CN104376563A - 一种超声宽景成像的处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种超声宽景成像的处理方法及装置，其中方法包括以下步骤：采集超声图像，将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储；获取超声图像，并判断获取的超声图像是否为第一帧图像；若是，则将超声图像作为参考图，并输出；否则将超声图像作为浮动图；根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域；在搜索区域中查找匹配的特征点，计算当前图像的扫描速度，并将所述浮动图与之前的图像进行拼接，并输出；本发明的技术方案，可以有效地提高超声图像的配准速度和配准精度，故提高了宽景成像处理速度和效率。

Description

一种超声宽景成像的处理方法及装置
技术领域
本发明涉及一种成像处理方法，特别涉及一种超声宽景成像的处理方法及装置。
背景技术
医学超声成像，它具有无创伤、经济等优点，是疾病诊断的首选方法，在临床中广泛使用。但是超声成像只能生成视野小的图像，使医生无法在单张超声图像中看到完整的器官。采用图像拼接技术，将正在扫查的图像加以无缝拼接，以提供更宽的视野范围，从而利于医生的观察和诊断。在宽景成像模式下，随着探头沿检测区域向前扫描，通过依次拼接前一帧拼接图像与当前扫描得到的图像，最终得到一幅全景图像。与传统的超声图像相比，这种图像具有更宽广的视野，能够显示更多的感兴趣区域的组织器官信息等。
宽景成像主要包括配准和拼接两个环节。配准过程基于相邻图像相关性最大的特点，利用配准方法，计算出两幅图像的变换系数。配准是宽景成像中非常重要的环节，目前为止配准技术主要基于互信息，傅里叶变换，特征点等方法。其中基于特征点的方法是在浮动图中检测特征点，然后在参考图中的搜索区域查找匹配的特征点，利用匹配的特征点对计算出变换系数。搜索区域是影响特征点匹配准确度的一个关键因素，现有特征点匹配技术中搜索区域是根据前一帧图像的变换系数估计出一个搜索区域或者采用一个固定大小的矩形窗确定。其缺陷在于：沿探头移动方向的搜索长度是固定的或者根据前一次配准的水平偏移估计的，没有利用探头的移动速度设置相应的搜索长度，不能在尽可能小且足够大的范围内查找到匹配的特征点，从而引起配准过程耗时或者配准精度不高。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述问题，提供了一种超声宽景成像的处理方法及装置。
其中本发明的一种超声宽景成像的处理方法，包括以下步骤：步骤S1：采集超声图像，将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储；步骤S2：获取超声图像，并判断获取的超声图像是否为第一帧图像；若是，则将超声图像作为参考图，并输出；否则将超声图像作为浮动图，并执行步骤S3； 步骤S3：根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域；步骤S4：在搜索区域中查找匹配的特征点，计算当前图像的扫描速度，并将所述浮动图与之前的图像进行拼接，并输出。
一种超声宽景成像的处理方法，所述步骤S3包括：步骤S31：将前一帧图像的扫描速度Vp与预设的扫描速度阈值进行比较，确定探头移动正方向上的偏移增量                                                ；若前一帧图像的扫描速度Vp小于低速度阈值L时，则将探头移动正方向上的偏移增量设置为；其中为预设的低速探头移动正方向上的偏移增量；若前一帧图像的扫描速度Vp大于高速度阈值H时，则将探头移动正方向上的偏移增量设置为;其中为预设的高速探头移动正方向上的偏移增量；且；步骤S32：根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域。
一种超声宽景成像的处理方法，所述步骤S32中计算搜索区域的公式为：
其中为前一帧图像的水平偏移、为前一帧图像的纵向偏移、为探头移动方向上的偏移增量、为探头移动反方向上的偏移增量、为纵轴方向的偏移增量，且均为预设的参数；表示探头移动方向,设坐标系x轴正方向为1,x轴反方向为-1。
一种超声宽景成像的处理方法，所述步骤S2中具体为，根据预设的图像获取周期T获取超声图像，获得超声图像的变换系数，然后判断获取的超声图像是否为第一帧图像。
一种超声宽景成像的处理方法，所述步骤S4包括：步骤S41：根据确定的浮动图特征点在参考图中的搜索区域，查找匹配的特征点；步骤S42：根据水平偏移h、图像获取周期T及像素的物理距离d计算出当前图像的扫描速度v。
本发明提供一种超声宽景成像的处理装置，包括图像采集及存储单元、图像获取及判断单元、搜索区域确定单元、查找及计算单元及输出单元；所述图像采集及存储单元用于采集超声图像，并将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储；所述图像获取及判断单元与所述图像采集及存储单元相连，用于获取超声图像，并判断获取的超声图像是否为第一帧图像；所述搜索区域确定单元与所述图像获取及判断单元相连，用于根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域；所述查找及计算单元与所述搜索区域确定单元相连，用于在搜索区域中查找匹配的特征点，计算当前图像的扫描速度；所述输出单元别与所述图像获取及判断单元及所述查找及计算单元相连，用于将超声图像输出。
一种超声宽景成像的处理装置，所述搜索区域确定单元包括阈值比较模块及区域确定模块；所述阈值比较模块与所述图像获取及判断单元相连，用于将前一帧图像的扫描速度与预设的扫描速度阈值进行比较，确定偏移增量；所述区域确定模块与所述阈值比较模块相连，用于根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域。
一种超声宽景成像的处理装置，所述图像采集及存储单元包括图像采集模块及图像存储模块；所述图像采集模块用于采集超声图像；所述图像存储模块与所述图像采集模块相连，用于将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储。
一种超声宽景成像的处理装置，所述查找及计算单元包括查找模块及计算模块；所述查找模块与所述搜索区域确定单元相连，用于根据确定的浮动图特征点在参考图中的搜索区域，查找匹配的特征点；所述计算模块与所述查找模块相连，用于计算当前图像的扫描速度。
一种超声宽景成像的处理装置，所述图像获取及判断单元包括图像获取模块及判断模块；所述图像获取模块与所述图像采集及存储单元相连，用于获取超声图像；所述判断模块与所述图像获取模块相连，用于判断获取的超声图像是否为第一帧图像。
本发明提供的一种超声宽景成像的处理方法及装置，根据前一帧的扫描速度及图像的变换系数，可以确定出较为准确的特征点的搜索区域，同时根据当前超声图像是否为第一帧图像确定如何方式输出当前超声图像；因此本发明的方法根据不同输出方式，有效地提高超声图像的配准速度和配准精度，故提高了宽景成像处理速度和效率。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下，其中相同的标号指示同样或相似的单元或步骤。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的具体实施方式及附图作详细描述。
图1为本发明一种超声宽景成像的处理方法流程示意图；
图2为本发明一种超声宽景成像的处理装置的示意图；
图3为本发明一种超声宽景成像的处理装置的具体模块示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。
请参照图1，本发明提供一种超声宽景成像的处理方法，包括如下步骤：
步骤101：采集超声图像，将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储。
具体过程：通过超声探头采集超声图像，将超声图像按照采集时间的先后顺序存储于缓冲区，并将存储的超声图像按照存储的先后顺序进行编号，即存储的超声图像编号i=1-n。
步骤102：获取超声图像，并判断获取的超声图像是否为第一帧图像。
具体过程为：根据预设的图像获取周期T，从缓冲区中获取超声图像，获得超声图像的变换系数；其中是水平偏移，是纵向偏移，是旋转角度；根据超声图像的编号判断获取的该超声图像是否为第一帧图像，若是第一帧图像，则将该图像作为参考图和新拼接图，并执行步骤105；若不是第一帧图像，则将该图像作为浮动图，并执行步骤103。
步骤103，根据前一帧图像的扫描速度Vp及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点P在参考图中的搜索区域。
具体过程为：将前一帧图像的扫描速度Vp与预设的扫描速度阈值进行比较，确定探头移动正方向上的偏移增量；所述预设的扫描速度阈值包括低速度阈值L和高速度阈值H；若前一帧图像的扫描速度Vp小于低速度阈值L时，则将探头移动正方向上的偏移增量设置为；其中为预设的低速探头移动正方向上的偏移增量；若前一帧图像的扫描速度Vp大于高速度阈值H时，则将探头移动正方向上的偏移增量设置为；其中为预设的高速探头移动正方向上的偏移增量；且；同时根据前一帧图像的水平偏移 、前一帧图像的纵向偏移、探头移动方向上的偏移增量、探头移动反方向上的偏移增量及纵轴方向的偏移增量，确定浮动图特征点P的搜索区域，其中均为预设的参数；具体可通过以下公式确定特征点P在参考图中的搜索区域，
其中表示探头移动方向,设坐标系x轴正方向为1,x轴反方向为-1；根据所述公式可以确定浮动图特征点P在参考图中的搜索区域。
步骤104：根据确定的浮动图特征点P在参考图中的搜索区域，查找匹配的特征点，并计算当前图像的扫描速度。
具体过程为：根据确定的浮动图特征点P在参考图中的搜索区域，查找匹配的特征点；并根据水平偏移h、图像获取周期T及像素的物理距离d计算出当前图像的扫描速度v；具体可通过以下公式获得当前图像的扫描速度v，
同时将前一帧图像的扫描速度Vp设置为V，即Vp=V。
步骤105，输出图像。
具体过程为：将浮动图与之前的图像进行拼接，获得新的拼接图，并输出；或者若当前图像是第一帧图像，则将该图像作为参考图和新拼接图，并输出。
请参照图2，本发明提供一种超声宽景成像的处理装置，包括图像采集及存储单元201、图像获取及判断单元202、搜索区域确定单元203、查找及计算单元204及输出单元205；所述图像采集及存储单元201用于采集超声图像，并将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储；所述图像获取及判断单元202与所述图像采集及存储单元201相连，用于获取超声图像，并判断获取的超声图像是否为第一帧图像；所述搜索区域确定单元203与所述图像获取及判断单元202相连，用于根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域；所述查找及计算单元204与所述搜索区域确定单元203相连，用于根据确定的浮动图特征点在参考图中的搜索区域，查找匹配的特征点，并计算当前图像的扫描速度；所述输出单元205分别与所述图像获取及判断单元202及所述查找及计算单元204相连，用于输出图像。
请参照图3，本发明提供一种超声宽景成像的处理装置，所述图像采集及存储单元201包括图像采集模块211及图像存储模块221；所述图像采集模块211用于采集超声图像；所述图像存储模块221与所述图像采集模块211相连，用于将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储；所述图像获取及判断单元202包括图像获取模块212及判断模块222；所述图像获取模块212与所述图像采集及存储单元201相连，用于获取超声图像；所述判断模块222与所述图像获取模块212相连，用于判断获取的超声图像是否为第一帧图像；所述搜索区域确定单元203包括阈值比较模块213及区域确定模块223；所述阈值比较模块213与所述图像获取及判断单元202相连，用于将将前一帧图像的扫描速度与预设的扫描速度阈值进行比较，确定探头移动正方向上的偏移增量；所述区域确定模块与所述阈值比较模块213相连，用于根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域；所述查找及计算单元204包括查找模块214及计算模块224；所述查找模块214与所述搜索区域确定单元203相连，用于根据确定的浮动图特征点在参考图中的搜索区域，查找匹配的特征点；所述计算模块224与所述查找模块214相连，用于计算当前图像的扫描速度。
本发明提供的一种超声宽景成像的处理方法及装置，根据前一帧的扫描速度及图像的变换系数，可以确定出较为准确的特征点的搜索区域，同时根据当前超声图像是否为第一帧图像确定如何方式输出当前超声图像；因此本发明的方法根据不同输出方式，有效地提高超声图像的配准速度和配准精度，提高了宽景成像处理速度和效率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超声宽景成像的处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：采集超声图像，将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储；
步骤S2：获取超声图像，并判断获取的超声图像是否为第一帧图像；若是，则将超声图像作为参考图，并输出；否则将超声图像作为浮动图，并执行步骤S3；
步骤S3：根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域；
步骤S4：在搜索区域中查找匹配的特征点，计算当前图像的扫描速度，并将所述浮动图与之前的图像进行拼接，并输出。
2.如权利要求1所述的一种超声宽景成像的处理方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31：将前一帧图像的扫描速度Vp与预设的扫描速度阈值进行比较，确定探头移动正方向上的偏移增量α；若前一帧图像的扫描速度Vp小于低速度阈值L时，则将探头移动正方向上的偏移增量α设置为αL；其中αL为预设的低速探头移动正方向上的偏移增量；若前一帧图像的扫描速度Vp大于高速度阈值H时，则将探头移动正方向上的偏移增量α设置为αH；其中αH为预设的高速探头移动正方向上的偏移增量；且αL＜αH；
步骤S32：根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域。
3.如权利要求2所述的一种超声宽景成像的处理方法，其特征在于，所述步骤S32中计算搜索区域的公式为：
[x+hp-α，x+hp+β]*[y+kp-γ，y+kp+γ]，若dir＝-1
[x+hp-β，x+hp+α]*[y+kp-γ，y+kp+γ]，若dir＝1
其中hp为前一帧图像的水平偏移、kp为前一帧图像的纵向偏移、α为探头移动方向上的偏移增量、β为探头移动反方向上的偏移增量、γ为纵轴方向的偏移增量，且β，γ均为预设的参数；dir表示探头移动方向,设坐标系x轴正方向为1,x轴反方向为-1。
4.如权利要求1至3所述的一种超声宽景成像的处理方法，其特征在于，所述步骤S2中具体为，根据预设的图像获取周期T获取超声图像，获得超声图像的变换系数，然后判断获取的超声图像是否为第一帧图像。
5.如权利要求4所述的一种超声宽景成像的处理方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S41：根据确定的浮动图特征点在参考图中的搜索区域，查找匹配的特征点；
步骤S42：根据水平偏移h、图像获取周期T及像素的物理距离d计算出当前图像的扫描速度v。
6.一种超声宽景成像的处理装置，其特征在于，包括图像采集及存储单元、图像获取及判断单元、搜索区域确定单元、查找及计算单元及输出单元；所述图像采集及存储单元用于采集超声图像，并将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储；所述图像获取及判断单元与所述图像采集及存储单元相连，用于获取超声图像，并判断获取的超声图像是否为第一帧图像；所述搜索区域确定单元与所述图像获取及判断单元相连，用于根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域；所述查找及计算单元与所述搜索区域确定单元相连，用于在搜索区域中查找匹配的特征点，计算当前图像的扫描速度；所述输出单元别与所述图像获取及判断单元及所述查找及计算单元相连，用于将超声图像输出。
7.如权利要求6所述的一种超声宽景成像的处理装置，其特征在于，所述搜索区域确定单元包括阈值比较模块及区域确定模块；所述阈值比较模块与所述图像获取及判断单元相连，用于将前一帧图像的扫描速度与预设的扫描速度阈值进行比较，确定偏移增量；所述区域确定模块与所述阈值比较模块相连，用于根据前一帧图像的扫描速度及前一帧图像的变换系数,确定浮动图特征点在参考图中的搜索区域。
8.如权利要求6或7所述的一种超声宽景成像的处理装置，其特征在于，所述图像采集及存储单元包括图像采集模块及图像存储模块；所述图像采集模块用于采集超声图像；所述图像存储模块与所述图像采集模块相连，用于将超声图像按照采集时间的先后顺序进行存储。
9.如权利要求8所述的一种超声宽景成像的处理装置，其特征在于，所述查找及计算单元包括查找模块及计算模块；所述查找模块与所述搜索区域确定单元相连，用于根据确定的浮动图特征点在参考图中的搜索区域，查找匹配的特征点；所述计算模块与所述查找模块相连，用于计算当前图像的扫描速度。
10.如权利要求6所述的一种超声宽景成像的处理装置，其特征在于，所述图像获取及判断单元包括图像获取模块及判断模块；所述图像获取模块与所述图像采集及存储单元相连，用于获取超声图像；所述判断模块与所述图像获取模块相连，用于判断获取的超声图像是否为第一帧图像。
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