專利名稱:超聲圖像的實(shí)時(shí)放大方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)超聲圖像的實(shí)時(shí)放大方法。
背景技術(shù):
超聲圖像放大在醫(yī)生對(duì)細(xì)節(jié)的診斷中起著重要的作用。目前,大部分超聲成像系統(tǒng)對(duì)于放大功能主要基于圖像后處理,即根據(jù)用戶選擇的感興趣區(qū)域,通過圖像處理來進(jìn)行放大。從工作流程上來講,用戶得先按下“zoom”,此時(shí)出現(xiàn)一個(gè)感興趣區(qū)域框,用戶可以 通過移動(dòng)魔球來改變感興區(qū)域框的位置,從而在主界面上顯示被放大的圖像。被放大的圖像可能是彈出式的,也有可能是被放大圖像出現(xiàn)在主圖對(duì)應(yīng)的位置等等。但是,由于被放大的圖像和主圖共用一個(gè)原始數(shù)據(jù)源,被放大圖像只是主圖感興趣區(qū)域內(nèi)的局部圖像后處理放大,感興趣區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)的掃描線數(shù)和采樣點(diǎn)數(shù)有限,被放大的圖像使用有限的數(shù)據(jù)信息插值得到放大的圖像,這種情況下放大圖像質(zhì)量不是太高。
后來有人提出對(duì)主圖像和放大圖像在IQ域上采取不同的處理,例如對(duì)被放大的圖像在做包絡(luò)檢測(cè)之前做橫向或軸向的插值而不損失幀頻。這種方法主圖和被放大圖還是共用同樣的原始數(shù)據(jù),并沒有提高被放大區(qū)域的信息量。
為了改善放大圖像質(zhì)量,有人提出“實(shí)時(shí)聲放大”的方法,就是在前端根據(jù)用戶選擇的感興趣區(qū)域的大小,讓感興趣區(qū)域的掃查線數(shù)和采樣點(diǎn)數(shù)盡可能多,這樣感興趣區(qū)域內(nèi)的原始信息量大大增加,被放大的圖像就會(huì)具有較高的空間分辨率和對(duì)比度。采取這增加線密度和采樣點(diǎn)數(shù)的方法有時(shí)并不足以能夠提高被放大圖像的質(zhì)量,因?yàn)楹芏嗲闆r下,不論是采樣線還是采樣點(diǎn)已經(jīng)到達(dá)過采樣的程度,再增加線和點(diǎn)已經(jīng)不能提高圖像質(zhì)量了。對(duì)于主圖和被放大圖的顯示,目前大致有兩種情況1.只對(duì)感興趣區(qū)域進(jìn)行掃查,看不到主圖或者主圖不能實(shí)時(shí)顯示;2.采取非均勻線密度采樣的方法實(shí)現(xiàn)主圖和被放大圖的顯示,對(duì)于非放大區(qū)域,采用低密度采樣(包括橫向和軸向);對(duì)于放大區(qū)域,采取高密度采樣(包括橫向和軸向)。主圖放大區(qū)域的顯示用放大區(qū)域高密度采樣的數(shù)據(jù)經(jīng)過橫向和軸向抽取后顯示在主圖上。采用這種方法,放大區(qū)域和非放大區(qū)域共用一幀,沒法從整個(gè)成像鏈路上對(duì)主圖和被放大圖進(jìn)行單獨(dú)控制。一旦放大區(qū)域和非放大區(qū)域采用了不同的控制參數(shù),放大區(qū)和非放大區(qū)圖像的配準(zhǔn)也是個(gè)問題。對(duì)于目前的圖像放大技術(shù)來說,如果主圖的壓縮前動(dòng)態(tài)范圍大,而感興趣區(qū)域內(nèi)的壓縮前的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍小,并且感興趣區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采用和主圖一樣的壓縮方法,放大的圖像灰階范圍必定很小,不利于呈現(xiàn)感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像細(xì)節(jié)??偨Y(jié)一下,目前使用的超聲圖像放大方法存在如下問題
(I)在主圖和被放大圖像同時(shí)顯示的情況下,共用同一原始數(shù)據(jù)源,放大主要是中端或者后端的插值等處理將圖像放大到指定的倍數(shù),這樣方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單,但降低了被放大圖像的質(zhì)量,不利于細(xì)節(jié)診斷;(2)利用實(shí)時(shí)聲放大技術(shù)對(duì)超聲圖像進(jìn)行放大,目前采取的增加采樣線和采樣點(diǎn)的方法不能有效的提高放大圖像的質(zhì)量,因?yàn)樵诤芏嗲闆r下采樣點(diǎn)和采樣線都已經(jīng)過采樣了。采取放大區(qū)和非放大區(qū)非均勻線掃查方式,放大區(qū)和非放大區(qū)不能從整個(gè)成像鏈路上進(jìn)行單獨(dú)控制。因?yàn)橹鲌D利用了放大圖的高密信息,主圖上放大區(qū)域的前端和放大區(qū)域的前端掃查和數(shù)據(jù)鏈路是共享的。(3)如果主圖的壓縮前動(dòng)態(tài)范圍大,而感興區(qū)內(nèi)的壓縮前的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍小,并且感興區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)采用和主圖一樣的壓縮方法,放大的圖像動(dòng)態(tài)范圍必定很小,無法呈現(xiàn)感興趣區(qū)域內(nèi)的圖像細(xì)節(jié)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供對(duì)主圖像和放大圖像分別進(jìn)行獨(dú)立掃查并且在成像鏈路處理上也分別獨(dú)立控制的超聲圖像實(shí)時(shí)放大方法,該放大方法能夠提高放大圖像的質(zhì)量,并且該放大方法還采用感興趣區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法以擴(kuò)展灰階的動(dòng)態(tài)范圍,實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域內(nèi)圖像細(xì)節(jié)的呈現(xiàn)。 為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案超聲圖像的實(shí)時(shí)放大方法,包括在主圖像上出現(xiàn)能夠移動(dòng)的感興趣區(qū)域框,得到對(duì)應(yīng)于所述感興趣區(qū)域框的放大圖像,所述主圖像的超聲掃查和所述放大圖像的超聲掃查是相互獨(dú)立的,所述主圖像的掃查成像鏈路處理和所述放大圖像的掃查成像鏈路處理也是相互獨(dú)立的,在所述放大圖像的掃查成像鏈路處理上,采用了所有能提高所述放大圖像分辨率和對(duì)比度的處理方式,該處理方式包括發(fā)射控制方式、接收控制方式、信號(hào)中處理方式、圖像后處理方式,所述發(fā)射控制方式包括控制發(fā)射波形、發(fā)射電壓、發(fā)射焦點(diǎn)、發(fā)射孔徑或發(fā)射線密度,所述接收控制方式包括控制前放增益、A/D采樣率、接收孔徑、接收線密度或波束合成,所述信號(hào)中處理方式包括控制增益、解調(diào)或?yàn)V波,所述圖像后處理方式包括所述主圖像上所述感興趣區(qū)域框內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法,在該壓縮方法中,設(shè)定所述主圖像上感興趣區(qū)域框中的數(shù)據(jù)在壓縮前分布在Df D2段,并且所述主圖像上該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的灰階的動(dòng)態(tài)范圍為Gf G2,則所述放大圖像上該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的擴(kuò)展灰階的動(dòng)態(tài)范圍為GmilTGmax,
Gmin = max(kl*Gl,0)
Gmax = min(k2*G2,255)
其中kl〈l k2>l,所述放大圖像上DfD2段數(shù)據(jù)的壓縮曲線
C(x) = A +B* log(l + x),X指所述Df D2段數(shù)據(jù)的值,C(X)指壓縮后的灰階值
J_ °mm *log(l + iJ2)-Gmax*log(I + Jl)Omm -Omjll
log(I + D2) - log(I + £)1)log(I+ £)2)-log( I + £)1) °
進(jìn)一步地,所述感興趣區(qū)域框具有處于所述主圖像內(nèi)的第一移動(dòng)位置和脫離所述主圖像的第二移動(dòng)位置,在所述感興趣區(qū)域框處于第一移動(dòng)位置時(shí),只顯示所述放大圖像,或同時(shí)顯示所述主圖像和所述放大圖像;在所述感興趣區(qū)域框處于第二移動(dòng)位置時(shí),只顯示所述主圖像。更進(jìn)一步地,在同時(shí)顯示所述主圖像和所述放大圖像時(shí),所述主圖像的超聲掃查和所述放大圖像的超聲掃查是依次交替進(jìn)行的。
由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用,本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)主圖像和放大圖像采用相互獨(dú)立的超聲掃查控制以及掃查成像鏈路處理,這樣不僅僅能提高放大圖像的采樣線密度和采樣率,而且在整個(gè)成像鏈路上,所有能提高放大圖像分辨率和對(duì)比度的參數(shù)和信號(hào)處理全部可以應(yīng)用于放大圖像上,這樣相比于目前的利用圖像后處理插值或前端增加采樣線和采樣點(diǎn)來提高放大圖像質(zhì)量的方法比,能更全面、更有效、更大限度地提高放大圖像的質(zhì)量。還采用感興趣區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法將感興趣區(qū)域內(nèi)的信息以擴(kuò)展后的動(dòng)態(tài)范圍呈現(xiàn)出來,能夠看到更多的放大圖像細(xì)節(jié)。
附圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖;
附圖2為本發(fā)明中感興趣區(qū)域的擴(kuò)展灰階顯示示意 附圖3為本發(fā)明的放大模式工作流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖來進(jìn)一步闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。一種超聲圖像的實(shí)時(shí)放大方法,包括在主圖像上出現(xiàn)能夠移動(dòng)的感興趣區(qū)域框,得到對(duì)應(yīng)于感興趣區(qū)域框的放大圖像,主圖像的超聲掃查和放大圖像的超聲掃查是相互獨(dú)立的,在進(jìn)入zoom模式,主圖的掃查時(shí)序和放大區(qū)域(感興趣區(qū)域)的掃查時(shí)序能夠完全獨(dú)立控制,用Sm—表征主圖一巾貞的掃查,用Sz_表征放大區(qū)域一巾貞的掃查,在simultaneous模式,醫(yī)生想同時(shí)看到實(shí)時(shí)的主圖和放大圖,則采用交替掃查的方式
SS S S S S …
main zoom main zoom main zoom>
這樣的掃查時(shí)序可以任意組合,醫(yī)生根據(jù)需求來組合,比如,醫(yī)生只想用主圖做參考圖像(Main reference),主要看放大圖,這樣掃查時(shí)序可以變?yōu)?br>
SSSSSS …
main zoom zoom zoom zoom zoom
如果醫(yī)生只想看被放大的圖像(zoom only),掃查時(shí)序可以變?yōu)镾SSSSS …
zoom zoom zoom zoom zoom zoom
設(shè)置放大模式,根據(jù)醫(yī)生的設(shè)置選擇合適的掃查時(shí)序。在zoom only模式下,顯示模式為單顯模式,只顯示放大圖像。一旦退出zoom模式,掃查時(shí)序回復(fù)為正常的主圖掃查時(shí)序
SSSSSS …
Umain,umain,k^niain umain,k^niain umainJ
以上S代表掃查,適用于所有的二維掃查模式。主圖像的掃查成像鏈路處理和放大圖像的掃查成像鏈路處理也是相互獨(dú)立的,對(duì)于放大區(qū)域,醫(yī)生希望看到高質(zhì)量的放大圖像細(xì)節(jié),因此對(duì)于放大區(qū)域,不僅僅是提高線密度和采樣率(采樣點(diǎn)數(shù)),在整個(gè)成像鏈路上,所有能提高被放大區(qū)域圖像分辨率和對(duì)比度的參數(shù)和信號(hào)處理全部可以應(yīng)用于被放大圖像。在圖I中,當(dāng)用戶按下zoom后,系統(tǒng)進(jìn)入zoom模式,此時(shí)前端根據(jù)用戶的設(shè)置(選用simultaneous模式)交替掃查主圖巾貞和放大圖幀,兩路掃查完全獨(dú)立,信號(hào)鏈路上的參數(shù)和算法處理也是獨(dú)立的,前端發(fā)射控制對(duì)于主圖像和放大圖像可以設(shè)置不同的發(fā)射波形、發(fā)射電壓、發(fā)射焦點(diǎn)控制、發(fā)射孔徑或發(fā)射線密度等;接收控制對(duì)于主圖像和放大圖像可以設(shè)置不同的前放增益、A/D采樣率、接收孔徑、接收線密度或波束合成的方法等;信號(hào)中處理可以設(shè)置不同的增益、不同的解調(diào)控制、濾波設(shè)置或中處理算法;圖像后處理也可設(shè)置不同的參數(shù)和算法等。主圖對(duì)應(yīng)的模式和放大模式伴隨整個(gè)成像鏈路,這樣能在整個(gè)鏈路上設(shè)置不同的參數(shù)和算法。主幀和放大幀經(jīng)過發(fā)射控制、接收控制、信號(hào)中處理、圖像后處理后形成各自的圖像在顯示器上顯示。下面給出掃查成像鏈路處理的具體實(shí)施例降低主圖線密度,增加放大區(qū)域的線密度,提高放大圖像質(zhì)量的同時(shí)保持幀頻,被放大區(qū)域掃查可以采取更高的發(fā)射頻率和不同的發(fā)射波形,信號(hào)中處理時(shí),根據(jù)發(fā)射頻率對(duì)主圖像和放大圖像做相應(yīng)的解調(diào)處理,這樣被放大區(qū)域的圖像橫縱向分辨率會(huì)更好,從而獲取高分辨率的感興趣區(qū)域內(nèi)的放大圖像,放大區(qū)域和主圖采用不同發(fā)射焦點(diǎn)控制機(jī)制,使得感興趣區(qū)域內(nèi)的焦點(diǎn)控制更精細(xì),放大區(qū)域小的情況下可以采取自適應(yīng)的波束合成方法,提高圖像的分辨率和對(duì)比度,基于感興趣區(qū)域的數(shù)據(jù)量,中處理放大區(qū)域可以給出更優(yōu)可能耗時(shí)的解調(diào)濾波器,給放大區(qū)域應(yīng)用圖像處理自動(dòng)優(yōu)化算法,提高放大圖像的對(duì)比度。上述的成像鏈路處理適用于所有的二維掃查模式。上面只是給了一些具體實(shí)施的例子,從超聲成像整個(gè)鏈路上,從發(fā)射到最終顯示,根據(jù)不同的應(yīng)用能夠提高放大圖像質(zhì)量的參數(shù)和方法可以應(yīng)用到放大區(qū)域的圖像上從而方便醫(yī)生看到好的圖像細(xì)節(jié)。在放大圖像的圖像處理中,本發(fā)明給出了一種主圖像上感興趣區(qū)域框內(nèi)數(shù)據(jù)依賴 的壓縮方法。由于主圖像的壓縮前動(dòng)態(tài)范圍大,而感興趣區(qū)域內(nèi)的壓縮前的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍小,如果感興趣區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采用和主圖一樣的壓縮方法,放大的圖像動(dòng)態(tài)范圍必定很小,如圖2的左圖所示為主圖的壓縮曲線,感興趣區(qū)域在壓縮前的數(shù)據(jù)分布在DfD2段,如果采用和主圖像一樣的壓縮方法,該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的灰階的動(dòng)態(tài)范圍Gf G2很小,這樣放大后的圖像對(duì)比度和層次感不強(qiáng),不利于細(xì)節(jié)診斷,因此對(duì)放大區(qū)域采取基于數(shù)據(jù)的壓縮曲線以實(shí)現(xiàn)感興趣區(qū)域動(dòng)態(tài)范圍的擴(kuò)展。將DfD2在去除一定噪聲的情況下映射到Gmin Gmax, Gmin和Gmax按如下方式確定
Gmin = max(kl*Gl,0)
Gmax = min(k2*G2,255)
其中kl〈l k2>l, kl和k2可以根據(jù)不同的應(yīng)用進(jìn)行設(shè)置。然后給出一個(gè)壓縮曲線模型C(x) = A +B* log(l + X),如圖2的右圖所示,其中明(1 + D2)-Gmax*l0g(l + Dl)
權(quán)利要求
1.超聲圖像的實(shí)時(shí)放大方法,包括在主圖像上出現(xiàn)能夠移動(dòng)的感興趣區(qū)域框,得到對(duì)應(yīng)于所述感興趣區(qū)域框的放大圖像,其特征在于所述主圖像的超聲掃查和所述放大圖像的超聲掃查是相互獨(dú)立的,所述主圖像的掃查成像鏈路處理和所述放大圖像的掃查成像鏈路處理也是相互獨(dú)立的,在所述放大圖像的掃查成像鏈路處理上,采用了所有能提高所述放大圖像分辨率和對(duì)比度的處理方式,該處理方式包括發(fā)射控制方式、接收控制方式、信號(hào)中處理方式、圖像后處理方式,所述發(fā)射控制方式包括控制發(fā)射波形、發(fā)射電壓、發(fā)射焦點(diǎn)、發(fā)射孔徑或發(fā)射線密度,所述接收控制方式包括控制前放增益、A/D采樣率、接收孔徑、接收線密度或波束合成,所述信號(hào)中處理方式包括控制增益、解調(diào)或?yàn)V波,所述圖像后處理方式包括所述主圖像上所述感興趣區(qū)域框內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法,在該壓縮方法中,設(shè)定所述主圖像上感興趣區(qū)域框中的數(shù)據(jù)在壓縮前分布在Df D2段,并且所述主圖像上該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的灰階的動(dòng)態(tài)范圍為Gf G2,則所述放大圖像上該Df D2段數(shù)據(jù)壓縮后的擴(kuò)展灰階的動(dòng)態(tài)范圍為Gmi^Gmax, Gmin = max(kl*Gl,0) Gmax = min(k2*G2,255) 其中kl〈l k2>l,所述放大圖像上DfD2段數(shù)據(jù)的壓縮曲線 C(x) = A +B* log(l + X),X指所述Df D2段數(shù)據(jù)的值,C(X)指壓縮后的灰階值_ Qmitl *log( I + D2) - O max* log( I + Dl)Hlog( I + £)2) — log(l + Z)l)log( I + £)2) - log( I+£)1)
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲圖像的實(shí)時(shí)放大方法,其特征在于所述感興趣區(qū)域框具有處于所述主圖像內(nèi)的第一移動(dòng)位置和脫離所述主圖像的第二移動(dòng)位置,在所述感興趣區(qū)域框處于第一移動(dòng)位置時(shí),只顯示所述放大圖像,或同時(shí)顯示所述主圖像和所述放大圖像;在所述感興趣區(qū)域框處于第二移動(dòng)位置時(shí),只顯示所述主圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲圖像的實(shí)時(shí)放大方法,其特征在于在同時(shí)顯示所述主圖像和所述放大圖像時(shí),所述主圖像的超聲掃查和所述放大圖像的超聲掃查是依次交替進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明公開了超聲圖像的實(shí)時(shí)放大方法,其中主圖像和放大圖像采用相互獨(dú)立的超聲掃查控制以及掃查成像鏈路處理,這樣不僅僅能提高放大圖像的采樣線密度和采樣率,而且在整個(gè)成像鏈路上,所有能提高放大圖像分辨率和對(duì)比度的參數(shù)和信號(hào)處理全部可以應(yīng)用于放大圖像上,這樣相比于目前的利用圖像后處理插值或前端增加采樣線和采樣點(diǎn)來提高放大圖像質(zhì)量的方法比,能更全面、更有效、更大限度地提高放大圖像的質(zhì)量。還采用感興趣區(qū)域內(nèi)數(shù)據(jù)依賴的壓縮方法將感興趣區(qū)域內(nèi)的信息以擴(kuò)展后的動(dòng)態(tài)范圍呈現(xiàn)出來,能夠看到更多的放大圖像細(xì)節(jié)。
文檔編號(hào)G06T3/40GK102682421SQ20121006604
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月14日
發(fā)明者吳方剛 申請(qǐng)人:飛依諾科技(蘇州)有限公司