本发明专利技术公开了一种超声成像的预处理方法和模块，所述方法包括：计算步骤，用于构建一个多值矢量场；以及平滑步骤，用于对整个体数据进行平滑处理。还可包括判断步骤，用于根据体素的梯度判断它是否位于物体的表面附近，然后只对表面附近的体素进行平滑处理，对其他区域的体素只进行均值滤波处理；以及缩、放步骤，用于对扫描转换前的体数据进行缩小处理，并用于将平滑处理之后的体数据放大到原始大小。所述模块包括计算单元和平滑单元，还可包括判断单元以及缩小和放大单元。按照本发明专利技术的超声成像的预处理方法，通过计算沿表面分布的多个结点的均值，可以有效地滤除斑点噪声，达到平滑的目的。因此，这种算法可以获得平滑和细节的两全。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种图像信号的处理方法与装置，特别是涉及一种 超声成像的预处理方法与可以实现该方法模块。
技术介绍
传统的医疗影像设备只能提供人体内部的二维图像。医生们只 能凭经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状，以此"构思" 病灶与其周围组织的三维几何关系，这给治疗带来了困难。而三维 可视化技术可以由一系列二维图像重构出三维形体，并在终端显示 出来。因此不仅能得到有关成像物体直观、形象的整体概念，而且还可保存许多重要的三维信息。由于超声成像较CT、 MRI具有无创、 无电离辐射以及操作灵活等明显优势，因此超声三维成像势必会在 医学临床上得到广泛的应用，开展超声领域中的三维可视化研究显 得十分必要。目前有两种获取三维超声体数据的方法 一种是利用现有的二 维超声诊断设备，结合某种定位机械，获取一 系列空间位置已知的 二维组织超声图像，进而以离线方式获取三维体数据；另一种是利 用二维面阵探头发射金字塔形体积超声束，从而获得实时的三维体 数据。三维体数据的可视化已有比较成熟的方法，但是超声图像特有 的斑点噪声成为影响成像效果、进而制约其实际应用的重要因素。 三维超声体数据是由一系列超声图像组成的，而在超声图像形成的 过程中，距离小于波长的反射点的反射回声相互干扰，由此便形成 了斑点噪声。它的存在会掩盖图像特征，干扰观察和分析。若不对 其进行处理，而直接以这样的体数据进行三维成像，其视觉效果是无法令人接受的。预处理的目的就是对超声体数据进行滤波或平滑， 从而抑制噪声，以便在此基础上进行可视化，获得良好的成像质量， 从而发挥三维超声成像的优势。专利文献US005409007A公开了 一种用于抑制超声成像中的斑点伪 像的滤波器(Rlter to Reduce Speckle Artifact in Ultrasound Imaging),该专禾寸 提到的预处理方法简述如下对超声图像(扫描转换前，即DSC前) 的每一个像素，取以之为中心的5点菱形模板，计算这5个像素的灰度 中值，以此取代中心像素的原灰度值，如图1和图2所示。上述专利技术的缺点是不能直接用于三维，即使将其扩展到三维 并对模板尺寸进行调整，要么噪声仍很突出，要么成像结果变得模 糊，始终无法兼顾平滑和细节。因此，不能满足实际应用需要。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要克服现有技术中的这些缺点，提供一种在不 损失细节的前提下进行超声体数据平滑的方法。按照本专利技术的第一方面，提供一种超声成像预处理方法，包括 计算步骤，用于计算在以每个体素为中心的半径为R的邻域内、以当 前体素为中心的线段的均匀程度，以便从中选取N条最均匀的方向线 作为2N个切线矢量，并且从中选取一条最不均匀的方向线作为法线； 当对所有体素计算完毕后，即可得到一个多值矢量场；以及平滑步 骤，对每个体素用其法线所代表的最大不均匀度作为梯度，先对整 个梯度数据以半径为r的邻域进行一次均值滤波；若当前体素均值滤 波后的梯度小于预定阈值，则计算其邻域的灰度均值并赋给所述当 前体素；否则，沿着多值矢量场在所述当前体素位置的2N个方向上 分别行进，其中每一步后又产生2N个分支，由此生成一个树形结构， 计算树上的所有体素的灰度均值，赋给所述当前体素；所有体素计 算完毕后，即完成了整个体数据的平滑。其中2N个切线矢量为N条方 向线的两端的指向。其中R为1， r可取1或2，对于三维超声图像N为2，对于二维超声图像N为1，所述预定阈值可取分割背景与物体的经验 值。按照本专利技术第一方面的超声成像预处理方法，其中所迷方向线 的不均匀度v按照下式来计算2穴式中Go是当前体素的灰度值，G,是方向线上第/个体素的灰度值，其中 )取负数和正数分别代表方向线的两端的指向。按照本专利技术第一方面的超声成像预处理方法，可选地是还包括 判断步骤，用于根据体素的梯度判断它是否位于物体的表面附近， 然后只对表面附近的体素通过所述平滑步骤进行处理，对其他区域 的体素只进行均值滤波处理。按照本专利技术第一方面的超声成像预处理方法，可选地是还包括 缩小步骤，用于对扫描转换前的体数据进行缩小处理，然后再通过 所述计算步骤和所述平滑步骤进行处理；以及放大步骤，用于将平 滑处理之后的体数据放大到原始大小。优选地是，所述缩小步骤为对于三维超声图像，可对体数据做x y z的均值滤波，再做x . y - z的采样，其中x、 y、 Z为三个方向的缩小倍数；对于二维超声图像，可对体数据侮tx . y的均值滤波，再僻:x . y的采样，其中x和y为两个方向的缩小倍数。优选地是，所述放大步骤为对于三维超声图像，将体数据中的每个体素直接复制成x . y . z个，再做乂 . y . z的均值 滤波，其中x、 y、 z为三个方向的放大倍数；对于二维超声图像，将 体数据中的每个体素直接复制成x y个，再侮a . y的均值滤波，其 中x、 y为两个方向的放大倍数。其中缩小和放大时做均值滤波的窗 口大小可以取不同于x . y ' z或x . y的值。按照本专利技术第一方面的超声成像预处理方法，其中对于三维超 声图像，所述邻域为以每个体素为中心、以R为半径的立方体，其中R为立方体中心到表面的距离；所述方向线为以当前体素为中心并经 过半径为R的立方体邻域表面的两个体素的线段，可取13条方向线或9条方向线。对于二维超声图像，所述邻域为以每个体素为中心、以R 为半径的正方形，其中R为正方形中心到其边的距离；所述方向线为 以当前体素为中心并经过半径为R的正方形邻边的两个体素的线段， 共有4条方向线。按照本专利技术的第二方面，提供一种超声成像预处理才莫块，包括 计算单元，用于计算在以每个体素为中心的半径为R的邻域内、以当 前体素为中心的线段的均匀程度，以便从中选取N条最均匀的方向线 作为2N个切线矢量，并且从中选取一条最不均匀的方向线作为法线； 当对所有体素计算完毕后，即可得到一个多值矢量场；以及平滑单 元，对每个体素用其法线所代表的最大不均匀度作为梯度，先对整 个梯度数据以半径为r的邻域进行一次均值滤波；若当前体素均值滤 波后的梯度小于预定阈值，则计算其邻域的灰度均值并赋给所迷当 前体素；否则，沿着多值矢量场在所述当前体素位置的2N个方向上 分别行进，其中每一步后又产生2N个分夫，由此生成一个树形结构， 计算树上的所有体素的灰度均值，赋给所迷当前体素；所有体素计 算完毕后，即完成了整个体数椐的平滑。其中2N个切线矢量为N条方 向线的两端的指向。其中R为1， r可取1或2，对于三维超声图像N为2， 对于二维超声图像N为1，所述预定阈值可取分割背景与物体的经验 值。按照本专利技术第二方面的超声成像预处理方法，其中所述方向线 的不均匀度V按照下式来计算式中G。是当前体素的灰度值，^是方向线上第J个体素的灰度值，其中 J取负数和正数分别代表方向线的两端的指向。按照本专利技术第二方面的超声成像预处理才莫块，可选地是还包括 判断单元，用于根据体素的梯度判断它是否位于物体的表面附近， 然后只对表面附近的体素通过所迷平滑单元进行处理，对其他区域 的体素只进行均值滤波处理。按照本专利技术笫二方面的超声成像预处理^=莫块，可选地是还包括 缩小单元，用于对扫描转换前的体数据进行缩小处理，然后再由所述计算单元和本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超声成像预处理方法，其特征在于，包括以下步骤：计算步骤，用于计算在以每个体素为中心的半径为Ｒ的邻域内、以当前体素为中心的线段的均匀程度，以便从中选取Ｎ条最均匀的方向线作为２Ｎ个切线矢量，并且从中选取一条最不均匀的方向线作为法线；当对所有体素计算完毕后，即可得到一个多值矢量场；以及平滑步骤，对每个体素用其法线所代表的最大不均匀度作为梯度，先对整个梯度数据以半径为ｒ的邻域进行一次均值滤波；若当前体素均值滤波后的梯度小于预定阈值，则计算其邻域的灰度均值并赋给所述当前体素；否则，沿着多值矢量场在所述当前体素位置的２Ｎ个方向上分别行进，其中每一步又产生２Ｎ个分支，由此生成一个树形结构，计算树上的所有体素的灰度均值，赋给所述当前体素；所有体素计算完毕后，即完成了整个体数据的平滑。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：田勇，姚斌，胡勤军，
申请(专利权)人：深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]
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