CN117379098B - 一种心脏超声图像增强系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医学图像增强技术领域，尤其涉及一种心脏超声图像增强系统，包括，探测模块、成像模块、标签模块、指示模块以及分析模块。本发明通过分析模块对实时声波衰减值进行判定，保障声波频率足以穿透组织，使图像探测作业有效开展，通过分析模块根据图像数据锁定探测区域，并对实时特征数目与实时比例方差值进行判定，确定指示模块的指示内容，实现智能辅助指引功能，即准确且快速地采集心脏图像，保障采集图像的质量满足图像增强处理后能够获得丰富的信息量，并对采集图像的对比度与灰度进行调整，进一步保障图像清晰以及对图像目标区域的准确分割，避免由于采集图像无效导致目标区域分割不准确，从而使图像增强效果差。

Description

一种心脏超声图像增强系统

技术领域

本发明涉及医学图像增强技术领域，尤其涉及一种心脏超声图像增强系统。

背景技术

超声心动图不仅能探测心脏结构特征，而且能展现心内血流动力的趋势变化，因此能够有效提高对心血管疾病的诊断与治疗效果，且具有安全非侵入、实时成像等优点，然而，由于被测者的生理结构存在个体差异，即若被测者体型过胖或肺气肿，则导致心脏结构显示模糊，且由于超声心动图存在高噪声、低分辨率以及低对比度，导致难以获取清晰的超声图像，因此，为了改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果，亟需一种适用于心脏超声图像的智能辅助系统，不但能够通过信号预处理、快速且有效地识别目标，避免采集图像时由于图像显示设备的局限性造成图像显示层次感降低或颜色减少，保证完整准确获取心脏信息，并能够通过图像增强技术保障清晰成像。

中国专利公开号：CN111739614A，公开了一种用于医学图像增强的系统和方法，其技术点是将具有初始视场的初始医学图像经训练的机器学习模型生成具有扩展视场的扩充医学图像；由此可见，在现有的医学图像增强技术中，缺乏一种具体适用于心脏超声图像的系统，通过对准确且快速采集的心脏图像，保障图像质量满足图像增强处理后能够获得丰富的信息量，即通过采用信号预处理、目标识别等辅助功能，提升对图像的分割精度，从而保证图像目标区域准确分割，使通过进行图像分析得到心脏信息的效率有效提升。

发明内容

为此，本发明提供一种心脏超声图像增强系统，用以克服现有技术中由于采集图像无效，导致目标分割不准确从而使图像增强效果差的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种心脏超声图像增强系统，包括，

探测模块，用以发射短波超声束对目标区域进行扫描以及将反射的回波转化为电信号；

成像模块，其与所述探测模块相连，用以将电信号转化为实时超声图像以及输出目标超声图像；

标签模块，其与所述成像模块相连，用以储存标准心脏特征数据以及若干实时特征轮廓，标准心脏特征数据包括标准特征数目以及若干标准心脏特征轮廓；

指示模块，其与所述探测模块相连，用以对所述探测模块的探测行为进行指示；

分析模块，其与所述探测模块、所述成像模块、所述标签模块以及所述指示模块分别相连，所述分析模块根据第一标准声波衰减值与第二标准声波衰减值对实时声波衰减值的判定过程为，在判定实时声波衰减值大于第一标准声波衰减值时，将初始声波频率调整为修正声波频率，并在判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值时，通过所述成像模块获取实时超声图像；所述分析模块根据实时超声图像对所述指示模块进行指示的过程为，在判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，且实时特征数目等于标准特征数目时，根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，以确定所述指示模块的指示内容；所述分析模块还能够对待处理图像进行对比度调整、边缘点修正处理以及边缘梯度增强处理，得到所述目标超声图像。

进一步地，所述分析模块内设置有第一标准声波衰减值，分析模块能够将所述探测模块发射的初始声波频率与接收的实时回波频率相减，得到实时声波衰减值，并根据第一标准声波衰减值对实时声波衰减值进行判定，

若实时声波衰减值小于等于第一标准声波衰减值，所述分析模块将实时声波衰减值与第二标准声波衰减值进行对比，以确定所述探测模块是否探测到心脏数据；

若实时声波衰减值大于第一标准声波衰减值，所述分析模块将初始声波频率调整为修正声波频率；

其中，Fc’＝Fc×[1+(ΔFs-ΔFb1)/ΔFs]，Fc’表示为计算的修正声波频率，Fc表示获取的所述探测模块发射的初始声波频率，ΔFs表示根据初始声波频率与实时回波频率得到的实时声波衰减值，ΔFb1表示设定的第一标准声波衰减值。

进一步地，所述分析模块内设置有第二标准声波衰减值，分析模块在判定实时声波衰减值小于等于第一标准声波衰减值时，将实时声波衰减值与第二标准声波衰减值进行对比，

若实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值，所述分析模块获取若干实时特征轮廓，依次将各实时特征轮廓与各标准心脏特征轮廓进行匹配，以确定是否控制所述指示模块进行探测角度旋转指示；

若实时声波衰减值大于第二标准声波衰减值，所述指示模块进行继续探测指示提示。

进一步地，在所述分析模块判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值时，通过所述成像模块获取实时超声图像，对实时超声图像进行目标分割处理，得到若干实时特征轮廓，依次将各实时特征轮廓与各标准心脏特征轮廓进行匹配，

若存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，所述分析模块将实时特征数目与标准特征数目进行对比，以确定所述指示模块的指示提示；

若不存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，所述指示模块进行探测角度旋转指示。

进一步地，所述分析模块内设置有第一移动距离，分析模块在判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配时，获取实时特征轮廓的个数作为实时特征数目，并通过所述成像模块获取标准特征数目，将实时特征数目与标准特征数目进行对比，

若实时特征数目小于标准特征数目，所述分析模块判定所述探测模块沿水平方向移动至第一移动距离；

若实时特征数目等于标准特征数目，所述分析模块将根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，以确定所述指示模块的指示内容；

若实时特征数目大于标准特征数目，所述分析模块获取所述探测模块的实时探测深度，判定将实时探测深度调整为修正探测深度，所述指示模块进行探测深度调整指示；

其中，Hs’＝Hs×[1-(Ns-Nb)/Ns]，Hs’表示计算的修正探测深度，Hs表示获取的实时探测深度，Nb表示通过所述成像模块获取的标准特征数目，Ns表示通过目标分割处理后得到的实时特征数目。

进一步地，所述分析模块内设置有标准比例方差值，分析模块在判定实时特征数目等于标准特征数目时，分别获取各实时特征轮廓的面积以及对应的标准心脏特征轮廓，分别计算各特征轮廓面积比例，获取实时特征图像的标准比例尺，分别计算各特征轮廓面积比例与标准比例尺差值的平方值，作为各实时特征轮廓对应的实时比例方差值，并根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，

若存在实时比例方差值大于标准比例方差值，所述分析模块获取对应的实时特征轮廓的中心点，将该中心点与图像中点构成直线，判定所述探测模块沿该直线向远离中点的方向移动，所述指示模块进行移动指示，并根据标准水平距离对实时水平距离进行判定，以确定所述指示模块的指示内容；

若不存在实时比例方差值大于标准比例方差值，所述指示模块不进行移动指示提示。

进一步地，所述分析模块内设置有标准水平距离，所述分析模块在判定存在实时比例方差值大于标准比例方差时，分析模块还能够对实时超声图像进行参照物区域标记，将参照物区域的中心点作为标记点，获取标记点与图片中心的实时水平距离，并根据标准水平距离对实时水平距离进行判定，

若实时水平距离小于等于标准水平距离，所述分析模块判定探测完成，所述指示模块进行停止探测的指示提示；

若实时水平距离大于标准水平距离，所述指示模块进行以实时水平距离移动的水平移动探测指示。

进一步地，所述分析模块在判定实时水平距离小于等于标准水平距离时，分析模块获取实时超声图像作为待处理图像，对待处理图像进行对比度调整，包括，获取待处理图像中各实时特征轮廓内区域各像素点的亮度值，作为若干初始亮度值，将各初始亮度值的平均值作为平均前景亮度，获取待处理图像单元中轮廓外区域各像素点的亮度值的平均值作为平均背景亮度，计算平均前景亮度与平均背景亮度差值的平方，得到实时亮度差值，依次将各初始亮度值与实时亮度差值相加，得到对应的修正亮度值，将待处理图像的各初始亮度值调整为对应的修正亮度值。

进一步地，所述分析模块内设置有标准灰度梯度，分析模块对待处理图像进行对比度调整后，对待处理图像进行边缘点修正处理，包括，获取待处理图像中的各实时特征轮廓的边缘像素点，作为若干初始边缘点，分别将各初始边缘点与对应的实时特征轮廓外侧相邻的像素点做差，得到若干实时灰度梯度，根据标准灰度梯度依次对实时灰度梯度进行判定，

若存在任一实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，所述分析模块将对当前初始边缘点进行修正处理；

若不存在实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，所述分析模块判定完成对待处理图像进行边缘点修正处理；

其中，对当前初始边缘点进行修正处理包括，所述分析模块获取与当前初始边缘点相邻的像素点，作为初始边缘点，重复上述得到实时灰度梯度，根据标准灰度梯度对实时灰度梯度进行判定的操作，直至判定实时灰度梯度大于标准灰度梯度时，获取该初始边缘点，作为修正边缘点。

进一步地，所述分析模块在判定不存在实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度时，对存在修正边缘点的实时特征轮廓进行修正，修正为修正特征轮廓，对特征轮廓进行边缘梯度增强处理，得到目标超声图像；

其中，特征轮廓包括，实时特征轮廓与修正特征轮廓；修正特征轮廓由修正边缘点以及未进行边缘点修正处理的初始边缘点；

边缘梯度增强处理包括，所述分析模块获取构成实时特征轮廓与修正特征轮廓的各实时灰度梯度中的最大灰度梯度值，将最大灰度梯度值分别与构成特征轮廓的各边缘点的灰度值相乘，得到修正边缘灰度值，将构成特征轮廓的各边缘点的灰度值调整为修正边缘灰度值。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过分析模块根据第一标准声波衰减值与第二标准声波衰减值对实时声波衰减值进行判定，以确定是否将初始声波频率调整为修正声波频率，确保声波频率足以穿透组织，保障图像探测作业有效开展，分析模块在判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值时，通过所述成像模块获取实时超声图像，以根据超声图像数据确定是否探测到目标区域，并通过在判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配时，将实时特征数目与标准特征数目进行对比，并在判定实时特征数目等于标准特征数目时，根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，以确定所述指示模块的指示内容，实现智能辅助指引功能，即快速准确地识别目标，并对采集的目标图像的对比度与灰度进行调整，进一步保障图像清晰以及对图像目标区域的准确分割，避免由于采集图像无效导致目标区域分割不准确，从而使图像增强效果差。

进一步地，通过设置第一标准声波衰减值，以分析模块根据第一标准声波衰减值对实时声波衰减值进行判定，若分析模块判定实时声波衰减值小于等于第一标准声波衰减值，表示声波频率衰减值较小，不用调整探测模块的工作频率，若分析模块判定实时声波衰减值大于第一标准声波衰减值，表示声波频率衰减值比设定值大，即为了保证探测模块足以接受到反射的回波，需要调大探测模块的工作频率，即将初始声波频率调整为修正声波频率，保障探测行为有效。

进一步地，通过设置第二标准声波衰减值，以分析模块将实时声波衰减值与第二标准声波衰减值进行对比，若分析模块判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值，表示频率衰减值较小，探测模块探测到心脏组织，即移动到心尖附近位置，将获取实时超声图像进行判定，若分析模块判定实时声波衰减值大于第二标准声波衰减值，表示频率衰减值较大，探测模块探测到的是骨骼组织，即心脏组织的周围区域，则继续从胸骨右上方开始沿着胸骨左缘往下移动进行心脏位置的探测，保证快速准确地采集有效图像。

进一步地，通过对实时超声图像进行目标分割处理，得到若干实时特征轮廓，以分析模块依次将各实时特征轮廓与各标准心脏特征轮廓进行匹配，若分析模块判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配时，表示探测模块探测到目标组织，则对目标组织的个数进行判定，若分析模块判定不存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，表示探测模块未探测到目标组织，则需要调整探头的探测角度，指示模块进行探测角度旋转指示，保障采集的图像有效。

进一步地，通过设置有第一移动距离，以分析模块在判定实时特征数目小于标准特征数目时，通过指示模块提示探测模块沿左心室边缘平行方向移动第一移动距离，由于第一移动距离为非常微小的值，通过提示能够及时清晰明确地进行提醒，避免移动距离过大，即避免增加重复探测的过程与时间，若分析模块判定实时特征数目大于标准特征数目，表示图像分割后的目标识别对象数目过多，则由于探头深度较深，观察到更深入的结构，或者分辨率降低导致识别的对象数目过多，则须调小探头的深度，获得心尖四心腔切面图，保证图像质量。

进一步地，通过设置标准比例方差值，以分析模块根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，若分析模块判定存在实时比例方差值大于标准比例方差，表示实时特征轮廓与对应的标准特征轮廓的面积比的平方值与的标准比例尺的平方值的差异程度较大，即实时超声图像中实时特征轮廓与对应的标准特征轮廓的比例关系不匹配，表示获取的该实时特征轮廓对应的图像区域不完整，则需要朝该实时特征轮廓的方向移动探测模块的位置，以获得包括完整特征轮廓的实时超声图像，若分析模块判定不存在实时比例方差值大于标准比例方差值，表示各实时特征轮廓均完整地包括在实时超声图像区域内，分析模块初步判定超声图像获取有效，保障目标分割精准，增加图像增强效果。

进一步地，通过设置标准水平距离，以分析模块根据标准水平距离对实时水平距离进行判定，若分析模块判定实时水平距离小于等于标准水平距离，表示实时超声图像中的参照物区域在标准位置，则各实时特征轮廓也完整地显示在实时超声图像中，若分析模块判定实时水平距离大于标准水平距离，表示需要移动探测模块的位置，至标记的参照物中心点与实时超声图像的中心之间的距离在标准水平距离内，保障获取的超声图像不偏移，从而保障目标特征轮廓的完整性，保障目标轮廓分割准确有效。

进一步地，通过将待处理图像中各实时特征轮廓内区域各像素点的亮度值调大，增加各实时特征轮廓内区域与外区域的亮度差异程度，以提升图像的对比度，从而增强超声图像的整体视觉效果。

进一步地，通过设置标准灰度梯度，以分析模块根据标准灰度梯度依次对实时灰度梯度进行判定，若分析模块判定存在任一实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，表示该特征轮廓边缘的像素梯度较弱，可能是进行目标分割时边缘内区域分割不足导致的，则通过依次对边缘外区域相邻的像素点的像素梯度进行判定，精确找到像素梯度大的像素点重新作为边缘点，即获得修正边缘点，若分析模块判定不存在实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，表示轮廓边缘像素点梯度均较大，无需再进行边缘点修正处理，提升分割精度，增加图像增强效果。

进一步地，通过对存在修正边缘点的实时特征轮廓进行修正，即通过乘法方式提升图像边缘较弱的像素梯度，通过放大像素值之间的差距，让图像边缘部分的像素值的梯度变大，保证图像目标区域准确分割的同时，提升分割精度和运算效率，保障图像增强处理有效。

附图说明

图1为本发明实施例一种心脏超声图像增强系统的示意图；

图2为本发明实施例标签模块的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1与图2所示，图1为本发明实施例基于心血管疾病的智能诊断系统的示意图，图2为本发明实施例标签模块的示意图，本发明提供一种基于心血管疾病的智能诊断系统，包括，探测模块、成像模块、标签模块、指示模块以及分析模块，其中，

探测模块，用以发射短波超声束对目标区域进行扫描以及将反射的回波转化为电信号；

成像模块，其与所述探测模块相连，用以将电信号转化为实时超声图像以及输出目标超声图像；

标签模块，其与所述成像模块相连，用以储存标准心脏特征数据以及若干实时特征轮廓，标准心脏特征数据包括标准特征数目以及若干标准心脏特征轮廓；

指示模块，其与所述探测模块相连，用以对所述探测模块的探测行为进行指示；

分析模块，其与所述探测模块、所述成像模块、所述标签模块以及所述指示模块分别相连，所述分析模块根据第一标准声波衰减值与第二标准声波衰减值对实时声波衰减值的判定过程为，在判定实时声波衰减值大于第一标准声波衰减值时，将初始声波频率调整为修正声波频率，并在判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值时，通过所述成像模块获取实时超声图像；所述分析模块根据实时超声图像对所述指示模块进行指示的过程为，在判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，且实时特征数目等于标准特征数目时，根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，以确定所述指示模块的指示内容；所述分析模块还能够对待处理图像进行对比度调整、边缘点修正处理以及边缘梯度增强处理，得到所述目标超声图像。

在本实施例中，探测模块以预设探测方向，即从胸骨右上方开始沿着胸骨左缘往下移动进行心脏位置的探测，探测模块移动到心脏位置时，找到心尖位置，从心尖入射短波超声束获得心尖二心腔切面图，沿左心室边缘平行方向稍微向左移动，可获得心尖四心腔切面图，将心尖四心腔切面图作为待处理图像，进行图像目标分割，即对左心室、左心房、右心室以及右心房区域的分割识别，参照物区域选择其四周位置分别为四个目标特征轮廓的区域，根据参照区域的位置，调整探测模块的探测位置，获取目标超声图像。

通过分析模块根据第一标准声波衰减值与第二标准声波衰减值对实时声波衰减值进行判定，以确定是否将初始声波频率调整为修正声波频率，确保声波频率足以穿透组织，保障图像探测作业有效开展，分析模块在判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值时，通过所述成像模块获取实时超声图像，以根据超声图像数据确定是否探测到目标区域，并通过在判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配时，将实时特征数目与标准特征数目进行对比，并在判定实时特征数目等于标准特征数目时，根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，以确定所述指示模块的指示内容，实现智能辅助指引功能，即快速准确地识别目标，并对采集的目标图像的对比度与灰度进行调整，进一步保障图像清晰以及对图像目标区域的准确分割，避免由于采集图像无效导致目标区域分割不准确，从而使图像增强效果差。

具体而言，所述分析模块内设置有第一标准声波衰减值，分析模块能够将所述探测模块发射的初始声波频率与接收的实时回波频率相减，得到实时声波衰减值，并根据第一标准声波衰减值对实时声波衰减值进行判定，

若实时声波衰减值小于等于第一标准声波衰减值，所述分析模块将实时声波衰减值与第二标准声波衰减值进行对比，以确定所述探测模块是否探测到心脏数据；

若实时声波衰减值大于第一标准声波衰减值，所述分析模块将初始声波频率调整为修正声波频率；

其中，Fc’＝Fc×[1+(ΔFs-ΔFb1)/ΔFs]，Fc’表示为计算的修正声波频率，Fc表示获取的所述探测模块发射的初始声波频率，ΔFs表示根据初始声波频率与实时回波频率得到的实时声波衰减值，ΔFb1表示设定的第一标准声波衰减值。

第一标准声波衰减值表示设置的探测模块的超声探头一般情况下的工作频率，但是若被测者的体型较大、心脏肥厚或存在心包积液，均会增大超声波的衰减程度，因此设置第一标准声波衰减值，保障探测行为有效，设定值可以设定为8dB/cm-10dB/cm之间；

通过设置第一标准声波衰减值，以分析模块根据第一标准声波衰减值对实时声波衰减值进行判定，若分析模块判定实时声波衰减值小于等于第一标准声波衰减值，表示声波频率衰减值较小，不用调整探测模块的工作频率，若分析模块判定实时声波衰减值大于第一标准声波衰减值，表示声波频率衰减值比设定值大，即为了保证探测模块足以接受到反射的回波，需要调大探测模块的工作频率，即将初始声波频率调整为修正声波频率，保障探测行为有效。

具体而言，所述分析模块内设置有第二标准声波衰减值，分析模块在判定实时声波衰减值小于等于第一标准声波衰减值时，将实时声波衰减值与第二标准声波衰减值进行对比，

若实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值，所述分析模块获取若干实时特征轮廓，依次将各实时特征轮廓与各标准心脏特征轮廓进行匹配，以确定是否控制所述指示模块进行探测角度旋转指示；

若实时声波衰减值大于第二标准声波衰减值，所述指示模块进行继续探测指示提示。

第二标准声波衰减值表示设定的探测到探测目标的声波衰减值，设定值与组织类型有关，若探测目标为心脏，则设定值一般在0.5dB/cm-1.5dB/cm之间，表示超声波穿透柔软组织的频率衰减值，由于超声波穿透柔软组织的频率衰减值小于穿透骨骼的频率衰减值，则探测模块从胸骨右上方开始沿着胸骨左缘往下移动进行心脏位置的探测时，可以通过频率衰减值的程度确定；

通过设置第二标准声波衰减值，以分析模块将实时声波衰减值与第二标准声波衰减值进行对比，若分析模块判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值，表示频率衰减值较小，探测模块探测到心脏组织，即移动到心尖附近位置，将获取实时超声图像进行判定，若分析模块判定实时声波衰减值大于第二标准声波衰减值，表示频率衰减值较大，探测模块探测到的是骨骼组织，即心脏组织的周围区域，则继续从胸骨右上方开始沿着胸骨左缘往下移动进行心脏位置的探测，保证快速准确地采集有效图像。

具体而言，在所述分析模块判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值时，通过所述成像模块获取实时超声图像，对实时超声图像进行目标分割处理，得到若干实时特征轮廓，依次将各实时特征轮廓与各标准心脏特征轮廓进行匹配，

若存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，所述分析模块将实时特征数目与标准特征数目进行对比，以确定所述指示模块的指示提示；

若不存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，所述指示模块进行探测角度旋转指示。

在本实施例中目标分割处理采用一种二维超声心动图全卷积网络TDEcho-FCN算法，通过全卷积网络、回溯采样和转置卷积过程，以实现分割识别，在进行图像目标分割时，FCN可直接把任意尺寸的整幅图像作为输入，输入图像经过多层级的卷积和池化过滤处理，使得每一层的输出图像和分辨率逐级变小，在达到符合要求的最小层级时产生高维特征热图，之后进行关键性回溯放大处理，直到与原图像大小一致，跳跃连接在其中发挥关键作用，最后把不同类别的像素标签映射作为各类别的分割输出，作为若干实时特征轮廓。

通过对实时超声图像进行目标分割处理，得到若干实时特征轮廓，以分析模块依次将各实时特征轮廓与各标准心脏特征轮廓进行匹配，若分析模块判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配时，表示探测模块探测到目标组织，则对目标组织的个数进行判定，若分析模块判定不存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，表示探测模块未探测到目标组织，则需要调整探头的探测角度，指示模块进行探测角度旋转指示，保障采集的图像有效。

具体而言，所述分析模块内设置有第一移动距离，分析模块在判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配时，获取实时特征轮廓的个数作为实时特征数目，并通过所述成像模块获取标准特征数目，将实时特征数目与标准特征数目进行对比，

若实时特征数目小于标准特征数目，所述分析模块判定所述探测模块沿水平方向移动至第一移动距离；

若实时特征数目等于标准特征数目，所述分析模块将根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，以确定所述指示模块的指示内容；

若实时特征数目大于标准特征数目，所述分析模块获取所述探测模块的实时探测深度，判定将实时探测深度调整为修正探测深度，所述指示模块进行探测深度调整指示；

其中，Hs’＝Hs×[1-(Ns-Nb)/Ns]，Hs’表示计算的修正探测深度，Hs表示获取的实时探测深度，Nb表示通过所述成像模块获取的标准特征数目，Ns表示通过目标分割处理后得到的实时特征数目。

第一移动距离表示设置的从获得心尖二心腔切面图到获得心尖四心腔切面图需要沿左心室边缘平行方向移动的实际距离，设定值与探头特性有关，一般设置在3mm-20mm之间，标准特征数目表示设定的目标识别对象的个数，设定值为4个；

通过设置有第一移动距离，以分析模块在判定实时特征数目小于标准特征数目时，通过指示模块提示探测模块沿左心室边缘平行方向移动第一移动距离，由于第一移动距离为非常微小的值，通过提示能够及时清晰明确地进行提醒，避免移动距离过大，即避免增加重复探测的过程与时间，若分析模块判定实时特征数目大于标准特征数目，表示图像分割后的目标识别对象数目过多，则由于探头深度较深，观察到更深入的结构，或者分辨率降低导致识别的对象数目过多，则须调小探头的深度，获得心尖四心腔切面图，保证图像质量。

具体而言，所述分析模块内设置有标准比例方差值，分析模块在判定实时特征数目等于标准特征数目时，分别获取各实时特征轮廓的面积以及对应的标准心脏特征轮廓，分别计算各特征轮廓面积比例，获取实时特征图像的标准比例尺，分别计算各特征轮廓面积比例与标准比例尺差值的平方值，作为各实时特征轮廓对应的实时比例方差值，并根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，

若存在实时比例方差值大于标准比例方差值，所述分析模块获取对应的实时特征轮廓的中心点，将该中心点与图像中点构成直线，判定所述探测模块沿该直线向远离中点的方向移动，所述指示模块进行移动指示，并根据标准水平距离对实时水平距离进行判定，以确定所述指示模块的指示内容；

若不存在实时比例方差值大于标准比例方差值，所述指示模块不进行移动指示提示。

标准比例方差值表示设定的超声图像中实时特征轮廓与对应的标准特征轮廓的面积比的平方值与的标准比例尺的平方值的差异程度，小于设定值表示差异程度低，大于设定值表示差异程度高，即通过判定超声图像中实时特征轮廓与对应的标准特征轮廓的比例关系是否符合超声图像比例尺，以分析模块初步确定获取的超声图像是否有效，设定值与探测仪器的标准比例尺有关，一般设置为标准比例尺的10％至20％之间；

通过设置标准比例方差值，以分析模块根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，若分析模块判定存在实时比例方差值大于标准比例方差，表示实时特征轮廓与对应的标准特征轮廓的面积比的平方值与的标准比例尺的平方值的差异程度较大，即实时超声图像中实时特征轮廓与对应的标准特征轮廓的比例关系不匹配，表示获取的该实时特征轮廓对应的图像区域不完整，则需要朝该实时特征轮廓的方向移动探测模块的位置，以获得包括完整特征轮廓的实时超声图像，若分析模块判定不存在实时比例方差值大于标准比例方差值，表示各实时特征轮廓均完整地包括在实时超声图像区域内，分析模块初步判定超声图像获取有效，保障目标分割精准，增加图像增强效果。

具体而言，所述分析模块内设置有标准水平距离，所述分析模块在判定存在实时比例方差值大于标准比例方差时，分析模块还能够对实时超声图像进行参照物区域标记，将参照物区域的中心点作为标记点，获取标记点与图片中心的实时水平距离，并根据标准水平距离对实时水平距离进行判定，

若实时水平距离小于等于标准水平距离，所述分析模块判定探测完成，所述指示模块进行停止探测的指示提示；

若实时水平距离大于标准水平距离，所述指示模块进行以实时水平距离移动的水平移动探测指示。

标准水平距离表示设定的超声图像中标记的参照物区域的中心点与实时超声图像的中心之间的标准距离，与选取的参照物区域有关；

通过设置标准水平距离，以分析模块根据标准水平距离对实时水平距离进行判定，若分析模块判定实时水平距离小于等于标准水平距离，表示实时超声图像中的参照物区域在标准位置，则各实时特征轮廓也完整地显示在实时超声图像中，若分析模块判定实时水平距离大于标准水平距离，表示需要移动探测模块的位置，至标记的参照物中心点与实时超声图像的中心之间的距离在标准水平距离内，保障获取的超声图像不偏移，从而保障目标特征轮廓的完整性，保障目标轮廓分割准确有效。

具体而言，所述分析模块在判定实时水平距离小于等于标准水平距离时，分析模块获取实时超声图像作为待处理图像，对待处理图像进行对比度调整，包括，获取待处理图像中各实时特征轮廓内区域各像素点的亮度值，作为若干初始亮度值，将各初始亮度值的平均值作为平均前景亮度，获取待处理图像单元中轮廓外区域各像素点的亮度值的平均值作为平均背景亮度，计算平均前景亮度与平均背景亮度差值的平方，得到实时亮度差值，依次将各初始亮度值与实时亮度差值相加，得到对应的修正亮度值，将待处理图像的各初始亮度值调整为对应的修正亮度值。

通过将待处理图像中各实时特征轮廓内区域各像素点的亮度值调大，增加各实时特征轮廓内区域与外区域的亮度差异程度，以提升图像的对比度，从而增强超声图像的整体视觉效果。

具体而言，所述分析模块内设置有标准灰度梯度，分析模块对待处理图像进行对比度调整后，对待处理图像进行边缘点修正处理，包括，获取待处理图像中的各实时特征轮廓的边缘像素点，作为若干初始边缘点，分别将各初始边缘点与对应的实时特征轮廓外侧相邻的像素点做差，得到若干实时灰度梯度，根据标准灰度梯度依次对实时灰度梯度进行判定，

若存在任一实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，所述分析模块将对当前初始边缘点进行修正处理；

若不存在实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，所述分析模块判定完成对待处理图像进行边缘点修正处理；

其中，对当前初始边缘点进行修正处理包括，所述分析模块获取与当前初始边缘点相邻的像素点，作为初始边缘点，重复上述得到实时灰度梯度，根据标准灰度梯度对实时灰度梯度进行判定的操作，直至判定实时灰度梯度大于标准灰度梯度时，获取该初始边缘点，作为修正边缘点。

标准灰度梯度表示设定的特征轮廓边缘较强的像素梯度，根据超声图像的质量需求对应设定，一般设定为

通过设置标准灰度梯度，以分析模块根据标准灰度梯度依次对实时灰度梯度进行判定，若分析模块判定存在任一实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，表示该特征轮廓边缘的像素梯度较弱，可能是进行目标分割时边缘内区域分割不足导致的，则通过依次对边缘外区域相邻的像素点的像素梯度进行判定，精确找到像素梯度大的像素点重新作为边缘点，即获得修正边缘点，若分析模块判定不存在实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，表示轮廓边缘像素点梯度均较大，无需再进行边缘点修正处理，提升分割精度，增加图像增强效果。

具体而言，所述分析模块在判定不存在实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度时，对存在修正边缘点的实时特征轮廓进行修正，修正为修正特征轮廓，对特征轮廓进行边缘梯度增强处理，得到目标超声图像；

其中，特征轮廓包括，实时特征轮廓与修正特征轮廓；修正特征轮廓由修正边缘点以及未进行边缘点修正处理的初始边缘点；

边缘梯度增强处理包括，所述分析模块获取构成实时特征轮廓与修正特征轮廓的各实时灰度梯度中的最大灰度梯度值，将最大灰度梯度值分别与构成特征轮廓的各边缘点的灰度值相乘，得到修正边缘灰度值，将构成特征轮廓的各边缘点的灰度值调整为修正边缘灰度值。

通过对存在修正边缘点的实时特征轮廓进行修正，即通过乘法方式提升图像边缘较弱的像素梯度，通过放大像素值之间的差距，让图像边缘部分的像素值的梯度变大，保证图像目标区域准确分割的同时，提升分割精度和运算效率，保障图像增强处理有效。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，包括，

探测模块，用以发射短波超声束对目标区域进行扫描以及将反射的回波转化为电信号；

成像模块，其与所述探测模块相连，用以将电信号转化为实时超声图像以及输出目标超声图像；

标签模块，其与所述成像模块相连，用以储存标准心脏特征数据以及若干实时特征轮廓，标准心脏特征数据包括标准特征数目以及若干标准心脏特征轮廓；

指示模块，其与所述探测模块相连，用以对所述探测模块的探测行为进行指示；

分析模块，其与所述探测模块、所述成像模块、所述标签模块以及所述指示模块分别相连，所述分析模块能够根据第一标准声波衰减值与第二标准声波衰减值对实时声波衰减值进行判定，并在判定实时声波衰减值大于第一标准声波衰减值时，将初始声波频率调整为修正声波频率，在判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值时，通过所述成像模块获取实时超声图像，并根据实时超声图像的图像信息对所述指示模块进行指示，在判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，且实时特征数目等于标准特征数目时，所述分析模块能够根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，以确定所述指示模块的指示内容；所述分析模块还能够对待处理图像进行对比度调整、边缘点修正处理以及边缘梯度增强处理，得到所述目标超声图像；

其中，所述分析模块在判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配时，获取实时特征轮廓的个数作为实时特征数目。

2.根据权利要求1所述的一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，所述分析模块内设置有第一标准声波衰减值，分析模块能够将所述探测模块发射的初始声波频率与接收的实时回波频率相减，得到实时声波衰减值，并根据第一标准声波衰减值对实时声波衰减值进行判定，

若实时声波衰减值小于等于第一标准声波衰减值，所述分析模块将实时声波衰减值与第二标准声波衰减值进行对比，以确定所述探测模块是否探测到心脏数据；

若实时声波衰减值大于第一标准声波衰减值，所述分析模块将初始声波频率调整为修正声波频率。

3.根据权利要求2所述的一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，所述分析模块内设置有第二标准声波衰减值，分析模块在判定实时声波衰减值小于等于第一标准声波衰减值时，将实时声波衰减值与第二标准声波衰减值进行对比，

若实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值，所述分析模块获取若干实时特征轮廓，依次将各实时特征轮廓与各标准心脏特征轮廓进行匹配，以确定是否控制所述指示模块进行探测角度旋转指示；

若实时声波衰减值大于第二标准声波衰减值，所述指示模块进行继续探测指示提示。

4.根据权利要求3所述的一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，在所述分析模块判定实时声波衰减值小于等于第二标准声波衰减值时，通过所述成像模块获取实时超声图像，对实时超声图像进行目标分割处理，得到若干实时特征轮廓，依次将各实时特征轮廓与各标准心脏特征轮廓进行匹配，

若存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，所述分析模块将实时特征数目与标准特征数目进行对比，以确定所述指示模块的指示提示；

若不存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配，所述指示模块进行探测角度旋转指示。

5.根据权利要求4所述的一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，所述分析模块内设置有第一移动距离，分析模块在判定存在实时特征轮廓与标准心脏特征轮廓匹配时，通过所述成像模块获取标准特征数目，将所述实时特征数目与标准特征数目进行对比，

若实时特征数目小于标准特征数目，所述分析模块判定所述探测模块沿水平方向移动至第一移动距离；

若实时特征数目等于标准特征数目，所述分析模块将根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，以确定所述指示模块的指示内容；

若实时特征数目大于标准特征数目，所述分析模块获取所述探测模块的实时探测深度，判定将实时探测深度调整为修正探测深度，所述指示模块进行探测深度调整指示。

6.根据权利要求5所述的一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，所述分析模块内设置有标准比例方差值，分析模块在判定实时特征数目等于标准特征数目时，分别获取各实时特征轮廓的面积以及对应的标准心脏特征轮廓，分别计算各特征轮廓面积比例，获取实时特征图像的标准比例尺，分别计算各特征轮廓面积比例与标准比例尺差值的平方值，作为各实时特征轮廓对应的实时比例方差值，并根据标准比例方差值依次对各实时比例方差值进行判定，

若存在实时比例方差值大于标准比例方差值，所述分析模块获取对应的实时特征轮廓的中心点，将该中心点与图像中点构成直线，判定所述探测模块沿该直线向远离中点的方向移动，所述指示模块进行移动指示，并根据标准水平距离对实时水平距离进行判定，以确定所述指示模块的指示内容；

若不存在实时比例方差值大于标准比例方差值，所述指示模块不进行移动指示提示。

7.根据权利要求6所述的一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，所述分析模块内设置有标准水平距离，所述分析模块在判定存在实时比例方差值大于标准比例方差时，分析模块还能够对实时超声图像进行参照物区域标记，将参照物区域的中心点作为标记点，获取标记点与图片中心的实时水平距离，并根据标准水平距离对实时水平距离进行判定，

若实时水平距离小于等于标准水平距离，所述分析模块判定探测完成，所述指示模块进行停止探测的指示提示；

若实时水平距离大于标准水平距离，所述指示模块进行以实时水平距离移动的水平移动探测指示。

8.根据权利要求7所述的一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，所述分析模块在判定实时水平距离小于等于标准水平距离时，分析模块获取实时超声图像作为待处理图像，对待处理图像进行对比度调整，包括，获取待处理图像中各实时特征轮廓内区域各像素点的亮度值，作为若干初始亮度值，将各初始亮度值的平均值作为平均前景亮度，获取待处理图像单元中轮廓外区域各像素点的亮度值的平均值作为平均背景亮度，计算平均前景亮度与平均背景亮度差值的平方，得到实时亮度差值，依次将各初始亮度值与实时亮度差值相加，得到对应的修正亮度值，将待处理图像的各初始亮度值调整为对应的修正亮度值。

9.根据权利要求8所述的一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，所述分析模块内设置有标准灰度梯度，分析模块对待处理图像进行对比度调整后，对待处理图像进行边缘点修正处理，包括，获取待处理图像中的各实时特征轮廓的边缘像素点，作为若干初始边缘点，分别将各初始边缘点与对应的实时特征轮廓外侧相邻的像素点做差，得到若干实时灰度梯度，根据标准灰度梯度依次对实时灰度梯度进行判定，

若存在任一实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，所述分析模块将对当前初始边缘点进行修正处理；

若不存在实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度，所述分析模块判定完成对待处理图像进行边缘点修正处理；

其中，对当前初始边缘点进行修正处理包括，所述分析模块获取与当前初始边缘点相邻的像素点，作为初始边缘点，重复上述得到实时灰度梯度，根据标准灰度梯度对实时灰度梯度进行判定的操作，直至判定实时灰度梯度大于标准灰度梯度时，获取该初始边缘点，作为修正边缘点。

10.根据权利要求9所述的一种心脏超声图像增强系统，其特征在于，所述分析模块在判定不存在实时灰度梯度小于等于标准灰度梯度时，对存在修正边缘点的实时特征轮廓进行修正，修正为修正特征轮廓，对特征轮廓进行边缘梯度增强处理，得到目标超声图像；

其中，特征轮廓包括，实时特征轮廓与修正特征轮廓；修正特征轮廓由修正边缘点以及未进行边缘点修正处理的初始边缘点；

边缘梯度增强处理包括，所述分析模块获取构成实时特征轮廓与修正特征轮廓的各实时灰度梯度中的最大灰度梯度值，将最大灰度梯度值分别与构成特征轮廓的各边缘点的灰度值相乘，得到修正边缘灰度值，将构成特征轮廓的各边缘点的灰度值调整为修正边缘灰度值。