射图像，通过选择节点的方式绘制针对凸目标的初始凸壳；这些节点依次相连得到的轮廓线即为初始凸壳，所述初始凸壳包围所述超声断层成像反射图像内凸目标的对应成像；(2)根据各节点，计算所有节点的几何重心O0；然后，基于O0点、以O0点与每个节点的连线对所述初始凸壳进行划分，得到以O0点和相邻2个节点为顶点的若干个三角形；接着，对于每个三角形，按三角形内部距离O0点的远近划分为梯形分块和三角形分块，其中，三角形分块距O0点距离较近，梯形分块距O0点距离较远；然后，对每个梯形分块内的图像进行自适应阈值分割，并基于阈值设定二值像素，同时对梯形分块内的所有像素点进行二值像素填充；待分割完成后，将靠近O0点的区域内分布数量最多的二值像素中的一者记为目标表示像素，另一者记为背景表示像素；接着，对所述三角形分块填充目标表示像素；然后，基于所述初始凸壳内所有目标表示像素的像素点坐标，计算它们的几何重心O1；(3)根据各节点，记节点与O1的连线上距离O1最远的目标表示像素所在像素点为新节点，从而对所有节点进行更新；然后，进行迭代处理；在每一次迭代中，按逆时针或顺时针方向，对于每个节点，判断它是否向O1点位移；具体的，对于每一个节点，在该节点与沿时针方向相邻的下一节点的连线上，当连线经过的全部像素点中目标表示像素所占的比例r
local
小于预先设定的局部阈值t
local
时，则令该节点向O1点按预先设定的步长距离进行位移，从而更新节点；当目标表示像素所占的比例r
local
大于等于预先设定的局部阈值t
local
时，则认为节点已抵达目标表面，此时，固定该节点，同时在后续迭代过程中，停止判断它是否向O1点位移；并且，在每一次迭代完成后，判断是否满足整体停止条件；具体的，若所有相邻节点的连线上，连线经过的全部像素点中目标表示像素的比例r
entirety
大于预先设定的整体阈值t
entirety
，则停止迭代，否则继续迭代直到节点抵达O1；(4)利用线性回归方法，对所述步骤(3)处理得到的节点进行圆锥曲线拟合；然后，以节点与O1点的连线与拟合曲线的交点为采样点，对拟合得到的曲线进行点采样，得到与每个节点相对应的多个采样点；接着，对于每个节点，将它与对应的采样点两两进行加权融合，得到整形后的新节点；整形后的新节点相连得到的轮廓线在所述待提取凸目标的超声断层成像反射图像上所对应包围的区域，即为提取得到的凸目标的对应成像；所述提取得到的凸目标的对应成像，则用于后续目标特征提取。2.如权利要求1所述方法，其特征在于，待提取凸目标的超声断层成像反射图像为多层超声断层成像反射图像序列，所述方法还包括步骤(5)，该步骤(5)包括以下子步骤：(5
‑
1)基于所述步骤(4)得到的轮廓线，在这一层已获得目标轮廓线的超声断层成像反射图像的上临层图像和下临层图像上，分别绘制对应的初始凸壳以及几何重心O0’
，其中，点O0’
为点O1在上临层图像、下临层图像上的投影点；上临层图像和下临层图像的初始凸壳均与这一层已获得的目标轮廓线形状相似；对于每一个初始凸壳，初始凸壳的节点是通过对这一层已获得的目标轮廓线上的节点进行放大得到，具体的，初始凸壳的节点距离点O0’
的距离等于α0×
已获得的目标轮廓线上的相应节点距离点O1的距离，α0为预先设定的、取值大于1的常数；
然后，重复步骤(2)至步骤(4)，即可分别得到上临层图像和下临层图像的目标轮廓线，从而得到三层已获得目标轮廓线的超声断层成像反射图像；(5
‑
2)继续在多层超声断层成像反射图像序列中向上或向下获得紧邻的待处理的临层图像，根据与该待处理的临层图像相邻的三层已获得目标轮廓线的超声断层成像反射图像中距离该待处理的临层图像的远近，将这三层超声断层成像反射图像分别记为第0层、第1层和第2层，其中，第0层距离所述待处理的临层图像最近，第1层次之，第2层距离所述待处理的临层图像最远；然后，分别针对第0层、第1层和第2层，计算每一层上所有节点与几何重心的欧式距离的平均值d
ave
；其中，第0层的d
ave
记为第1层的d
ave
记为第2层的d
ave
记为接着，计算放缩系数α：然后，分别绘制该待处理的临层图像对应的初始凸壳以及几何重心O0’
，其中，点O0’
为第0层的点O1在该待处理的临层图像上的投影点；该待处理的临层图像的初始凸壳与第0层的目标轮廓线形状相似，初始凸壳的节点是通过对第0层的目标轮廓线上的节点进行放大得到，具体的，该待处理的临层图像的初始凸壳的节点距离点O0’
的距离等于α
×
第0层的目标轮廓线上的相应节点距离第0层的点O1的距离；然后，进行目标存在条件的判断，具体的：根据初始凸壳的节点，计算所有节点的几何重心O0；然后，基于O0点、以O0点与每个节点的连线对所述初始凸壳进行划分，得到以O0点和相邻2个节点为顶点的若干个三角形；接着，对于每个三角形，按三角形内部距离O0点的远近划分为梯形分块和三角形分块，其中，三角形分块距O0点距离较近，梯形分块距O0点距离较远；然后，对每个梯形分块内的图像进行自适应阈值分割，并基于阈值设定二值像素，同时对梯形分块内的所有像素点进行二值像素填充；待分割完成后，将靠近O0点的区域内分布数量最多的二值像素中的一者记为目标表示像素，另一者记为背景表示像素；接着，对所述三角形分块填充目标表示像素；然后，基于所述初始凸壳内所有目标表示像素的像素点坐标，计算它们的几何重心O1；接着，对于所述梯形分块，在梯形分块内部选择靠近O0点的部分区域作为标记区，计算标记区内全部像素点中目标表示像素所占比例r
obj
；当全部梯形分块的r
obj
均≥预先设定的阈值t
obj
时，继续执行所述步骤(3)、所述步骤(4)和所述步骤(5
‑
2)；当存在一个梯形分块的r
obj
<预先设定的阈值t
obj
时，终止对当前方向图像的处理；如此，即可完成对多层超声断层成像反射图像序列的目标提取。3.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述加权融合满足以下公式：其中，p
bnew
为整形后的节点，p
b
为整形前的节点，p
c
为对应采样点，p
center
为O1点，Δ是拉普拉斯算子；Dist
α
(p
b
，p
c
)为两点间带方向的欧氏距离，当p
b
在拟合的圆锥曲线内时，Dist
α
(p
b
，p
c
)为负，否则为正。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述步骤(3)中，r
entirety
是按以下公式计算的：式中，N表示节点总数量，节点编号由1开始沿时针方向顺次加1，n
i
表示第i个节点与第i
‑
1个节点连线上所采样的像素点的数量，m
i
表示第i个节点与第i
‑
1个节点连线上所采样的像素点是目标表示像素点的数量；并且，当第i个节点保持固定时，令m
i
＝n
i
。5.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述自适应阈值分割具体是使用大津算法；所述步骤(2)中，对于每个三角形，按三角形内部距离O0点的远近划分为梯形分块和三角形分块，具体是：对于每个三角形，对过O0点的两个三角形边取中点进行连线，从而得到梯形分块和三角形分块；所述步骤(5
‑
2)中，对于每个三角形，按三角形内部距离O0点的远近划分为梯形分块和三角形分块，具体是：对于每个三角形，对过O0点的两个三角形边取中点进行连线，得到梯形分块和三角形分块；所述步骤(5
‑
2)中，所述标记区具体是：针对某个梯形分块，将梯形形状的两腰分别四等分，在两腰上分别取距离三角形分块最近的等分点作为标记点，将两腰上的标记点进行连线，则，所述梯形分块内、且位于标记点连线与所述三角形分块之间的区域即为标记区。6.一种基于超声断层成像反射图像凸目标的抗伪影特征提取系统，其特征在于，包括：图像预处理功能模块，用于：对...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁明跃，岳征，张思源，侯文广，刘昭辉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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