基于變頻的基波/諧波融合與空間復(fù)合相結(jié)合的成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)用超聲波成像領(lǐng)域，特別涉及一種基于變頻的基波/諧波融合與空間復(fù)合相結(jié)合的成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)用超聲影像技術(shù)因其安全性、實時性、無侵入傷害性、費用低廉等優(yōu)點，在臨床診斷與治療中得到了非常廣泛的應(yīng)用，其中，組織諧波成像THI (tissue harmonic image)技術(shù)相比于傳統(tǒng)基波成像具有軸向、側(cè)向分辨力高，可消除近場偽像和旁瓣干擾的優(yōu)點。但諧波信號具有非線性特性，其能量隨深度增加而增強，達到一定深度以后又會隨深度而逐漸衰減，所以THI在近場和遠場信噪比較低，圖像質(zhì)量較差。
[0003]在2013年7月17日公開的中國發(fā)明專利公布CN103202713A中描述了一種醫(yī)用超聲基波和諧波融合的圖像優(yōu)化方法，其利用紋理分析和歸一化協(xié)方差系數(shù)的方法，利用紋理因子和歸一化系數(shù)衡量兩者圖像質(zhì)量從而決定兩者權(quán)值，把基波信號和組織諧波信號進行融合成像。該方法克服了超聲基波圖像分辨率低、偽像、旁瓣干擾等因素導(dǎo)致的圖像質(zhì)量下降及組織諧波圖像近場和遠場信噪比低的問題。但該發(fā)明所述方法側(cè)重于基波與諧波融合成像的實現(xiàn)，與傳統(tǒng)超聲圖像相比，得到的圖像同樣存在斑點噪聲、聲影等問題，尤其是使用較低頻率的基波信號，會使圖像的斑點噪聲更為顯著，不利于進行融合成像。
[0004]空間復(fù)合成像技術(shù)對超聲成像中的斑點噪聲有明顯改善作用。斑點噪聲是人體軟組織對超聲波的背向散射而在圖像上產(chǎn)生“米粒狀”不規(guī)則的斑點，降低了圖像的空間分辨率和對比分辨率，使組織解剖結(jié)構(gòu)變得模糊不清。應(yīng)用空間復(fù)合成像技術(shù)，可顯著降低斑點噪聲的影響，提高圖像的清晰度和可讀性。
[0005]因此，設(shè)計一種超聲基波和諧波融合成像與空間復(fù)合成像相結(jié)合的成像方法，將兩種成像方式的優(yōu)點結(jié)合起來，使醫(yī)生得到的圖像更為清晰、準確，具有重要的臨床意義。但在實際應(yīng)用中使用較多的是采用兩種頻率交替發(fā)射來分別得到基波和諧波圖像，若與空間復(fù)合成像技術(shù)結(jié)合，則每次發(fā)射時頻率不同，發(fā)射偏角也將改變。以CN103202713A公布的歸一化協(xié)方差系數(shù)融合方法為例，計算歸一化協(xié)方差系數(shù)要求兩幀圖像必須具有相同發(fā)射頻率與偏角，這里以三個偏角(Qci, θρ θ2)的空間復(fù)合進行簡要說明，Dh(fs，Θ)為一幀掃描數(shù)據(jù):DJf1，θο)』^，日入眺，02)、D3(f2，0。)、04況，日從的，02)』6況，θ0)……。其中發(fā)射頻率4與匕交替切換，發(fā)射偏角Θ O，0P 92也同時順序切換，具有相同頻率與偏角的圖像將間隔6次發(fā)射(6幀圖像)出現(xiàn)，由于人體組織的自身運動(心跳、呼吸)，過長的間隔時間使得組織在圖像中的位置差異過大，圖像相關(guān)性大幅降低，造成融合失敗。因此，需要設(shè)計全新的頻率、偏角發(fā)射轉(zhuǎn)換時序以及能結(jié)合兩種成像技術(shù)的處理流程才能實現(xiàn)在變頻基波與諧波融合情況下的空間復(fù)合成像。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中基波/諧波圖像融合成像中圖像斑點噪聲大的問題，提供一種可有效降低圖像中斑點噪聲的基于變頻的基波/諧波融合與空間復(fù)合相結(jié)合的成像方法，包含如下步驟:
[0007](I)設(shè)定N個掃描偏角Θ i進行循環(huán)掃描，其中N為I以上的奇數(shù)，N通?？蔀?、5或7，i為O以上小于N的自然數(shù)，將N個掃描偏角Θ i依次掃描一次為一個掃描遍歷。
在每個掃描遍歷中，以諧波掃描為起始，分別采用預(yù)設(shè)發(fā)射頻率f\、4進行諧波、基波交叉切換掃描，每掃描一幀切換一次掃描偏角，得到掃描數(shù)據(jù)Dh(fs，Θ J，其中;^為諧波掃描頻率，f2為基波掃描頻率，h為O以上自然數(shù)，s為I或2。
[0008](2)針對每幀掃描數(shù)據(jù)進行基波/諧波圖像處理:
其中對發(fā)射頻率為的諧波掃描數(shù)據(jù)采用2 X f i的解調(diào)頻率，保留其中諧波部分，經(jīng)過正交解調(diào)、低通濾波、包絡(luò)檢測、log壓縮處理得到諧波圖像THI ( Θ D。
[0009]其中對發(fā)射頻率為f2的基波掃描數(shù)據(jù)采用f2為解調(diào)頻率，保留其中基波部分，經(jīng)過正交解調(diào)、低通濾波、包絡(luò)檢測、log壓縮處理得到基波圖像FI ( Θ P。
[0010](3)對基波/諧波圖像進行融合預(yù)處理，即諧波圖像THI ( Θ i)和基波圖像FI ( Θ P分別乘以對應(yīng)的諧波權(quán)值曲線Wthi和基波權(quán)值曲線Wfi;其中諧波圖像THI ( Θ i)還乘以幅值調(diào)整系數(shù)α，α的取值為0.3-0.8之間，優(yōu)選為0.5，其用于限制諧波圖像的最大幅值范圍。
[0011](4)分別根據(jù)諧波圖像ΤΗΙ( Θ J和基波圖像FI( Θ j)的偏角值選擇掃描轉(zhuǎn)換處理參數(shù)對諧波圖像或基波圖像做掃描轉(zhuǎn)換處理，得到轉(zhuǎn)換后諧波圖像TS(Qi)和轉(zhuǎn)換后基波圖像FS ( Θ P，轉(zhuǎn)換時，通過橫向與縱向兩次插值將諧波圖像THI ( Θ J和基波圖像FI ( Θ P從直角坐標系轉(zhuǎn)換到極坐標系得到轉(zhuǎn)換后諧波圖像TS ( Θ J和轉(zhuǎn)換后基波圖像FS ( Θ P，圖像在極坐標系中的位置由掃描轉(zhuǎn)換處理參數(shù)決定。
[0012](5)將帶有偏角的轉(zhuǎn)換后諧波圖像TS( Θ J和轉(zhuǎn)換后基波圖像FS( Θ j)進行融合、空間復(fù)合得到空間復(fù)合圖像FSC。
[0013]進一步的，步驟(5)中，將帶有偏角的諧波圖像TS(Qi)和基波圖像FS(Qi)進行融合采用如下步驟:
(5-1)設(shè)立轉(zhuǎn)換圖像緩存，第一幀轉(zhuǎn)換后圖像到來時存入轉(zhuǎn)換圖像緩存不做處理。
第K幀轉(zhuǎn)換后圖像到來時與轉(zhuǎn)換圖像緩存中存儲的圖像疊加得到融合圖像I ( Θ卩Θ P并輸出，隨后將本次到來的轉(zhuǎn)換后圖像存入轉(zhuǎn)換圖像緩存替換原數(shù)據(jù)，其中K為2以上自然數(shù)，1、j為O以上小于N的自然數(shù)。
[0014](5-2)設(shè)立融合圖像緩存，前N-1幀融合圖像Ι(θ” Θ」)到來時，根據(jù)其掃描偏角組合(Θ i，Θ j)的不同而分別存入融合圖像緩存相應(yīng)位置不做處理，第N幀融合圖像Ι( θ ρ0j)存入融合圖像緩存后，將融合圖像緩存中的N個融合圖像Ι(θρ θρ進行疊加得到第一幀空間復(fù)合圖像FSCtl輸出，由于每幀掃描均會切換一次掃描偏角，因此每幀融合圖像包含兩個不同的掃描偏角圖像，由于掃描偏角為循環(huán)切換，因此融合圖像中的掃描偏角組合與掃描偏角數(shù)相同，共有N種。
[0015](5-3)自第Ν+1幀融合圖像Ι( Θ i，Θ j)到來開始，每幀新到融合圖像Ι( θ ^ θ ρ根據(jù)其掃描偏角組合(Θ卩θ p存入融合圖像緩存并替換該位置原有數(shù)據(jù)；每幀新到融合圖像Ι(Θρ θρ存入融合圖像緩存后，將融合圖像緩存中的N幀融合圖像Ι(θρ θρ進行疊加形成新的空間復(fù)合圖像FSC輸出。
[0016]進一步的，還包括將得到的空間復(fù)合圖像FSC乘以幅值調(diào)整系數(shù)β的步驟，其中β的取值為0.3-0.8之間，優(yōu)選為0.5，其用于限制所述空間復(fù)合圖像FSC的最大幅值范圍。
[0017]進一步的，步驟(3)中，諧波權(quán)值曲線Wthi在考慮組織衰減系數(shù)及發(fā)射頻率的前提下由諧波能量隨掃描深度衰減曲線插值得出，基波權(quán)值曲線Wfi由公式W FI = (1-W THI)得出。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供的基于變頻的基波/諧波融合與空間復(fù)合相結(jié)合的成像方法具有如下效果:1.通過結(jié)合空間復(fù)合成像技術(shù)，基波/諧波融合圖像本身固有的斑點噪聲得到抑制，由本發(fā)明提供的成像方法得到的組織結(jié)構(gòu)清晰度明顯提升；斷裂或缺失的組織結(jié)構(gòu)邊沿得到修復(fù)，改善了邊沿延續(xù)性。
[0019]2.采用獨創(chuàng)的發(fā)射頻率與發(fā)射偏角組合切換時序，解決了融合成像需要的掃描頻率切換與空間復(fù)合成像需要的掃描偏角切換在同時工作時引起的處理流程沖突。
[0020]3.處理流程中采用基波/諧波融合、基波/諧波融合后圖像與空間復(fù)合成像結(jié)合的雙重流水線方式，無論空間復(fù)合成像發(fā)射偏角數(shù)量為多少，均能使輸出幀速率最大化，即與掃描幀速率相等。
【附圖說明】
:
圖1為本發(fā)明提供的一種基于變頻的基波/諧波融合與空間復(fù)合相結(jié)合的成像方法的流程圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實施例中各幀圖像處理流程圖。
[0023]圖3為基波能量與諧波能量隨掃描深度的變化圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本
【發(fā)明內(nèi)容】
所實現(xiàn)的技術(shù)均屬于本發(fā)明的范圍。
[0025]實施例1:如圖1、圖2所示，本實施例提供一種基于變頻的基波/諧波融合與空間復(fù)合相結(jié)合的成像方法，包含如下步驟:
SlOO:設(shè)定3個掃描偏角Θ i進行循環(huán)掃描，分別為Θ P Θ P Θ 2，i為O以上小于3的自然數(shù)，將3個掃描偏角ΘP Θ ^ Θ 2，依次掃描一次為一個掃描遍歷。
[0026]在每個掃描遍歷中，均以諧波掃描為起始，分別采用預(yù)設(shè)發(fā)射頻率f\、f2進行諧波、基波交叉切換掃描，每掃描一幀切換一次掃描偏角，得到掃描數(shù)據(jù)Dh(fs，Θ ^，其中1^為諧波掃描頻率，f2為基