CN111275709B - 超声图像处理方法、装置、超声诊断设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超声图像处理方法，包括以下步骤：对目标超声图像进行特异性滤波，得到运动增强图以及背景校正图；基于所述背景校正图获取背景统计特征；根据所述背景统计特征以及所述背景校正图确定前景概率图；基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像生成增强图像。本发明还公开了一种超声图像处理装置及计算机可读存储介质，达成了增强穿刺针增强技术的普适性的效果。
Description
技术领域
本发明涉及超声波应用技术领域，尤其涉及超声图像处理方法、超声图像处理装置、超声诊断设备及计算机可读存储介质。
背景技术
穿刺针增强技术被广泛应用于医学超声实践中，用于引导医生进行穿刺类手术，以提高手术效率与安全性。但是在常规B超模式下工作时，穿刺针的光滑表面，会引起针体的镜面反射，使得针体部分的超声回波过于微弱，导致穿刺针在图像中的显示可见度过低，而不利于医生进行操作。
目前，为解决穿刺针在图像中的显示可见度过低的缺陷，一般通过增加一帧探头大偏转角度下发射的图像，以保证超声波发射方向与穿刺针体垂直。从而增强穿刺针针体的回波反射，然后再利用软件算法来寻找图像中的针形区域并对针形区域进行增强显示处理。但由于大偏转技术只能适应阵线探头，而无法适应凸阵探头。这样导致穿刺针增强技术存在普适性较差的缺陷。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种超声图像处理方法、超声图像处理装置、超声诊断设备计算机可读存储介质，旨在达成增强穿刺针增强技术的普适性的效果。
为实现上述目的，本发明提供一种超声图像处理方法，所述超声图像处理方法包括以下步骤：
对目标超声图像进行特异性滤波，得到运动增强图以及背景校正图；
基于所述背景校正图获取背景统计特征；
根据所述背景统计特征以及所述背景校正图确定前景概率图；
基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像像生成增强图像。
可选地，所述对目标超声图像进行特异性滤波，得到运动增强图以及背景校正图的步骤包括：
对所述目标超声图像进行运动尺度滤波，得到所述运动增强图；以及
对所述目标超声图像进行背景尺度滤波，得到所述背景校正图。
可选地，所述对所述目标超声图像进行运动尺度滤波，得到所述运动增强图的步骤包括：
对所述目标超声图像进行运动分解；
基于运动分解结果对所述目标超声图像进行运动尺度滤波；
基于运动尺度滤波结果生成所述运动增强图。
可选地，所述基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及所述目标超声图像生成增强图像的步骤包括：
空时滤波器基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，以对所述运动增强图进行优化；
将优化后的所述运动增强图与所述目标超声图像进行融合，生成所述增强图像。
可选地，所述对目标超声图像进行特异性滤波，得到运动增强图以及背景校正图的步骤之前，还包括：
接收超声回波，并解析所述超声回波，根据解析结果获取初始超声图像；
对所述初始超声图像进行预处理，并将预处理后的所述初始超声图像缓存至缓存数据库；
读取所述缓存数据库中保存的所述初始超声图像，并通过预设处理方式对所述初始超声图像进行处理，生成所述目标超声图像。
可选地，所述预设处理方式包括以下至少一个：
增益处理；
动态范围变换处理；
图像增强处理；
坐标变换处理。
可选地，所述基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像像生成增强图像的步骤之后，还包括：
输出所述增强图像。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种超声图像处理装置，所述超声图像处理装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的超声图像处理程序，所述超声图像处理程序被所述处理器执行时实现如上所述的超声图像处理方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种超声诊断设备，其特征在于，所述超声诊断设备包括超声探头、显示装置以及如上所述的超声图像处理装置。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有超声图像处理程序，所述超声图像处理程序被处理器执行时实现如上所述的超声图像处理方法的步骤。
本发明实施例提出的一种超声图像处理方法、超声图像处理装置、超声诊断设备及计算机可读存储介质，先对目标超声图像进行特异性滤波，得到运动增强图以及背景校正图，然后基于所述背景校正图获取背景统计特征，进而根据所述背景统计特征以及所述背景校正图确定前景概率图，最后基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像生成增强图像。由于通过运动来识别穿刺针，因此，可以适用于各种不同的超声探头，从而可以识别大角度插入到较深位置的情形。这样达成了提高穿刺针增强技术的普适性的效果。
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图；
图2为本发明超声图像处理方法一实施例的流程示意图；
图3为尺度与相对增强强度的关系示意图；
图4为本发明另一实施例的流程示意图；。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
由于目前，为解决穿刺针在图像中的显示可见度过低的缺陷，一般通过增加一帧探头大偏转角度下发射的图像，以保证超声波发射方向与穿刺针体垂直。从而增强穿刺针针体的回波反射，然后再利用软件算法来寻找图像中的针形区域并对针形区域进行增强显示处理。但由于大偏转技术只能适应阵线探头，而无法适应凸阵探头。这样导致穿刺针增强技术存在普适性较差的缺陷。
为解决上述缺陷，本发明实施例提出一种超声图像处理方法、超声图像处理装置、超声诊断设备及计算机可读存储介质，其中，所述超声图像处理方法的主要解决方案为：
对目标超声图像进行特异性滤波，得到运动增强图以及背景校正图；
基于所述背景校正图获取背景统计特征；
根据所述背景统计特征以及所述背景校正图确定前景概率图；
基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像生成增强图像。
由于通过运动来识别穿刺针，因此，可以适用于各种不同的超声探头，从而可以识别大角度插入到较深位置的情形。这样达成了提高穿刺针增强技术的普适性的效果。
如图1所示，图1是本发明实施例方案涉及的硬件运行环境的终端结构示意图。
本发明实施例终端可以是超声图像处理装置等终端设备。
如图1所示，该终端可以包括：处理器1001，例如CPU，网络接口1004，用户接口1003，存储器1005，通信总线1002。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等，可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。
如图1所示，作为一种计算机存储介质的存储器1005中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及超声图像处理程序或者终端的控制程序。
在图1所示的终端中，网络接口1004主要用于连接后台服务器，与后台服务器进行数据通信；处理器1001可以用于调用存储器1005中存储的超声图像处理程序，并执行以下操作：
对目标超声图像进行特异性滤波，得到运动增强图以及背景校正图；
基于所述背景校正图获取背景统计特征；
根据所述背景统计特征以及所述背景校正图确定前景概率图；
基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像生成增强图像。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的超声图像处理程序，还执行以下操作：
对所述目标超声图像进行运动尺度滤波，得到所述运动增强图；以及
对所述目标超声图像进行背景尺度滤波，得到所述背景校正图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的超声图像处理程序，还执行以下操作：
对所述目标超声图像进行运动分解；
基于运动分解结果对所述目标超声图像进行运动尺度滤波；
基于运动尺度滤波结果生成所述运动增强图。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的超声图像处理程序，还执行以下操作：
空时滤波器基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，以对所述运动增强图进行优化；
将优化后的所述运动增强图与所述目标超声图像进行融合，生成所述增强图像。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的超声图像处理程序，还执行以下操作：
接收超声回波，并解析所述超声回波，根据解析结果获取初始超声图像；
对所述初始超声图像进行预处理，并将预处理后的所述初始超声图像缓存至缓存数据库；
读取所述缓存数据库中保存的所述初始超声图像，并通过预设处理方式对所述初始超声图像进行处理，生成所述目标超声图像。
进一步地，处理器1001可以调用存储器1005中存储的超声图像处理程序，还执行以下操作：
输出所述增强图像。
参照图2，在本发明超声图像处理方法的一实施例中，所述超声图像处理方法包括以下步骤：
步骤S10、对目标超声图像进行特异性滤波，得到运动增强图以及背景校正图；
步骤S20、基于所述背景校正图获取背景统计特征；
步骤S30、根据所述背景统计特征以及所述背景校正图确定前景概率图；
步骤S40、基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像生成增强图像。
在本实施例中，所述目标超声图像可以是保存在超声成像系统的缓存数据库中的初始超声图像经过预设处理方式处理后所得到的超声图像。当获取到所述目标超声图像后，可以对所述目标超声图像进行特异性滤波，然后根据对所述目标超声图像进行特异性滤波的结果，得到运动增强图以及背景校正图。其中，在对所述目标超声图像进行特异性滤波时，可以通过运动尺度滤波器及背景尺度滤波器对所述目标超声信息进行滤波。运动尺度滤波器及背景尺度滤波器的入参均为所述目标超声图像。所述运动尺度滤波器对所述目标超声图像进行滤波后，得到所述运动增强图。所述背景尺度滤波器对所述目标超声图像进行滤波后，得到所述背景校正图。
具体地，可以先对所述目标超声图像进行运动分解，然后基于运动分解结果对所述目标超声图像进行运动尺度滤波，并基于运动尺度滤波结果生成所述运动增强图。
运动尺度滤波器的功能是通过输入图像在时间方向的滤波，提取出特定尺度的运动信号。其中，所述运动尺度的概念，在人眼感知运动时，一般是通过多帧图像的差异来发现的，但运动有强有弱，有的运动非常强，比如探头移动导致的整体图像运动；也有的运动非常弱，比如看不见的针在组织中缓慢插入导致的组织细微起伏，其类似波的传播。为了有针对性地增强最终结果中的穿刺针，采用特异性的运动尺度滤波，即对组织中的细微运动进行增强，而将大的结构性的运动进行抑制。这种相对的增强和抑制实质是对原本帧间差异的一种重新调制。在一具体的计算过程中，运动尺度滤波器的计算步骤可以包括：
A、尺度分解；
B、时域滤波；
C、融合。
通过尺度分解获得每一像素从属于不同尺度的分量，经过各自尺度下针对性的滤波之后，再将不同尺度滤波后的结果再融合为新的图像，此即经过运动尺度滤波后的运动增强图.
尺度分解的方法可以采用离散或者连续尺度分解，均可以达到一定效果，但并不完全一致。根据具体应用场景可以针对性地设计，其效果如图3所示。其中，图3为尺度与相对增强强度的关系示意图。
需要说明的是，运动尺度滤波器的计算公式按照标准的时域滤波公式即可，选择不同的滤波器，和/或设置滤波器的阶数不同时，其滤波效果也不相同，可以根据实际需求选择，本实施例不作具体限定。
另外，背景尺度滤波器的功能是通过输入图像在时间方向的滤波，提取出当前图像对历史帧图像的一致性校正图像，这里的一致性校正是考虑到超声图像物理本质所蕴含的斑点噪声的存在，图像间有差异不能简单认定为是在进行某种运动，因此需要对图像的噪声进行一定处理，使其不能影响最终的判断。从本质上来说背景尺度滤波是一种低通滤波器，在此不再赘述。
当确定所述运动增强图以及背景校正图后，可以构建背景模型，即基于所述背景校正图获取背景统计特征。
具体地，构建背景模型需要缓存一定数量的图像帧，然后通过缓存分析，建立背景的灰度分布统计特征，如均值，方差，局域图像特征等，皆为常规图像统计特征。
进一步地，确定背景统计特征后，可以根据所述背景统计特征以及所述背景校正图确定前景概率图。
具体地，可以将所述背景校正图作为背景比较模块的输入，通过背景比较模块对背景校正图与背景统计特征进行比较，计算出当前校正图各像素从属于前景的概率，并且判断是否需要更新背景模型。进而根据比较结果生成前景概率图。
进一步地，在生成前景概率图后，可以基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像像生成增强图像。
具体地，可以将运动增强图用前景概率图进行调制，其调制过程可以用下式表示：
F＝f(img·prob)
其中，Img即为运动增强图，prob为前景概率图，f为空时滤波器，F为调制结果。通过上式即可对运动增强图进行优化，然后再将优化后的所述运动增强图与所述目标超声图像进行融合，生成所述增强图像。
可选地，在生成所述增强图像后，可以将所述增强图像显示在显示装置上。
需要声明的是，虽然本方法的创造本身是基于穿刺针增强的思考,但方法实现的本质是根据运动来识别图像中的前景,实际上应用场景并不只局限于穿刺针的增强,而是一种普适性的运动前景提取和增强的方法。
在本实施例公开的技术方案中，先对目标超声图像进行特异性滤波，得到运动增强图以及背景校正图，然后基于所述背景校正图获取背景统计特征，进而根据所述背景统计特征以及所述背景校正图确定前景概率图，最后基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像生成增强图像。由于通过运动来识别穿刺针，因此，可以适用于各种不同的超声探头，从而可以识别大角度插入到较深位置的情形。这样达成了提高穿刺针增强技术的普适性的效果。
参照图4，基于上述实施例，在另一实施例中，所述步骤S10之前，还包括：
步骤S50、接收超声回波，并解析所述超声回波，根据解析结果获取初始超声图像；
步骤S60、对所述初始超声图像进行预处理，并将预处理后的所述初始超声图像缓存至缓存数据库；
步骤S70、读取所述缓存数据库中保存的所述初始超声图像，并通过预设处理方式对所述初始超声图像进行处理，生成所述目标超声图像。
在本实施例中，在超声成像过程中超声探头内的压电换能器将施加在它上面的电压脉冲激励转换成机械振动，从而对外发射出超声波，使得超声波在媒介中传播(比如人体)，会产生反射波和散射波，探头接收到回波后，将振动能量变换回电信号，经过模数处理后交由软件进对图像数据进行解析，解析出的图像数据经过空间复合等预处理操作之后生成初始超声图像，然后将所述初始超声图像缓存至缓存数据库。进而可以读取所述缓存数据库中缓存的所述初始超声图像，并通过预设处理方式对所述初始超声图像进行处理,生成所述目标超声图像。其中所述预设处理方式包括增益处理，动态范围变换处理，图像增强处理和/或坐标变换处理。
可以理解的是，在其他实施方式中，也可以直接缓存数据库中缓存的所述初始超声图像作为所述目标超声图像。此外，当将经过预设处理方式进行处理后的初始超声图像作为目标超声图像时，所述预设处理方式也不限定只包括增益处理，动态范围变换处理，图像增强处理和/或坐标变换处理。
在本实施例公开的技术方案中，先接收超声回波，并解析所述超声回波，根据解析结果获取初始超声图像，然后对所述初始超声图像进行预处理，并将预处理后的所述初始超声图像缓存至缓存数据库，最后读取所述缓存数据库中保存的所述初始超声图像，并通过预设处理方式对所述初始超声图像进行处理，生成所述目标超声图像。这样达成了提高最终处理结果的准确性的效果。
此外，本发明实施例还提出一种超声图像处理装置，所述超声图像处理装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的超声图像处理程序，所述超声图像处理程序被所述处理器执行时实现如上各个实施例所述的超声图像处理方法的步骤。
此外，本发明实施例还提出一种超声诊断设备，所述超声诊断设备包括超声探头、显示装置以及如上所述的超声图像处理装置
此外，本发明实施例还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有超声图像处理程序，所述超声图像处理程序被处理器执行时实现如上各个实施例所述的超声图像处理方法的步骤。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的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如上所述的一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端设备(可以是超声诊断设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种超声图像处理方法，其特征在于，所述超声图像处理方法包括以下步骤：
对目标超声图像进行运动尺度滤波，得到运动增强图，其中，所述运动尺度滤波为通过输入图像在时间方向的滤波，提取出特定尺度的运动信号；以及，
对所述目标超声图像进行背景尺度滤波，得到背景校正图，其中，所述背景尺度滤波是通过输入图像在时间方向的滤波，提取出当前图像对历史帧图像的一致性校正图像，所述一致性校正图像是对超声图像物理本质所蕴含的斑点噪声进行一定处理，使其不能影响最终的判断后得到的图像；
基于所述背景校正图获取背景统计特征，所述背景统计特征为构建背景模型需要缓存一定数量的图像帧，然后通过缓存分析建立背景的灰度分布统计特征，所述背景统计特征包括均值，方差或局域图像特征；
根据所述背景统计特征以及所述背景校正图确定前景概率图；
基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像生成增强图像。
2.如权利要求1所述的超声图像处理方法，其特征在于，所述对所述目标超声图像进行运动尺度滤波，得到所述运动增强图的步骤包括：
对所述目标超声图像进行运动分解；
基于运动分解结果对所述目标超声图像进行运动尺度滤波；
基于运动尺度滤波结果生成所述运动增强图。
3.如权利要求1所述的超声图像处理方法，其特征在于，所述基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及所述目标超声图像生成增强图像的步骤包括：
基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，以对所述运动增强图进行优化；
将优化后的所述运动增强图与所述目标超声图像进行融合，生成所述增强图像。
4.如权利要求1所述的超声图像处理方法，其特征在于，所述对目标超声图像进行运动尺度滤波，得到运动增强图的步骤之前，还包括：
接收超声回波，并解析所述超声回波，根据解析结果获取初始超声图像；
对所述初始超声图像进行预处理，并将预处理后的所述初始超声图像缓存至缓存数据库；
读取所述缓存数据库中保存的所述初始超声图像，并通过预设处理方式对所述初始超声图像进行处理，生成所述目标超声图像。
5.如权利要求4所述的超声图像处理方法，其特征在于，所述预设处理方式包括以下至少一个：
增益处理；
动态范围变换处理；
图像增强处理；
坐标变换处理。
6.如权利要求1所述的超声图像处理方法，其特征在于，所述基于所述前景概率图对所述运动增强图进行调制，并根据调制结果及目标超声图像生成增强图像的步骤之后，还包括：
输出所述增强图像。
7.一种超声图像处理装置，其特征在于，所述超声图像处理装置包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的超声图像处理程序，所述超声图像处理程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的超声图像处理方法的步骤。
8.一种超声诊断设备，其特征在于，所述超声诊断设备包括超声探头、显示装置以及如权利要求7所述的超声图像处理装置。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有超声图像处理程序，所述超声图像处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至6中任一项所述的超声图像处理方法的步骤。
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