CN105844650A - 超声引导下穿刺的针信号增强方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于超声技术领域，提供了超声引导下穿刺的针信号增强方法及装置，包括：根据超声探头的偏转角阈值为所述超声探头设定发射角度组，所述发射角度组中包括多个发射角度，所述偏转角阈值为保证所述超声探头对焦清晰的最大发射角度；采集每个发射角度对应的图像帧；基于张量分析分别对采集到的各图像帧进行图像增强；从增强后的图像帧中分割出穿刺针的针体部分；对分割完成的所述增强后的图像帧进行融合。本发明的超声成像增强方案可以较好地实现针体的自然淡入淡出，避免线提取所导致的不稳定因素，针体清晰完整，能够准确地反映出针体的实时运动。

Description

超声引导下穿刺的针信号增强方法及装置

技术领域

本发明属于超声技术领域，尤其涉及超声引导下穿刺的针信号增强方法及装置。

背景技术

超声成像的基础是声波反射，其是由声波反射的能量经过一系列处理后形成的图像。在超声引导下的穿刺过程中，由于穿刺针或者注射针要以一定的角度刺入患者体内，导致正常发射的声波也不能以垂直角度进行针面接触，声波在反射过程中损失了能量，削弱了超声所探测到的针信号的强度，且随着穿刺针的刺入角度逐渐变大，刺入深度逐渐变深，针信号也变得非常不稳定甚至消失，因此，需要对针信号进行增强处理。

一种直接的改善方式是设计特殊的穿刺针，使得针头的声波反射增强，或者通过直接在针头安装微型信号发射器，在外部接收到信号后，对针体进行重建，然而，以上改善方式会受到制造成本、软硬件精度等因素的限制。

从2D超声成像的角度出发来解决针信号增强的问题，目前主要从两方面进行改进：一方面是对声波发射方式进行改进，由于针信号的减弱是因角度产生的，所以还需要在正常发射角度的基础之上，在时序中添加合适的偏转角度，这样一来，得到的偏转帧中针信号的强度能够得到保证。对声波发射方式进行改进，市面上的超声产品一般采用预先设置角度的方式，医生在开启穿刺增强之前，要手动设置发射偏转角，或者是在探头外部安装穿刺架，穿刺架上设置若干个固定倾斜角度的轨道，穿刺需要从某个轨道上进入人体，以上方式均用于指导探头根据预设的角度来切换发射方向。在上述第一方面的基础之上，还需要对超声成像进行处理，在得到偏转帧之后，采用某种方式将针信号提取出来，添加到正常的组织图像中，使针信号变得清晰，以帮助医生更加容易地查看到针头运动的位置。

然而，现有技术存在以下技术缺陷：在针体表现比较完整的时候，提取效果较好，但是当针体信号不断变化时，算法难以控制直线的位置和起始点，在视频流中容易出现假针，针体闪动，针尖部分缺失等，无法准确地反映针体实时运动。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了超声引导下穿刺的针信号增强方法及装置，以解决现有技术无法准确地反映出针体的实时运动的问题。

第一方面，提供了一种超声引导下穿刺的针信号增强方法，包括：

根据超声探头的偏转角阈值为所述超声探头设定发射角度组，所述发射角度组中包括多个发射角度，所述偏转角阈值为保证所述超声探头对焦清晰的最大发射角度；

采集每个发射角度对应的图像帧；

基于张量分析分别对采集到的各图像帧进行图像增强；

从增强后的图像帧中分割出穿刺针的针体部分；

对分割完成的所述增强后的图像帧进行融合。

第二方面，提供了一种超声引导下穿刺的针信号增强装置，包括：

第一设定单元，用于根据超声探头的偏转角阈值为所述超声探头设定发射角度组，所述发射角度组中包括多个发射角度，所述偏转角阈值为保证所述超声探头对焦清晰的最大发射角度；

采集单元，用于采集每个发射角度对应的图像帧；

增强单元，用于基于张量分析分别对采集到的各图像帧进行图像增强；

分割单元，用于从增强后的图像帧中分割出穿刺针的针体部分；

融合单元，用于对分割完成的所述增强后的图像帧进行融合。

通过本发明实施例所述方案对超声成像进行增强处理后，可以较好地实现针体的自然淡入淡出，避免线提取所导致的不稳定因素，针体清晰完整，能够准确地反映出针体的实时运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的超声引导下穿刺的针信号增强方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的超声探头发射角度示意图；

图3是本发明实施例提供的超声引导下穿刺的针信号增强方法S103的具体实现流程图；

图4是本发明实施例提供的特征值曲线图；

图5是本发明实施例提供的特征值曲线图；

图6是本发明实施例提供的超声引导下穿刺的针信号增强装置的结构框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透切理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

在本发明实施例中，根据超声探头的偏转角阈值为所述超声探头设定发射角度组，所述发射角度组中包括多个发射角度，所述偏转角阈值为保证所述超声探头对焦清晰的最大发射角度；采集每个发射角度对应的图像帧，基于张量分析分别对采集到的各图像帧进行图像增强；从增强后的图像帧中分割出穿刺针的针体部分；对分割完成的所述增强后的图像帧进行融合

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1示出了本发明实施例提供的超声引导下穿刺的针信号增强方法的实现流程，详述如下：

在S101中，根据超声探头的偏转角阈值为所述超声探头设定发射角度组，所述发射角度组中包括多个发射角度，所述偏转角阈值为保证所述超声探头对焦清晰的最大发射角度。

当超声探头的发射角度逐渐增大，超声探头返回的图像会逐渐模糊，当发射角度超过某个数值时，超声探头失去对焦能力，在图像中无法分辨正常组织，在本发明实施例中，称该数值为超声探头的偏转角阈值，设为Anl_c，其含义为保证所述超声探头对焦清晰的最大发射角度。不同种类的超声探头拥有不同的成像能力，超声探头的种类不同，对应的偏转角阈值也不同，在S101之前，可以预先在系统中存储不同种类的超声探头所对应的偏转角阈值，由此，在S101中，可以从系统中调取出当前使用的超声探头对应的偏转角阈值，从而根据该偏转角阈值进一步设定一组能够保证对焦的发射角度。在根据偏转角阈值预先设定出的发射角度组中，包括了多个小于该偏转角阈值的发射角度绝对值，还包括多个大于该偏转角阈值的发射角度绝对值。

进一步地，在本发明实施例中，完成了发射角度组的设定之后，还可以针对设定的发射角度组中的每个发射角度，一一添加每个发射角度对应的负角，从而得到该发射角度组的镜像角度组。

根据偏转角度阈值来设定发射角度组的过程如图2所示：

在图2中，两个虚线偏转框分别能够表示出超声探头向左旋转的偏转角阈值和向右旋转的偏转角阈值，以此为依据可以设定多个发射角度以生成该超声探头的发射角度组。在以下描述中，A_i(i≥0)代表发射角度i的数值。

在偏转角阈值Anl_c之内，可设置n个发射角度，这n个发射角度分别为：

$\begin{array}{c}{A}_{{\mathrm{Before}}_1}={\mathrm{Anl}}_c-{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{\θ}b};\\ A_{{\mathrm{Before}}_2}={\mathrm{Anl}}_c-{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{\θ}b}*2;\\ \mathrm{......}\\ A_{{\mathrm{Before}}_n}={\mathrm{Anl}}_c-{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{\θ}b}*n,\end{array}$

其中，Δ_θb为偏转角阈值Anl_c之内相邻角度之间的变化步长，

此外，在偏转角阈值Anl_c之外，还可以设置m个发射角度，这m个发射角度分别为：

$\begin{array}{c}{A}_{{\mathrm{After}}_1}={\mathrm{Anl}}_c+{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{\θ}a}+5*0;\\ A_{{\mathrm{After}}_2}={\mathrm{Anl}}_c+{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{\θ}a}+5*1;\\ \mathrm{......}\\ A_{{\mathrm{After}}_m}={\mathrm{Anl}}_c+{\mathrm{\Δ}}_{\mathrm{\θ}a}+5*(m-1),\end{array}$

其中，Δ_θa是微调角度，0<Δ_θa<4。

上述m和n的值可以根据使用的超声探头的性能来设定，设定原则是能够最终获取到最有利于针体表现的发射角度组。

在完成发射角度组的设定之后，添加与之对应的镜像角度组，即每个发射角度在该镜像角度组中有与之对应的负角，如图2中所示。

由此得到有利于针体表现的发射角度组：

$\{A_{{\mathrm{Before}}_1},A_{{\mathrm{Before}}_2}\mathrm{...}{A}_{{\mathrm{Before}}_n},A_{{\mathrm{After}}_1},A_{{\mathrm{After}}_2}\mathrm{...}{A}_{{\mathrm{After}}_n}\},$

以及与该发射角度组对应的镜像角度组：

$\{-A_{{\mathrm{Before}}_1},-A_{{\mathrm{Before}}_2}\mathrm{...}-A_{{\mathrm{Before}}_n},-A_{{\mathrm{After}}_1},-A_{{\mathrm{After}}_2}\mathrm{...}-A_{{\mathrm{After}}_m}\},$

从而生成超声探头的发射角度序列。

在S102中，采集每个发射角度对应的图像帧。

通过超声探头在不同的发射角度上分别进行超声成像，从而获取到一系列的图像帧。由于在穿刺过程中，可以根据临床情况选择针体刺入侧，包括贴近超声探头左侧刺入或者贴近超声探头右侧刺入，当针的刺入位置贴近超声探头左侧时，正符号发射角度可以覆盖针的左侧刺入范围，因此，采集发射角度组中每个发射角度对应的图像帧；当针的刺入位置贴近探头右侧时，负符号发射角度可以覆盖针的右侧刺入范围，因此采发射角度组中每个发射角度的负角对应的图像帧。对于针的刺入位置贴近探头右侧的情况，若存在镜像角度组，则可以直接调用镜像角度组中的发射角度进行超声成像；若不存在镜像角度组，则可以通过手动激活镜像选择，将发射角度统一更改为负符号角度，覆盖针的右侧刺入范围。在具体实现中，可以在系统操作界面中显示“左/右”选择项，由用户决定是否激活镜像选择。在上述方案中，由于镜像角度的引入，穿刺过程不仅可以避免角度预估的选择，还避免了左/右方向的工作模式切换，使针体刺入更加自由。

在S103中，基于张量分析分别对采集到的各图像帧进行图像增强。

在超声图像中，穿刺针通常表现为较为高亮的部分，但是其亮度并非固定不变的，且在很多情况下穿刺针的亮度为表现得较为微弱，不利于分割和辨别，因此，在本步骤中，提取图像帧的边缘信息(包括特征值和特征向量)，根据边缘信息得到控制张量，并利用控制张量进行图像增强，在此，称基于张量分析的图像滤波增强器为Filter_T。

张量理论是数学的一个分支学科，起源于力学，最初用来表示弹性介质中各点的应力状态，后来作为一种数学分析工具，在力学，物理学等领域中被广泛应用。张量概念是矢量概念的推广，0阶张量是标量，一阶张量是矢量，二阶张量是矩阵，以此类推到多维的情况。张量是一个可用来表示在矢量、标量和其他张量之间的线性关系的多线性函数。张量分析在数字图像处理领域是二阶层面的应用，常用于局部结构分析。而对于图像来说，一个图像帧由不同的结构组成，包括线、边缘、区域等，这些局部结构的特征通常具有不同的方向，为了估计局部方向(一般是边缘的方向)，可以使用不同方向的滤波来处理图像，通常，使用一系列正交的滤波核来产生图像的边缘量级，而这些量级就是滤波器为局部结构给出的张量分析描述。

对于简单的一维信号，物体的结构只有一个维度的方向，张量T为一阶，也因此只有一个值；而在2D图像中，结构的边缘信息可分为x，y两个维度，张量T为二阶，因此有四个值：在3D应用中，张量T为三阶，有9个值，更高维度的应用以此类推。为了表达局部结构，张量T将被映射为特征向量的形式，实质就是T矩阵的特征分解。

对于超声成像来说，通常为2D图像，二阶张量T的映射形式为：

$T={\mathrm{\&lambda;}}_1{e}_1{e}_1^T+{\mathrm{\&lambda;}}_2{e}_2{e}_2^T,$

其中，λ₁为第一特征值，其是张量T的最大特征值，或者主特征值，λ₂为第二特征值，e₁和e₂分别是λ₁和λ₂对应的特征向量。

S103的图像增强过程具体可以通过如图3所示的方式实现：

在S301中，对所述图像帧中的局部结构信息进行低通滤波，得到方向张量T。

存在于方向向量中的局部结构信息T₀是计算控制张量C的基础，为了实现图像增强的目的，需要保证增强滤波器Filter_T在邻近像素间缓慢变化，方向张量T被低通滤波核滤过。经过低通滤波后，T的输出描述了邻近像素间的变化：

T＝h_lp*T₀，

其中，h_lp是低通滤波核，*表示卷积过程。

在S302中，对所述方向张量T进行重映射，得到控制张量C。

经过对局部结构张量的低通滤波之后，T的特征值被两个映射函数进行重映射，这两个映射函数为：m函数和μ函数，这两个映射函数产生控制张量C：

$C=r_1\widehat{e_1}{\widehat{e_1}}^T+r_2\widehat{e_2}{\widehat{e_2}}^T,$

其中，控制张量C的第一特征值，即最大特征值r₁控制增强滤波器Filter_T的高通特性，即改变T的大小，由m函数计算产生，其曲线形状如图4所示，其中，x取值范围为[0,1]，β＝2，j＝1，上图中σ＝0.05，α分别为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，最上一条线α＝0.5，下图中，α＝0.3，σ分别为0.1，0.2，0.3，0.4，0.5,最下一条线σ＝0.5；第二特征值r₂决定了C的形状，由μ函数计算产生，其曲线形状如图5所示，其中，x取值范围为[0,1]，j＝1，上图中β＝2，α分别为0.1，0.3，0.5，0.7，0.9，最右边的曲线中α＝0.9，下图中，α＝0.3，β取值分别为1，2，3，4，5，最上面的曲线β＝5。

m函数的形式如下：

$m(x,\mathrm{\&sigma;};\mathrm{\&alpha;},\mathrm{\&beta;},j)={\&lsqb;\frac{x^{\mathrm{\&beta;}}}{x^{\mathrm{\&beta;}+\mathrm{\&alpha;}}+{\mathrm{\&sigma;}}^{\mathrm{\&beta;}}}\&rsqb;}^{1/j},$

其中，变量x依赖位置坐标，其值相当于代表图像的局部能量值，当然，这些值中会存在一个最大值；σ是局部噪声水平估计，可以看做噪声和图像信号之间的分界阈值，σ越接近于噪声水平，滤波效果越好；α用于压缩信号，以补偿信号值在噪声值之上的所有区域的信号数值，如果图像的局部噪声值较高，则α的使用要谨慎一些；变量j代表迭代次数，β用于调整噪声和信号之间的倾斜度。

μ函数的形式如下：

$\mathrm{\&mu;}(x;\mathrm{\&alpha;},\mathrm{\&beta;},j)={\&lsqb;\frac{{\left(x\right(1-\mathrm{\&alpha;}\left)\right)}^{\mathrm{\&beta;}}}{{\left(x\right(1-\mathrm{\&alpha;}\left)\right)}^{\mathrm{\&beta;}}+{\left(\mathrm{\&alpha;}\right(1-x\left)\right)}^{\mathrm{\&beta;}}}\&rsqb;}^{1/j},$

其中，变量x依赖位置坐标，其值相当于α决定了映射曲线的拐点；β决定了变换区域的倾斜度。

在S303中，根据Filter_T＝F_lp(ρ)+α_hpF_hp(u,C)生成增强滤波器Filter_T，其中，所述F_lp(ρ)为所述低通滤波的低通滤波器，所述F_hp(u,C)为高通滤波器。

上述的映射完成后，便可以生成增强滤波器Filter_T，该增强滤波器Filter_T由低通滤波器F_lp(ρ)和高通滤波器F_hp(u,C)组成，所述高通滤波器的高通特性与所述控制张量的最大特征值相关：

Filter_T＝F_lp(ρ)+α_hpF_hp(u,C)，

其中，低通滤波器F_lp(ρ)可以过滤r₁几乎为0的区域的信号，这些区域中高通成分较少，可以保留图像中的局部平均值，常量α_hp是高通成分放大因子，在程序处理中可以调整，高通滤波在2D图像中使用四个方向的滤波输出：

F_hp(u,C)＝∑_kc_kF_k(u)，k＝1,2,3,4，

其中，F_k(u)是方向k上的滤波输出，c_k是权重系数，由控制张量C和与滤波相关联的对偶张量M_k决定，即c_k＝C·M_k,M_k的计算如下所示：

$M_k=\mathrm{\&alpha;}{\hat{n}}_k{{\hat{n}}_k}^T-\mathrm{\&beta;}I,$

对于二维图像来说，α＝0.75，β＝0.25，第k个滤波的方向，I是单位张量。

在S304中，根据所述增强滤波器对所述图像帧进行不同方向上的滤波输出。

在生成增强滤波器Filter_T后，对图像进行卷积滤波，图像帧中针体部分得到增强，而噪声或者组织变性区域则得到抑制和平滑，有利于下一步的分割提取。

在S104中，从增强后的图像帧中分割出穿刺针的针体部分。

通过S102的图像增强处理，针体部分被充分地增强出来，虽然在发射角较小的图像帧中，可能会有部分强壮的组织边缘也受到增强，但是由于没有变形，不会产生较大的误差影响；而在发射角较大的图像帧中，组织完全变形，成分较暗，在增强过程中被归为噪声压制下去，也不会产生较大的误差影响。因此，在S103中，基于S102的图像增强结果，可以将像素值超过预设阈值的像素提取为穿刺针的针体部分，由此完成针体分割。

针体分割的过程如下所示：

首先，计算所述增强后的图像帧中非0值像素的均方差Deta_all：

${\mathrm{Deta}}_{all}=\frac{1}{N_{nZer}}*\sqrt{{\&Sigma;}_{img(i,j)>0}{\left(img\right(i,j)-\mathrm{Im}g\_{\mathrm{nZer}}_{mean})}^2},$

其中，N_nzer为所述增强后的图像帧中非0像素的个数，Img_nZer_mean为所述增强后的图像帧中非0像素的均值，img(i,j)代表增强后的图像帧中位置(i，j)的像素点。

其次，通过将图像中的像素值进行分离，其中，factor≥2.5，对应不同的偏转角度有所不同。

进一步地，还可以将图像帧中面积较小的区域去除，排除偶然出现的干扰。

图像分割完成后，每一帧偏转帧上的针体部分被保留下来，而噪声和变形的组织被去除。

在S105中，对分割完成的所述增强后的图像帧进行融合。

经过以上处理，得到增强、分割后的偏转图像帧共2*(n+m)帧图像，加上0度偏转角得到的正常组织图像帧，共2*(n+m)+1帧图像。这些图像分别赋予顺序编号，使用以下方式进行融合：

I_out(i,j)＝max(img_k(i,j)),k＝1,2,…,2*(n+m)+1，

其中，I_out是输出图像，max是取最大值的操作，即，对融合后输出图像的每个像素值取各所述增强后的图像帧中相应位置像素的最大值。

通过本发明实施例所述方案对超声成像进行增强处理后，可以较好地实现针体的自然淡入淡出，避免线提取所导致的不稳定因素，针体清晰完整，能够准确地反映出针体的实时运动。

此外，由于在本发明实施例所采用的方案中，图像数据缓存阵列的编号与发射角度序列的编号保持一致，不断更新，因此，也保证了图像显示的流畅度，便于医生更好地对针体运动进行观察。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上文实施例所述的超声引导下穿刺的针信号增强方法，图6示出了本发明实施例提供的超声引导下穿刺的针信号增强装置的结构框图，所述超声引导下穿刺的针信号增强装置的构成可以包括软件单元、硬件单元或者是软硬结合的单元。为了便于说明，仅示出了与本实施例相关的部分。

参照图6，该装置包括：

第一设定单元61，根据超声探头的偏转角阈值为所述超声探头设定发射角度组，所述发射角度组中包括多个发射角度，所述偏转角阈值为保证所述超声探头对焦清晰的最大发射角度；

采集单元62，采集每个发射角度对应的图像帧；

增强单元63，基于张量分析分别对采集到的各图像帧进行图像增强；

分割单元64，从增强后的图像帧中分割出穿刺针的针体部分；

融合单元65，对分割完成的所述增强后的图像帧进行融合。

可选地，所述增强单元63包括：

第一滤波子单元，对所述图像帧中的局部结构信息进行低通滤波，得到方向张量；

映射子单元，对所述方向张量进行重映射，得到控制张量；

第二滤波子单元，通过增强滤波器对所述图像帧进行不同方向上的滤波输出，所述增强滤波器由所述低通滤波的低通滤波器和所述高通滤波器组成，所述高通滤波器的高通特性与所述控制张量的最大特征值相关。

可选地，所述装置还包括：

第二设定单元，为所述超声探头设定与所述发射角度组对应的镜像角度组，所述镜像角度组中包括了所述多个发射角度对应的负角。

可选地，所述分割单元64具体用于：

将所述增强后的图像帧中像素值大于预设阈值的像素提取为所述穿刺针的针体部分。

可选地，所述融合单元65具体用于：

对融合后输出图像的每个像素值取各所述增强后的图像帧中相应位置像素的最大值

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例各实施例技术方案的精神和范围。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种超声引导下穿刺的针信号增强方法，其特征在于，包括：

根据超声探头的偏转角阈值为所述超声探头设定发射角度组，所述发射角度组中包括多个发射角度，所述偏转角阈值为保证所述超声探头对焦清晰的最大发射角度；

采集每个发射角度对应的图像帧；

基于张量分析分别对采集到的各图像帧进行图像增强；

从增强后的图像帧中分割出穿刺针的针体部分；

对分割完成的所述增强后的图像帧进行融合。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于张量分析分别对采集到的各图像帧进行图像增强包括：

对所述图像帧中的局部结构信息进行低通滤波，得到方向张量；

对所述方向张量进行重映射，得到控制张量；

通过增强滤波器对所述图像帧进行不同方向上的滤波输出，所述增强滤波器由所述低通滤波的低通滤波器和所述高通滤波器组成，所述高通滤波器的高通特性与所述控制张量的最大特征值相关。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集每个发射角度对应的图像帧之前，所述方法还包括：

为所述超声探头设定与所述发射角度组对应的镜像角度组，所述镜像角度组中包括了所述多个发射角度对应的负角。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从增强后的图像帧中分割出穿刺针的针体部分包括：

将所述增强后的图像帧中像素值大于预设阈值的像素提取为所述穿刺针的针体部分。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对分割完成的所述增强后的图像帧进行融合包括：

对融合后输出图像的每个像素值取各所述增强后的图像帧中相应位置像素的最大值。

6.一种超声引导下穿刺的针信号增强装置，其特征在于，包括：

第一设定单元，用于根据超声探头的偏转角阈值为所述超声探头设定发射角度组，所述发射角度组中包括多个发射角度，所述偏转角阈值为保证所述超声探头对焦清晰的最大发射角度；

采集单元，用于采集每个发射角度对应的图像帧；

增强单元，用于基于张量分析分别对采集到的各图像帧进行图像增强；

分割单元，用于从增强后的图像帧中分割出穿刺针的针体部分；

融合单元，用于对分割完成的所述增强后的图像帧进行融合。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述增强单元包括：

第一滤波子单元，用于对所述图像帧中的局部结构信息进行低通滤波，得到方向张量；

映射子单元，用于对所述方向张量进行重映射，得到控制张量；

第二滤波子单元，用于通过增强滤波器对所述图像帧进行不同方向上的滤波输出，所述增强滤波器由所述低通滤波的低通滤波器和所述高通滤波器组成，所述高通滤波器的高通特性与所述控制张量的最大特征值相关。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第二设定单元，用于为所述超声探头设定与所述发射角度组对应的镜像角度组，所述镜像角度组中包括了所述多个发射角度对应的负角。

9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述分割单元具体用于：

将所述增强后的图像帧中像素值大于预设阈值的像素提取为所述穿刺针的针体部分。

10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述融合单元具体用于：

对融合后输出图像的每个像素值取各所述增强后的图像帧中相应位置像素的最大值。