CN107845082A - 一种用于提高局部区域的对比度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生成局部超声图像的方法，包括以下步骤：依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值；对每个第一像素点，都对第一像素点的回波强度值进行压缩处理并得到压缩值、且修改第一像素点的回波强度值为所述压缩值；对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像。从而生成了一个对比度较高的局部超声图像。

Description

一种用于提高局部区域的对比度的方法和装置

技术领域

本发明涉及超声扫描技术领域，尤其涉及一种用于超声图像的提高局部区域的对比度的方法和装置。

背景技术

超声扫描设备在对人体组织进行超声扫描(例如，对子宫内膜进行扫描等)时，会依据所接收的超声回波信号生成超声图像，并在显示屏上显示。在实际中，超声回波信号通常都是高动态范围信号(例如，达到10⁶级别等)，但显示屏的动态范围一般都比较低(例如，通常都位于0～255)，因此，在低动态范围的显示屏上显示高动态范围信号时，必然导致全局对比度的降低、同时也会导致局部对比度的降低；且在现有的超声图像中，全部区域的对比度都一致，导致如果提高局部区域的对比度，必然会降低其他区域的对比度。

因此，设计一种用于超声扫描设备的、能够提高局部区域的对比度且不降低其他区域的对比度的生成超声图像的方法，就成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于超声图像的提高局部区域的对比度的方法和装置。

为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供了一种生成局部超声图像的方法，包括以下步骤：依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值；对每个第一像素点，都对第一像素点的回波强度值进行压缩处理并得到压缩值、且修改第一像素点的回波强度值为所述压缩值；对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值，包括：依据所接收的超声回波信号得到预处理区域中的每个第二像素点的回波强度值；生成局部超声图像，所述局部超声图像的尺寸为所述预处理区域的尺寸的预设倍数，所述预设倍数的值大于1；依据全部第二像素点的回波强度值，得到每个第一像素点的回波强度值。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述依据全部第二像素点的回波强度值，得到每个第一像素点的回波强度值，包括：对每个第一像素点，获取第一像素点的坐标为(X，Y)，对坐标为(f(X)，f(Y))的第二像素点周围的四个第二像素点的回波强度值进行双线性插值并得到插值结果，第一像素点的回波强度值设为所述插值结果，f(x)为对x除以所述预设倍数的商进行下取整。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述依据全部第二像素点的回波强度值，得到每个第一像素点的回波强度值，包括：对每个第一像素点，获取第一像素点的坐标为(X，Y)，对坐标为(f(X)，f(Y))、(f(X)，g(Y))、(g(X)，f(Y))和(g(X)，g(Y))的四个第二像素点的回波强度值进行双线性插值并得到插值结果，第一像素点的回波强度值设为所述插值结果，f(x)为对x除以所述预设倍数的商进行下取整，其中，f(x)为对x除以所述预设倍数的商进行下取整，g(x)为对x除以所述预设倍数的商进行上取整。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像，包括：获取全部第一像素点的回波强度值中的最小回波强度值和最大回波强度值；获取所述超声图像的最小灰阶值和最大灰阶值，得到每个第一像素点的灰阶值，计算公式为，第一像素点的灰阶值＝(最大灰阶值-最小灰阶值)×(第一像素点的回波强度值-最小回波强度值)/(最大回波强度值-最小回波强度值)+最小灰阶值。

作为本发明一实施方式的进一步改进，最大灰阶值为255，最小灰阶值为0。

作为本发明一实施方式的进一步改进，第一像素点的回波强度值进行压缩处理，包括：对第一像素点使用函数对第一像素点进行处理，所述函数为A，B均小于等于最大回波强度值且大于等于最小回波强度值，k₁<1，k₂>1，k₃<1。

作为本发明一实施方式的进一步改进，a₃＝0。

本发明一实施方式提供了一种生成局部超声图像的装置，包括以下模块：

接收模块，用于依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值；

压缩模块，用于对每个第一像素点，都对第一像素点的回波强度值进行压缩处理并得到压缩值、且修改第一像素点的回波强度值为所述压缩值；

图像生成模块，用于对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像。

本发明一实施方式提供了一种超声扫描设备，安装有上述的生成局部超声图像的装置。

相对于现有技术，本发明的技术效果在于：在本发明实施例所提供的用于超声图像的提高局部区域的对比度的方法中，在医生选择的预处理区域会进行处理，首先会将预处理区域的尺寸进行扩大从而得到局部超声图像，之后使用压缩处理对较高和较低的回波强度值进行了压缩，在使用灰阶映射得到最终的局部超声图像，从而提高了该局部区域的对比度，便于医生的使用。

附图说明

图1是本发明实施例一中的生成局部超声图像的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一中的三折线的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。

本发明实施例一提供了一种生成局部超声图像的方法，该生成局部超声图像的方法可以由超声扫描设备中的控制系统来执行，如图1所示，包括以下步骤：

步骤101：依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值；这里，当医生使用超声扫描设备对人体组织进行超声扫描时，医生可以指定其感兴趣的预处理区域(例如，医生在显示屏上圈出其感兴趣的预处理区域，该区域形状可以为圆形或矩形等形状)，超声扫描设备就能够从所接收的超声回波信号中获取该预处理区域所对应的局部超声图像中的全部第一像素点的回波强度值。可以理解的是，该局部超声图像的尺寸可以和该预处理区域的尺寸一样，也可以是该预处理区域的预设倍数(例如，该预设倍数大于1时，就可以对该预处理区域进行放大)。

这里，在使用超声扫描设备进行扫描时，超声探头会利用逆压电效应，将电信号转换成机械能，并产生射向人体组织的超声波，人体组织会反射部分超声波，即超声回波信号，之后，超声探头会接收到该超声回波信号，并利用压电效应，将超声回波信号转化成电信号，之后超声扫描设备中的控制系统会对该电信号进行处理，得到每个第一像素点的回波强度值，可以理解的是，不同的第一像素点的回波强度值有可能不相同。

步骤102：对每个第一像素点，都对第一像素点的回波强度值进行压缩处理并得到压缩值、且修改第一像素点的回波强度值为所述压缩值；在超声扫描时，人体组织所反射的超声回波多集中于回波强度值处于中间的区域，而背景噪声信号和低回声组织多集中于回波强度值较低的区域(例如，血管，膀胱等)，且回波强度值较高区域内的信号多为结构内强回波组织，该结构内强回波组织一般并不提供有效结构信息，即回波强度值较低和回波强度值较高的区域均可作为非重要信号区域，因此，可以对每个第一像素点的回波强度值进行压缩处理，即将较低的回波强度值和较高的回波强度值都压缩到一个较窄的范围之内。这里，压缩处理可以采用直方图均衡化法、或CLAHE(Contrast Limited AdaptiveHistogram Equalization，对比度受限自适应直方图均衡化法)等。

步骤103：对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像。在该步骤中，可以设定一个灰阶映射的函数，该函数将回波强度值映射到灰阶值，从而就可以生成一个灰阶图像，即局部超声图像。

优选的，所述依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值，包括：依据所接收的超声回波信号得到预处理区域中的每个第二像素点的回波强度值；生成局部超声图像，所述局部超声图像的尺寸为所述预处理区域的尺寸的预设倍数，所述预设倍数的值大于1；依据全部第二像素点的回波强度值，得到每个第一像素点的回波强度值。这里，可以对预处理区域进行上采样处理得到局部超声图像，上采样倍率可以为1.2、1.5或2.0等；超声扫描装置将超声回波信号转化成电信号，之后超声扫描设备中的控制系统会对该电信号进行处理，得到预处理区域的每个第二像素点的回波强度值，从而就可以生成局部超声图像；以理解的是，该局部超声图像是一个空白的图像，并且其尺寸大于预处理区域，即对医生感兴趣的预处理区域进行了放大，从而可以更好的展现出预处理区域的细节，便于医生的使用。

这里，第一像素点的回波强度值是基于第二像素点的回波强度值来生成，例如：可以直接将预处理区域的尺寸直接线性扩大预设倍数，则可以理解的是，扩大后的预处理区域中的每个像素点与局部超声图像中的每个像素点之间有一一对应的关系，因此，可以对扩大后的预处理区域进行线性插值、最近邻法或三次内插法等处理，就可以得到局部超声图像。

可选的，预设倍数为大于1的整数值。

优选的，所述依据全部第二像素点的回波强度值，得到每个第一像素点的回波强度值，包括：

对每个第一像素点，获取第一像素点的坐标为(X，Y)，对坐标为(f(X)，f(Y))的第二像素点周围的四个第二像素点的回波强度值进行双线性插值并得到插值结果，第一像素点的回波强度值设为所述插值结果，f(x)为对x除以所述预设倍数的商进行下取整。这里，第二像素点周围的四个第二像素点可以为坐标为(f(X)，f(Y))、(f(X)+1，f(Y))、(f(X)，f(Y)+1)和(f(X)+1，f(Y)+1)这四个第二像素点；也可以为(f(X)-1，f(Y)-1)、(f(X)-1，f(Y)+1)、(f(X)+1，f(Y)-1)和(f(X)+1，f(Y)+1)这四个第二像素点。可以理解的是，x除以预设倍数所得到的商可以为整数，也可以为小数。

优选的，所述依据全部第二像素点的回波强度值，得到每个第一像素点的回波强度值，包括：对每个第一像素点，获取第一像素点的坐标为(X，Y)，对坐标为(f(X)，f(Y))、(f(X)，g(Y))、(g(X)，f(Y))和(g(X)，g(Y))的四个第二像素点的回波强度值进行双线性插值并得到插值结果，第一像素点的回波强度值设为所述插值结果，f(x)为对x除以所述预设倍数的商进行下取整，其中，f(x)为对x除以所述预设倍数的商进行下取整，g(x)为对x除以所述预设倍数的商进行上取整。可以理解的是，x除以预设倍数所得到的商可以为整数，也可以为小数。

这里，将坐标为(f(X)，f(Y))的第二像素点记为Q1，坐标为(f(X)，g(Y))的第二像素点记为Q2，坐标为(g(X)，f(Y))的第二像素点记为Q3，坐标为(g(X)，g(Y))的第二像素点记为Q4，I(Q1)为Q1的回波强度值，I(Q2)为Q2的回波强度值，I(Q3)为Q3的回波强度值，I(Q4)为Q4的回波强度值，I(P1)为P1的回波强度值，I(P2)为P2的回波强度值，I(P3)为P3的回波强度值，则双线性插值的步骤为：

步骤1：在X轴方向上对Q1和Q3的回波强度值进行线性差值得P1的回波强度值，具体为，I(P1)＝(I(Q3)–I(Q3))*(X/预设倍数–f(X))+I(Q1)；

步骤2：在X轴方向上对Q2和Q4的回波强度值进行线性差值得P2回波强度值，具体为，I(P2)＝(I(Q4)–I(Q2))*(X/预设倍数–f(X))+I(Q2)；

步骤3：在Y轴上对P1和P2进行线性差值得P3的回波强度值，第一像素点的回波强度值＝(I(P2)–I(P1))*(Y/预设倍数–f(Y))+I(P1)。

优选的，所述对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像，包括：获取全部第一像素点的回波强度值中的最小回波强度值和最大回波强度值；获取所述超声图像的最小灰阶值和最大灰阶值，得到每个第一像素点的灰阶值，计算公式为，第一像素点的灰阶值＝(最大灰阶值-最小灰阶值)×(第一像素点的回波强度值-最小回波强度值)/(最大回波强度值-最小回波强度值)+最小灰阶值。这里，该公式为一个线性变换的公式，最小回波强度值对应到最小灰阶值，最大回波强度值对应到最大灰阶值，即所生成的超声图像使用了全部的灰阶值，从而极大的提高了该超声图像的对比度，便于医生使用。

优选的，最大灰阶值为255，最小灰阶值为0。

优选的，第一像素点的回波强度值进行压缩处理，包括：

对第一像素点使用函数对第一像素点进行处理，所述函数为A，B均小于等于最大回波强度值且大于等于最小回波强度值，k₁<1，k₂>1，k₃<1。

优选的，k₃＝0。

这里，医生可以根据实际需要来调整A和B的值，从而使得小于A的回波强度值极为较低的回波强度值，大于B的回波强度值即为较高的回波强度值，而大于等于A且小于等于B的回波强度值即为适中的回波强度值。由于k₁<1，k₂>1，k₃<1，可见较低和较高的回波强度值都被等比例的压缩，而适中的回波强度值都被等比例的拉伸。

这里，设min为最小回波强度值，max为最大回波强度值，如图2所示，该函数f(x)呈一个三折线，经过发明人长期的统计发现，回波强度值小于一定比例的超声回波信号可认为是噪声信号，假设该比例为percent，根据percent可计算出A＝(max-min)*percent+min；可选的，percent取为0.1，k1取为0.4。

这里，将区间(min，max)分成N个区间进行直方图统计，将全部区间按照回波强度值从大到小排序，设H(1)表示全部落在最大回波强度值区间内的点数，H(N)表示全部落在最小回波强度值区间的点数，其他H(2)，H(3)，…的含义依此类推。然后，将H(s)表示成一个样本(s＝1，2，3……N)，从H(1)到H(N)进行遍历，依次计算该样本前h个样本点(H(1)，H(2)……H(h))的均值μ(h)和方差σ2(h)及该h个直方图块总共点数与N之间的比值最后，若σ2(h)>th*σ2(h-1)或Ratio(h)>0.1，则认为该第h个样本点对应的直方图块的最大回波强度值为截断参数B。这里N可以取值为300，参数th描述回波强度值较高区域波动阈值，一般可取为4，在实际工程应用时，将为医生开放该参数用于调节对比度增强映射曲线。

本发明实施例还提供了一种生成局部超声图像的装置，包括以下模块：

接收模块，用于依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值；

压缩模块，用于对每个第一像素点，都对第一像素点的回波强度值进行压缩处理并得到压缩值、且修改第一像素点的回波强度值为所述压缩值；

图像生成模块，用于对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像。

本发明实施例还提供了一种超声扫描设备，安装有上述的生成局部超声图像的装置。

本发明实施例二提供了一种用于超声图像的提高局部区域的对比度的方法，包括如下步骤：

步骤1：开启“局部增强”功能，当超声扫描图像中用户比较关心的组织(例如，子宫内膜等)结构不清晰时，用户可点击仪器操作面板上的‘局部增强按钮’，系统打开局部增强功能；

步骤2：读取默认预处理区域，系统进入局部增强功能后会首先读取默认的预处理区域，第一次使用该功能时，预处理区域由超声图像中心位置及默认尺寸决定，若非第一次是该功能，系统将最后一次关闭该功能时的感兴趣区域作为预处理区域；

步骤3：局部增强和显示，使用实施例一中所述的生成局部超声图像的方法来生成该预处理区域的局部超声图像，并将局部超声图像与超声扫描图像共同显示在显示屏上；例如：将局部超声图像显示在超声扫描图像上，还可将局部超声图像显示在全局超声扫描图像中的预处理区域的左边或右边；

步骤4：再次选择预处理区域，若用户想要继续增强其他组织，可通过滑动仪器操作面板上的触摸球来调整预处理区域，通过点击仪器操作面板上的‘窗口选择’按钮然后移动触摸球可修改当前感兴趣区域的窗口大小；

步骤5：结束“局部增强”，若用户想要结束“局部增强”功能，可再次点击仪器操作面板上的“局部增强按钮”即可关闭该功能。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种生成局部超声图像的方法，其特征在于，包括以下步骤：

依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值；

对每个第一像素点，都对第一像素点的回波强度值进行压缩处理并得到压缩值、且修改第一像素点的回波强度值为所述压缩值；

对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像。

2.根据权利要求1所述的生成局部超声图像的方法，其特征在于，所述依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值，包括：

依据所接收的超声回波信号得到预处理区域中的每个第二像素点的回波强度值；

生成局部超声图像，所述局部超声图像的尺寸为所述预处理区域的尺寸的预设倍数，所述预设倍数的值大于1；

依据全部第二像素点的回波强度值，得到每个第一像素点的回波强度值。

3.根据权利要求2所述的生成局部超声图像的方法，其特征在于，所述依据全部第二像素点的回波强度值，得到每个第一像素点的回波强度值，包括：

对每个第一像素点，获取第一像素点的坐标为(X，Y)，对坐标为(f(X)，f(Y))的第二像素点周围的四个第二像素点的回波强度值进行双线性插值并得到插值结果，第一像素点的回波强度值设为所述插值结果，f(x)为对x除以所述预设倍数的商进行下取整。

4.根据权利要求2所述的生成局部超声图像的方法，其特征在于，所述依据全部第二像素点的回波强度值，得到每个第一像素点的回波强度值，包括：

对每个第一像素点，获取第一像素点的坐标为(X，Y)，对坐标为(f(X)，f(Y))、(f(X)，g(Y))、(g(X)，f(Y))和(g(X)，g(Y))的四个第二像素点的回波强度值进行双线性插值并得到插值结果，第一像素点的回波强度值设为所述插值结果，f(x)为对x除以所述预设倍数的商进行下取整，其中，f(x)为对x除以所述预设倍数的商进行下取整，g(x)为对x除以所述预设倍数的商进行上取整。

5.根据权利要求1所述的生成局部超声图像的方法，其特征在于，所述对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像，包括：

获取全部第一像素点的回波强度值中的最小回波强度值和最大回波强度值；

获取所述超声图像的最小灰阶值和最大灰阶值，

得到每个第一像素点的灰阶值，计算公式为，第一像素点的灰阶值＝(最大灰阶值-最小灰阶值)×(第一像素点的回波强度值-最小回波强度值)/(最大回波强度值-最小回波强度值)+最小灰阶值。

6.根据权利要求5所述的生成局部超声图像的方法，其特征在于：

最大灰阶值为255，最小灰阶值为0。

7.根据权利要求1所述的生成局部超声图像的方法，其特征在于，第一像素点的回波强度值进行压缩处理，包括：

对第一像素点使用函数对第一像素点进行处理，所述函数为A，B均小于等于最大回波强度值且大于等于最小回波强度值，k₁<1，k₂>1，k₃<1。

8.根据权利要求7所述的生成超声图像的方法，其特征在于：

a₃＝0。

9.一种生成局部超声图像的装置，其特征在于，包括以下模块：

接收模块，用于依据所接收的超声回波信号得到所述局部超声图像中的每个第一像素点的回波强度值；

压缩模块，用于对每个第一像素点，都对第一像素点的回波强度值进行压缩处理并得到压缩值、且修改第一像素点的回波强度值为所述压缩值；

图像生成模块，用于对每个第一像素点的回波强度值都进行灰阶映射，得到局部超声图像。

10.一种超声扫描设备，其特征在于，安装有权利要求9所述的生成局部超声图像的装置。