CN112263274A - 基于多角度超声发射自适应成像方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于多角度超声发射自适应成像方法、设备及存储介质，所述方法包括：分别获取每一角度待复合的计算参数，每一角度对应一帧数据；根据所有帧数据对应每一成像位置的所述计算参数统计每一成像位置对应的相干因子和波动因子；根据相干因子、波动因子的大小，判断每一成像位置的属性，所述属性包括：强回声目标区，强噪声区以及一般散斑区；依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出。本发明能够根据成像目标区域的属性自适应调整复合方式，进而提升复合成像效果。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备成像领域，尤其涉及一种基于多角度超声发射自适应成像方法、设备及存储介质。
背景技术
在超声成像中，通常使用超声空间复合成像；该种方法使用多角度发射获得多帧超声成像数据，之后将他们复合，以获得更高的成像质量；该种成像方式输出的图像具有更清晰的边界、更少的伪像、散斑被平滑的组织等。
超声空间复合成像，通常利用波束形成后的超声的RF帧(或者IQ帧)数据进行复合(相干复合)、或者包络检波后的包络帧数据进行复合(非相干复合)；无论哪种复合，其均是采用直接平权相加的方式进行复合，这种平权相加方式是非自适应性的，没有考虑成像区域本身的特性；特别是在角度有限的情况下，图像质量提升十分有限。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种基于多角度超声发射自适应成像方法、设备及存储介质。
为了实现上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种基于多角度超声发射自适应成像方法，所述方法包括：分别获取每一角度待复合的计算参数，每一角度对应一帧数据，所述计算参数为：射频数据、IQ数据中的I数据，IQ数据中的Q数据以及包络数据至少其中之一；
根据所有帧数据对应每一成像位置的所述计算参数统计每一成像位置对应的相干因子和波动因子；
根据相干因子、波动因子的大小，判断每一成像位置的属性，所述属性包括：强回声目标区，强噪声区以及一般散斑区；
依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出。
作为本发明一实施方式的进一步改进，根据所有帧数据对应每一成像位置的所述计算参数统计每一成像位置对应的相干因子和波动因子包括:
配置相干因子以SI表示，波动因子以VI表示，则：
i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，根据相干因子、波动因子的大小，判断每一成像位置的属性包括：
根据相干因子、波动因子与预设参数值的大小关系，判断每一成像位置的属性，所述预设参数值包括第一预设参数值M1,和第二预设参数值M2，M1＞＞M2；M1∈[0.6,0.8],M2∈[0.3,0.1]；
若同时满足SI＞M1，VI＜M2，则当前成像位置的属性为强回声目标区；
若同时满足SI＜M2，VI＞M1，则当前成像位置的属性为强噪声区；
若排除上述两种情况，则当前成像位置的属性为一般散斑区。
作为本发明一实施方式的进一步改进，配置M1＝0.75,M2＝0.25。
作为本发明一实施方式的进一步改进，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式之前，所述方法还包括：
配置成像位置属性与复合系数的映射关系；
若当前成像位置的属性为强回声目标区，则配置其复合系数为Q1；
若当前成像位置的属性为强噪声区，则配置其复合系数为Q2；
若当前成像位置的属性为一般散斑区，则配置其复合系数为Q3；
其中，Q1＞Q2＝1＞Q3；
依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括：
配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式包括:
若当前成像位置的属性为强回声目标区，则将所有帧数据中对应当前成像位置的绝对值最大值作为当前成像位置的加权复合结果；
若当前成像位置的属性为强噪声区，则将所有帧数据中对应当前成像位置的绝对值最小值作为当前成像位置的加权复合结果；
若当前成像位置的属性为一般散斑区，则当前成像位置对应的所有帧数据的平权复合结果作为当前成像位置的加权复合结果；
按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括：
配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，arg表示对其后面数据取绝对值，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括:
配置每一成像位置对应的加权系数均为当前成像位置对应的相干因子SI，配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
作为本发明一实施方式的进一步改进，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括:
配置每一成像位置对应的加权系数均与当前成像位置对应的波动因子VI相关，配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
为了解决上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述基于多角度超声发射自适应成像方法中的步骤。
为了解决上述发明目的之一，本发明一实施方式提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述基于多角度超声发射自适应成像方法中的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的基于多角度超声发射自适应成像方法、设备及存储介质，能够根据成像目标区域的属性自适应调整复合方式，进而提升复合成像效果。
附图说明
图1是本发明一实施方式提供的基于多角度超声发射自适应成像方法的流程示意图；
图2是本发明一具体示例的计算参数矩阵示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体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。
本发明从多角度超声发射对应重建的数据特征入手进行分析。在噪声水平一定的情况下，对强反射目标如钙化点或者是组织边界而言，多角度成像的结果主要反映的是目标的回波信号，角度间信号应该是类似的、较强的；对于吸声包囊等无回声或低回声目标，多角度成像的结果主要反映的是噪声和干扰，由于噪声和干扰具有不确定性和随机性，帧间同点的相关性不会太高；对于组织的背景散斑而言，不同角度数据点之间的相关性居中；基于此，本发明提出一种基于多角度超声发射自适应成像方法及系统。
如图1所示，本发明第一实施方式中提供一种基于多角度超声发射自适应成像方法，所述方法包括：
S1、分别获取每一角度待复合的计算参数，每一角度对应一帧数据，所述计算参数为：射频数据、IQ数据中的I数据，IQ数据中的Q数据以及包络数据至少其中之一；
S2、根据所有帧数据对应每一成像位置的所述计算参数统计每一成像位置对应的相干因子和波动因子；
S3、根据相干因子、波动因子的大小，判断每一成像位置的属性，所述属性包括：强回声目标区，强噪声区以及一般散斑区；
S4、依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出。
对于步骤S1，超声复合之前，先进行多角度扫查，并获取回波信号，完成波束形成重建(相干复合)或进一步完成包络检波(非相干复合)，如此，以形成本申请的计算参数。
结合图2所示，超声复合成像中，以计算参数为射频(RF)数据为例做具体介绍。接收到的多角度平面波的RF信号可以表示为一个三维矩阵数据，在该示例中，每一角度对应一帧数据，一共有N个角度，即对应形成N帧数据；对于每一帧数据，其横向排布m个数据，纵向排布n个数据；相应的，对于每一帧数据，其具有相同横、纵坐标的数据为同一成像位置获取的数据。
相应的，对于矩阵中的每一数据以a(m,n,N)表示，本发明具体示例中，对应于所有帧数据的同一成像位置，其以坐标(m,n)表示，相应的，其计算参数以简略参数a(i)表示，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值；以成像位置为(1，1)为例，a(i)为序列a(1，1，1)，a(1，1，2)，……a(1，1，N-1),a(1，1，N)中的一个值。
对于步骤S2,根据所有帧数据对应每一成像位置的所述计算参数统计每一成像位置对应的相干因子和波动因子包括:
配置相干因子以SI表示，波动因子以VI表示，则：
i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
在该实施方式中，相干因子和波动因子是考察所有帧数据对应于同一成像位置的向量元素相关性的定量指标，其中，相干因子越大，波动因子越小，说明帧间同点的相关性越高，是强回声目标的概率较大；反之则是噪声区域的概率越大。
较佳的，对于步骤S3，根据相干因子、波动因子的大小，判断每一成像位置的属性包括：
根据相干因子、波动因子与预设参数值的大小关系，判断每一成像位置的属性，所述预设参数值包括第一预设参数值M1,和第二预设参数值M2，M1＞＞M2；M1∈[0.6,0.8],M2∈[0.3,0.1]；
若同时满足SI＞M1，VI＜M2，则当前成像位置的属性为强回声目标区；
若同时满足SI＜M2，VI＞M1，则当前成像位置的属性为强噪声区；
若排除上述两种情况，则当前成像位置的属性为一般散斑区。
经过属性判断，可以将每一帧数据按照成像位置的属性划分为多个自适应区域；进一步的，可以根据区域不同选择不同的复合加权方式处理，以提升成像效果，该加权复合的方式目的是让强回声目标区域更为突出，强噪声目标区域被抑制，而一般散斑区域维持不变；如此，以提升输出图像的对比度，增加图像的动态范围。
较佳的，本发明一具体示例中，配置M1＝0.75,M2＝0.25。
对于步骤S4，本发明采用四种实施方式实现，具体的：
本发明第一实施方式中，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式之前，所述方法还包括：配置成像位置属性与复合系数的映射关系；
若当前成像位置的属性为强回声目标区，则配置其复合系数为Q1；
若当前成像位置的属性为强噪声区，则配置其复合系数为Q2；
若当前成像位置的属性为一般散斑区，则配置其复合系数为Q3；
其中，Q1＞Q2＝1＞Q3；
依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括：
配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
本发明可实现方式中，配置Q1∈(1，1.5)，Q2＝∈(0，1)，本发明一具体示例中，配置Q1＝1.25，Q2＝0.75。
在该第一实施方式中，根据每一成像位置的属性调整加权系数，对于一般散斑区，保持其为基础系数，即加权系数为1；对于强回声目标区，在基础系数基础上进行提升，以使目标更突出，而对于强噪声目标区，则在基础系数基础上降低其加权系数，以对其进行抑制，如此，经过该种方式的加权复合，可以提升成像效果。
本发明第二实施方式中，步骤S4的依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式包括:
若当前成像位置的属性为强回声目标区，则将所有帧数据中对应当前成像位置的绝对值最大值作为当前成像位置的加权复合结果；
若当前成像位置的属性为强噪声区，则将所有帧数据中对应当前成像位置的绝对值最小值作为当前成像位置的加权复合结果；
若当前成像位置的属性为一般散斑区，则当前成像位置对应的所有帧数据的平权复合结果作为当前成像位置的加权复合结果；
按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括：
配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，arg表示对其后面数据取绝对值，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
该第二实施方式原理与第一实施方式相类似，对于强回声目标区，以每一成像位置的绝对值最大值作为复合结果，对于强噪声目标区，以每一成像位置的绝对值最小值作为复合结果，而对于一般散斑区，则以每一成像位置对应的各帧平均值作为复合结果，如此，同样可以达到让强回声目标区域更为突出，强噪声目标区域被抑制，而一般散斑区域维持不变；如此，以提升输出图像的对比度，增加图像的动态范围的效果。
对于步骤S4，本发明第三实施方式中，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括:
配置每一成像位置对应的加权系数均为当前成像位置对应的相干因子SI，配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
对于步骤S4，本发明第四实施方式中，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括:
配置每一成像位置对应的加权系数均与当前成像位置对应的波动因子VI相关，配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
需要说明的是以上实现步骤S4的四种实现方式，其最终输出的图形数据并不完全相同，但通过四种方式输出的图形数据相较于现有技术，均可以增加图像的动态范围以及对比度，使超声空间复合成像的图像成像质量提升，例如图像的边界更加清晰，钙化点等靶点目标更突出，低回声区的噪声更少，背景散斑得到维持。
进一步的，本发明一实施方式提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述基于多角度超声发射自适应成像方法中的步骤。
进一步的，本发明一实施方式提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述基于多角度超声发射自适应成像方法中的步骤。
综上所述，本发明的基于多角度超声发射自适应成像方法、设备及存储介质，能够根据成像目标区域的属性自适应调整复合方式，进而提升复合成像效果。
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)
1.一种基于多角度超声发射自适应成像方法，其特征在于，所述方法包括：
分别获取每一角度待复合的计算参数，每一角度对应一帧数据，所述计算参数为：射频数据、IQ数据中的I数据，IQ数据中的Q数据以及包络数据至少其中之一；
根据所有帧数据对应每一成像位置的所述计算参数统计每一成像位置对应的相干因子和波动因子；
根据相干因子、波动因子的大小，判断每一成像位置的属性，所述属性包括：强回声目标区，强噪声区以及一般散斑区；
依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出。
2.根据权利要求1所述的基于多角度超声发射自适应成像方法，其特征在于，
根据所有帧数据对应每一成像位置的所述计算参数统计每一成像位置对应的相干因子和波动因子包括:
配置相干因子以SI表示，波动因子以VI表示，则：
i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
3.根据权利要求2所述的基于多角度超声发射自适应成像方法，其特征在于，根据相干因子、波动因子的大小，判断每一成像位置的属性包括：
根据相干因子、波动因子与预设参数值的大小关系，判断每一成像位置的属性，所述预设参数值包括第一预设参数值M1,和第二预设参数值M2，M1＞＞M2；M1∈[0.6,0.8],M2∈[0.3,0.1]；
若同时满足SU＞M1，VI＜M2，则当前成像位置的属性为强回声目标区；
若同时满足SI＜M2，VI＞M1，则当前成像位置的属性为强噪声区；
若排除上述两种情况，则当前成像位置的属性为一般散斑区。
4.根据权利要求3所述的基于多角度超声发射自适应成像方法，其特征在于，配置M1＝0.75,M2＝0.25。
5.根据权利要求1所述的基于多角度超声发射自适应成像方法，其特征在于，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式之前，所述方法还包括：
配置成像位置属性与复合系数的映射关系；
若当前成像位置的属性为强回声目标区，则配置其复合系数为Q1；
若当前成像位置的属性为强噪声区，则配置其复合系数为Q2；
若当前成像位置的属性为一般散斑区，则配置其复合系数为Q3；
其中，Q1＞Q2＝1＞Q3；
依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括：
配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
6.根据权利要求1所述的基于多角度超声发射自适应成像方法，其特征在于，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式包括:
若当前成像位置的属性为强回声目标区，则将所有帧数据中对应当前成像位置的绝对值最大值作为当前成像位置的加权复合结果；
若当前成像位置的属性为强噪声区，则将所有帧数据中对应当前成像位置的绝对值最小值作为当前成像位置的加权复合结果；
若当前成像位置的属性为一般散斑区，则当前成像位置对应的所有帧数据的平权复合结果作为当前成像位置的加权复合结果；
按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括：
配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，arg表示对其后面数据取绝对值，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
7.根据权利要求1所述的基于多角度超声发射自适应成像方法，其特征在于，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括:
配置每一成像位置对应的加权系数均为当前成像位置对应的相干因子SI，配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
8.根据权利要求1所述的基于多角度超声发射自适应成像方法，其特征在于，依据每一成像位置的属性逐一确定所有成像位置的复合方式，并按照确定的复合方式进行加权复合后，形成一帧数据进行图形输出包括:
配置每一成像位置对应的加权系数均与当前成像位置对应的波动因子VI相关，配置最终形成的帧数据中的每一成像位置以ac表示，则
其中，i＝1，2,……N,N为对应所有角度的帧数据总数量，a(i)为序号为i的帧数据对应当前成像位置的计算参数值。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-8任意一项所述基于多角度超声发射自适应成像方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-8任意一项所述基于多角度超声发射自适应成像方法中的步骤。
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