【技术实现步骤摘要】
一种适用于超声和光声层析成像的物体边界提取方法
[0001]本专利技术属于超声层析成像以及光声层析成像
技术介绍
[0002]超声层析成像是一种新型的超声成像方式，它不仅保留了传统超声成像非侵入、无辐射、安全性好等优点，由于其独特的层析扫描的成像方式，可以提供高空间分辨率的回波图像和反映成像物体声速和衰减的定量图像。典型的超声层析成像系统使用环形超声换能器阵列检测超声信号，以合成孔径(Synthetic aperture)的方式发射发散波对物体进行成像，每个通道的阵元依次发射超声波，所有通道一起接收超声信号。这种成像方式采集次数多，数据量大，成像速度慢。使用平面波发射的方式可以在较短的时间内对整个成像区域进行扫描，大大减少采集时间，但是成像质量较差。平面波成像可通过使用多边形线阵探头代替环形阵列实现，也可通过对环形阵列施加延时，使其发射平面波实现。光声层析成像兼具光学和声学成像的优势，利用生物组织的光吸收差异，可以提供组织内部的结构和功能信息，也常常采用环形阵列检测声信号。
[0003]在超声和光声层析成像...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种适用于超声和光声层析成像的物体边界提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、根据超声层析成像或光声层析成像的需求对成像目标进行成像，通过超声换能器阵列接收超声信号或光声信号；根据不同成像方式产生的成像序列，选取特定换能器接收通道的采集信号用于后续的边界提取，其中：对于基于发散波发射的超声层析成像：选取合适的发射接收对信号用于后续的边界提取；对于光声层析成像：选取所有换能器接收通道的采集信号用于后续的边界提取；对于基于平面波发射的超声层析成像：对于基于平面波发射的超声层析成像：发射某个角度的平面波，选取换能器发射通道及其附近的换能器接收通道的采集信号用于后续的边界提取；步骤2、对步骤1选取的特定换能器接收通道的采集信号提取第一到达回波的渡越时间；步骤3、设r
rx
＝(x
rx
，z
rx
)为某个换能器接收通道所在的空间坐标，r＝(x，z)为成像目标上的反射点，c为耦合介质的声速，则由边界产生的第一到达回波的渡越时间由下式(1)、(2)或(3)表示：对于基于发散波发射的超声层析成像：式(1)中，r
tx
为发散波源的空间坐标，τ
SA
(r
tx
，r
rx
，r)为由边界产生的第一到达回波的渡越时间；对于光声层析成像：式(2)中，τ
PA
(r
rx
，r)为由边界产生的第一到达回波的渡越时间；对于基于平面波发射的超声层析成像：式(3)中，α为平面波发射角度，即平面波与线阵超声探头表面的夹角，其中，线阵超声探头为真实的线阵超声探头或由其他形状超声阵列叠加延时得到的虚拟线阵超声探头；L是线阵超声探头的孔径大小；τ
PW
(α，r
rx
，r)为由边界产生的第一到达回波的渡越时间；其中，将式(1)、(2)或(3)整理为椭圆方程的形式，代表由第一到达回波的渡越时间推导出的边界点的所有潜在位置，如下式(4)所示：Ax2+Bxz+Cz2+Dx+Ez+F＝0
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式(4)中，A
‑
F为常数；依次遍历步骤1中所选取的特定换能器接收通道，计算得到所有的初始边界点，获得初始边界点集；步骤4、对初始边界点集进行后处理，得到最终的边界检测结果，包括以下步骤：步骤401、将初始边界点集中的初始边界点分配到极坐标系下按一定角度均匀分布的M个扇形区域内；步骤402、在每个扇形区域内，对初始边界点进行空间离群值剔除，只保留距离极坐标
原点最短的初始边界点；步骤403、对离群值剔除后的离散的初始边界点作平滑去噪处理；步骤404、将平滑后的离散的初始边界点进行插值，得到的所有边界点为最终的边界检测结果。2.如权利要求1所述的一种适用于超声和光声层析成像的物体边界提取方法，其特征在于，步骤2中，对于任意一段采样长度为N的采集信号，采用以下步骤提取该采集信号的第一到达回波的渡越时间TOF：步骤201、计算每个采样点的AIC值，其中，第k个时刻采样点的AIC值AIC(k)计算公式如下式(5)所示：式(7)中，和分别为时间段[1，k]和[k+1，N]内两段采集信号的方差；步骤202、所有采样点中，基于AIC值最小的采样点所对应的时刻计算得到为第一到达回波的渡越时间TOF，如下式(6)所示：TOF＝T
s
*argmin
k
{AIC(k)}+t0ꢀꢀꢀꢀ
(6)式(8)中，T
s
为采样间隔，t0为当前采样长度为N的采集信号的起始时间。在检测之前可以抛弃信噪比较低的通道的采集信号，使用其他高信噪比通道的采集信号对缺失的通道的采...
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