專利名稱：基于運動插值的解剖m型成像方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用超聲波技術(shù)的成像方法和裝置，尤其涉及在B幀率較低的超聲設(shè)備上通過插值提高圖像數(shù)據(jù)的時間分辨率從而獲得具有連續(xù)運動組織曲線的解剖M型圖像的方法和裝置。
背景技術(shù)：
解剖M型(anatomical M-mode)或任意M型(arbitrary M-mode)成像是超聲成像中一種較新的技術(shù)，最早由挪威的Vingmed sound公司(該公司在1998年被GE公司收購)在1996年提出。解剖M型成像和常規(guī)M型成像表現(xiàn)方式很類似，都是在時間和深度平面上用灰度表達超聲回波信號的強度。但是從成像機制上看，二者差別較大。常規(guī)M型成像基于一條真實的超聲掃描線，而解剖M型成像基于二維超聲圖像序列上自定義的一條直線或一條曲線，是虛擬的M型(virtual M mode)。解剖M型成像本質(zhì)上是二維超聲圖像序列的另外一種表達形式，通過從每一幀B圖獲得的采樣線位置數(shù)據(jù)根據(jù)時間順序排列來獲得與常規(guī)M型同樣的距離-時間坐標系的圖像數(shù)據(jù)。
盡管超聲B型成像能提供更完整的空間信息，但是臨床上采用常規(guī)M型成像進行心腔大小和心功能的評價更為準確。原因有四常規(guī)M型成像比B型成像有更高的時間分辨率；常規(guī)M型成像能夠在時間軸上精確觀察心臟運動，而B型成像不能夠精確觀察心臟運動隨時間的改變；M模式能夠更好的確認組織邊界；M模式能夠在較高時間分辨率上比較不同解剖結(jié)構(gòu)的運動。常規(guī)的M型成像也有其不足。首先，為了準確測量心室的相關(guān)參數(shù)，掃描線需要與心室壁垂直。由于肺和肋骨的影響，在臨床上這種切面不容易獲得。其次，常規(guī)M型成像掃描線固定，心臟運動會使得掃描線基點有可能朝向或者遠離掃描定點，導(dǎo)致測量不準。最后常規(guī)M型成像只能夠從一條取樣線方向觀察心臟，在空間上分析不全面。由于解剖M型成像的采樣線并不是一條實際的掃描線而是用戶自定義的，因此能夠部分的保留常規(guī)M型成像的優(yōu)點，又能夠改善其不足。
Philips公司在2003年就已遞交了名稱為“超聲成像系統(tǒng)上的實時任意M型(Real-Time Arbitrary M-Mode for Ultrasonic Imaging System)”的專利申請(US 6,589,175 B2)。該專利公開了如圖1所示的裝置框圖，該裝置包括兩個保存掃描線數(shù)據(jù)的內(nèi)存緩存，以及兩個保存轉(zhuǎn)換后的M線數(shù)據(jù)的圖像緩存。前端與內(nèi)存緩存合作，前端將波束形成的N條掃描線數(shù)據(jù)作為一組，交替的保存在兩個內(nèi)存緩存中，這N條掃描線就是采樣線經(jīng)過的掃描線；掃描轉(zhuǎn)換負責(zé)將內(nèi)存緩存的N條掃描線轉(zhuǎn)換生成一條M型數(shù)據(jù)線交替保存在圖像緩存中，圖像緩存與顯示合作進行M圖顯示。
上述US 6,589,175專利的主要思想是通過將掃描一幀圖像過程分成多次進行掃描，每次掃描若干條線，在相隔兩次的間隔掃描M采樣線經(jīng)過的掃描線，從而提高獲得M圖的頻率。Philips的技術(shù)方案將獲得B圖數(shù)據(jù)與解剖M型數(shù)據(jù)線分離開來，其缺點在于以犧牲B圖幀率為代價來達到提高M圖幀率的效果。我們進行一個簡單的計算，便可知道Philips方案為了獲得特定幀率的解剖M數(shù)據(jù)所必須犧牲的B圖幀率，假設(shè)采樣線跨度為N條掃描線，掃描一條線需要0.25毫秒，一幀B圖有120條線，M圖的幀率要求達到F幀/秒，則可以計算不進行解剖M型是B圖幀率為B圖原來幀率1000/(0.25·120)＝33幀/秒，1秒內(nèi)生成M線數(shù)據(jù)所花費的時間N*F*0.00025，剩下用于生成B圖的時間(1-N*F*0.00025)。
很容易計算，如果F為60幀/秒，采樣線跨度N為20線，則B幀率剩下23幀/秒，B圖像幀率依賴于掃描線的跨度，而且由于B圖像幀率對N的依賴使得系統(tǒng)的幀率不可預(yù)測。
由于許多國外大公司普遍使用中高檔機器，幀率本來就很高，因此在實現(xiàn)解剖M型時不需要考慮幀率低對解剖M圖像的影響，本發(fā)明旨在解決如何在幀率不高的中低檔機器實現(xiàn)解剖M型成像的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提出一種基于較低幀率的超聲B型成像系統(tǒng)，在不降低B圖幀率的前提下，通過對B圖數(shù)據(jù)進行運動向量插值獲得模擬的高幀率M型圖像的方法和裝置。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案設(shè)計一種基于運動插值的解剖M型的成像方法，該方法以超聲成像系統(tǒng)作為硬件基礎(chǔ)，其特征在于包括如下步驟a.系統(tǒng)前端從受測機體組織獲得的射頻(RF)數(shù)據(jù)通過信號處理模塊(DSP)處理后得到極坐標形式的B型數(shù)據(jù)，該B型數(shù)據(jù)被保存在B數(shù)據(jù)緩沖中；b.B型數(shù)據(jù)由數(shù)字掃描變換模塊(DSC)變換成為一幀B圖像，該幀B圖像被儲存在圖像緩沖中并由顯示器顯示；c.數(shù)字掃描變換(DSC)后端模塊把用戶通過B圖像自定義的采樣線直角坐標進行坐標轉(zhuǎn)換從而獲得所述自定義采樣線各采樣點的極坐標數(shù)據(jù)；d.插值模塊接收數(shù)字掃描變換后端模塊輸出的自定義采樣線各采樣點的極坐標數(shù)據(jù)，同時讀取B數(shù)據(jù)緩沖中的B型數(shù)據(jù)，根據(jù)所述坐標數(shù)據(jù)和B數(shù)據(jù)獲得M數(shù)據(jù)線，生成在用戶自定義采樣線的深度—時間坐標系下t時間刻度的一線解剖M型數(shù)據(jù)，在t時刻和t-1時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間進行插值處理以增加解剖M型數(shù)據(jù)的時間分辨率；所述插值處理分兩步進行，第一步先對數(shù)據(jù)線上有較重要物理回波的運動區(qū)域進行運動向量插值，第二步對運動向量插值沒有覆蓋到的非運動區(qū)域用線性插值進行填補；插值后的解剖M型數(shù)據(jù)被更新存到M數(shù)據(jù)緩沖中并由顯示器顯示；重復(fù)步驟a至步驟d直到獲得全部時空序列的解剖M型圖。
所述有較重要物理回波的運動區(qū)是指通過統(tǒng)計點的鄰域內(nèi)背景點與非背景點的數(shù)量來進行判斷的，設(shè)定t-1時刻的數(shù)據(jù)線上一點p，灰度閾值bkth，點p上下的域S1，S2，其中S1＞S2，在域內(nèi)灰度值達到bkth的稱為背景點，否則為非背景點，對域S1進行背景點統(tǒng)計，點數(shù)為Bgnub，對域S2進行非背景點統(tǒng)計，點數(shù)為Fgnub，如果Bgnub＞S1*K1％以及Fgnub＞S2*K1％兩個條件同時滿足，則稱點p為Mask點，系統(tǒng)只計算Mask點的運動向量；假設(shè)t-1時刻的數(shù)據(jù)線上有一高亮帶，該高亮帶有一對應(yīng)點A1，在t時刻的數(shù)據(jù)線上所述高亮帶由于速度在深度軸上平移了一段距離，其對應(yīng)點為A2，插值時將點A1和A2連接起來，利用A1和A2點運動向量的進行加權(quán)獲得被插值點的運動向量，由此獲得連續(xù)的運動曲線；所述A2點通過搜索與A1相匹配點而獲得，兩點互相匹配是指表征相似度的變量SAD=Σy=0k|R1y-R2y|]]>最小的那個鄰域的中點，其中R1為A1的半徑為r的鄰域，R2為在對應(yīng)的時刻t數(shù)據(jù)線上某點為中心半徑為r的鄰域。
所述t時刻和t-1時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間需要插入Newfps/Orgfps根數(shù)據(jù)線，插值前解剖M型數(shù)據(jù)的時間分辨率為δt＝Orgfps，經(jīng)過插值后解剖M型數(shù)據(jù)的時間分辨率為Newfps，其中Orgfps是M型數(shù)據(jù)的原始幀率，Newfps是根據(jù)解剖M型圖像顯示的需要所設(shè)定的目標幀率。如果Newfps/Orgfps不是整數(shù)，則所述t-1時刻和t時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間的插值為等時間距離的非整數(shù)倍插值。如果Newfps/Orgfps為整數(shù)，則所述t-1時刻和t時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間的插值為等時間距離整數(shù)倍插值。
在本發(fā)明的實施例中，所述運動向量插值的參數(shù)選擇如下S1＝10，S2＝3，K1＝50，bkth＝60，k＝2*r＝16。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案還包括設(shè)計一種基于運動插值的解剖M型成像裝置，包括順序連接的前端、數(shù)字信號處理模塊(DSP)、B數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)字掃描變換(DSC)、圖像緩沖和顯示器，前端獲得的射頻數(shù)據(jù)RF通過數(shù)字信號處理模塊處理后得到極坐標形式的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)保存于B數(shù)據(jù)緩沖中，B數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字掃描變換處理獲得一幀B圖像送到顯示器進行顯示，下面兩個模塊是本發(fā)明裝置特有的關(guān)鍵模塊數(shù)字掃描變換(DSC)后端模塊，用于從圖像緩沖獲取用戶通過B圖像自定義的掃描線后進行M圖坐標轉(zhuǎn)換，通過坐標轉(zhuǎn)換獲得自定義采樣線各采樣點在B型坐標系中的坐標數(shù)據(jù)；插值模塊，用于讀取B數(shù)據(jù)緩沖中的B型數(shù)據(jù)和數(shù)字掃描變換后端模塊中的坐標數(shù)據(jù)生成M數(shù)據(jù)線，通過進行運動向量插值，插值后的解剖M型數(shù)據(jù)被更新存到M數(shù)據(jù)緩沖中并由顯示器顯示。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明基于運動插值的解剖M型成像方法和裝置具有如下優(yōu)點通過對解剖M型數(shù)據(jù)的運動向量插值，較好地解決由于幀率低導(dǎo)致生成的解剖M型圖像的運動曲線不連續(xù)問題，使得在中低檔的B超機器上實現(xiàn)解剖M型成像成為可能。


圖1是現(xiàn)有實現(xiàn)解剖M型圖像的超聲B型成像系統(tǒng)的原理框圖；圖2是本發(fā)明基于運動插值的解剖M型成像裝置的原理框圖；圖3是運動插值方案的流程圖；圖4是在運動插值時尋找Mask點的流程圖；圖5是說明運動向量原理的示意圖；圖6是對運動向量進行線性插值圖的示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖及附圖所示之最佳實施例對本發(fā)明裝置和方法作進一步詳述。
圖2是本發(fā)明基于運動插值的解剖M型成像裝置的原理框圖。前端獲得的射頻數(shù)據(jù)(RF)通過數(shù)字信號處理模塊(DSP)處理后得到極坐標形式的數(shù)據(jù)保存于B數(shù)據(jù)緩沖(buff_b)中，通過將buff_b的數(shù)據(jù)進行數(shù)字掃描變換(DSC)獲得一幀B圖像送到顯示器進行顯示。解剖M型的成像處理過程是從B數(shù)據(jù)緩沖(buff_b)中的每幀圖像采樣獲得解剖M圖的一幀數(shù)據(jù)線，然后通過對相鄰時間間隔的兩條數(shù)據(jù)線之間進行插值，把插值后的解剖M圖數(shù)據(jù)和圖像更新到圖像緩沖(buff_i)，并且通過顯示器進行實時顯示。
本發(fā)明裝置的算法模塊主要包括兩個DSC后端模塊和插值模塊。
DSC后端模塊主要解決圖形用戶(GUI)界面的采樣線輸入、顯示問題，以及完成采樣線坐標轉(zhuǎn)換；解剖M型主要通過用戶在超聲機器的B圖上畫一條采樣線，根據(jù)這條采樣線生成解剖M型數(shù)據(jù)。其與常規(guī)M型的不同之處就是采樣線并不是固定的一條掃描線，通過對這條兩端點由用戶指定的采樣線進行坐標采樣以及轉(zhuǎn)換得到采樣點在B數(shù)據(jù)中的坐標。對于每幀B圖像獲得這條采樣線上的數(shù)據(jù)，然后通過處理獲得解剖M型結(jié)果圖像。
插值模塊主要接收DSC后端模塊的坐標數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些信息從buff_b中獲得數(shù)據(jù)線的數(shù)據(jù)，并且實時插值生成M線數(shù)據(jù)更新到M數(shù)據(jù)緩沖(buff_m)中用于實時顯示。
解剖M型圖像主要用于觀察解剖組織的運動曲線隨時間的變化，比如心室壁運動或者瓣膜運動情況。在30幀/秒左右的低幀率情況下，由于這些運動組織的快速運動，從相鄰兩幀圖像分別獲得的采樣數(shù)據(jù)線會出現(xiàn)不連續(xù)的情況，這是因為運動部分出現(xiàn)在兩線的位置距離大導(dǎo)致的視覺效果。為了實現(xiàn)在低幀率情況下的解剖M型，本發(fā)明提出了一個低幀率下的解剖M型的實現(xiàn)方案，即使用運動向量插值技術(shù)彌補不連續(xù)的情況，并且獲得高幀率的圖像效果。
現(xiàn)以圖2所示的超聲成像系統(tǒng)作為硬件基礎(chǔ)來說明基于運動插值的解剖M型成像方法，該成像方法包括如下步驟a.系統(tǒng)前端從受測機體組織獲得的射頻(RF)數(shù)據(jù)通過信號處理模塊(DSP)處理后得到極坐標形式的B型數(shù)據(jù)，該B型數(shù)據(jù)被保存在B數(shù)據(jù)緩沖中；b.B型數(shù)據(jù)由數(shù)字掃描變換模塊(DSC)變換成為一幀B圖像，該幀B圖像被儲存在圖像緩沖中并由顯示器顯示；c.數(shù)字掃描變換(DSC)后端模塊把用戶通過B圖像自定義的采樣線進行M圖坐標轉(zhuǎn)換以及通過坐標轉(zhuǎn)換獲得所述自定義采樣線各采樣點在B型坐標系中的極坐標數(shù)據(jù)；d.插值模塊接收數(shù)字掃描變換后端模塊輸出的自定義采樣線各采樣點的極坐標數(shù)據(jù)，同時從B數(shù)據(jù)緩沖中的B型數(shù)據(jù)生成t時刻M數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)，在t時刻和t-1時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間進行插值處理以增加解剖M型數(shù)據(jù)的時間分辨率；所述插值處理分兩步進行，第一步先對數(shù)據(jù)線上有較重要物理回波的運動區(qū)域進行運動向量插值，第二步對運動向量插值沒有覆蓋到的非運動區(qū)域用線性插值進行填補；插值后的解剖M型數(shù)據(jù)被更新存到M數(shù)據(jù)緩沖中并由顯示器顯示；重復(fù)步驟a至步驟d直到獲得全部時空序列的解剖M型圖。
下面對步驟d是的運動向量插值進行詳細的說明。
我們所稱的有較重要物理回波的運動區(qū)是指通過統(tǒng)計點的鄰域內(nèi)背景點與非背景點的數(shù)量來進行判斷的，設(shè)定t-1時刻的數(shù)據(jù)線上一點p，灰度閾值bkth，點p上下的域S1，S2，其中S1＞S2，在域內(nèi)灰度值達到bkth的稱為背景點，否則為非背景點，對域S1進行背景點統(tǒng)計，點數(shù)為Bgnub，對域S2進行非背景點統(tǒng)計，點數(shù)為Fgnub，如果Bgnub＞S1*K1％以及Fgnub＞S2*K1％兩個條件同時滿足，則稱點p為Mask點，求取Mask點的方法如圖4所示。很顯然，Mask點主要通過統(tǒng)計點的鄰域內(nèi)背景點與非背景點的數(shù)量進行的，這種求取Mask點的好處是a)這種求取方法實際可以看作是求取邊界點的方法，因為引起視覺效果的運動主要是邊界點的運動；b)在B圖像中，有時候瓣膜由于運動而顯得對比度不高，因此，在求Mask點時的條件都比較的松，這是為了保證瓣膜的運動部分被包含在Mask內(nèi)；c)這種求取可以避免單點噪聲的影響；d)這種求取方法只需要進行數(shù)量的加減，可以高速的實現(xiàn)。在實際應(yīng)用中，我們是對每條實際數(shù)據(jù)線求取Mask模板的，參數(shù)選擇與重要物理回波的空間尺度有關(guān)，在本實施例中，S1為10，S2為3，K1為50，r＝8。
求取運動向量的方法是一個搜索對應(yīng)點的過程，由于主要的運動都是在圖像的邊界點上，因此，我們通過求取每條線的邊界點從而構(gòu)成這條線的Mask模板，只有對于Mask里面的點才求取運動向量。
運動向量插值方案的主要流程見圖3。為了進行有效的插值，對于前一時刻數(shù)據(jù)線上的點求取在下一時刻數(shù)據(jù)線上的對應(yīng)點，插值是用對兩點之間的點進行的，根據(jù)這兩個點的灰度對兩點之間的點進行插值，這樣就能將不連續(xù)的部分連接起來。在算法中，我們先求邊界點，對這些點進行運動向量的求取，通過根據(jù)運動向量進行插值后，仍然會有大部分被判斷為非運動的區(qū)域沒有插值，對于這些部分使用線性插值進行填補；最后，我們對插值線進行后處理并作為輸出更新存儲到M數(shù)據(jù)緩沖中。
解剖M型應(yīng)該表現(xiàn)解剖組織的運動曲線，當幀率不夠的時候，這條運動曲線就不會連續(xù)，求取運動向量的原理如圖5(a)，L與R是相鄰時間間隔兩條實際從B圖獲取的數(shù)據(jù)線，圖像中假設(shè)有一個運動的解剖物體，表現(xiàn)在每幀圖上的一個高亮帶(如線上的斜線陰影部分)，在t-1時刻的數(shù)據(jù)線L到t時刻的數(shù)據(jù)線R，所述高亮帶有一定的位移。從水平方向上看A1對應(yīng)A3，由于運動的物體已經(jīng)不在這個位置，那么這種對比度的差異就會導(dǎo)致出現(xiàn)不連續(xù)的情況，這是在幀率不高時出現(xiàn)的。為了通過插值得到連續(xù)的圖像，我們求取L線上點A1在R線上的對應(yīng)點，即A1點的組織運動到了A2點，如圖5(b)所示。那么插值時用線將A1和A2點連接起來，從而獲得連續(xù)的運動曲線。
下面說明運動向量的計算，為了計算數(shù)據(jù)線Linei-1上一點A1的運動向量，算法中使用匹配方法進行查找。選擇以A1為中心的一個鄰域作為模板，在Linei上以A1位置為中心的一個鄰域進行模板匹配搜索。
兩個大小相同的鄰域算法中使用SAD表征它們的相似度。假設(shè)這兩個鄰域為R1y，R2y。則SAD=Σy=0k|R1y-R2y|]]>其中，其中R1為A1的半徑為r的鄰域，R2為在對應(yīng)的Linei線上某點為中心半徑為r的鄰域，k為鄰域的直徑大小，算法中k＝2*r＝16。
搜索區(qū)域中對應(yīng)于SAD取得最小值的那個鄰域的中點，即為搜索區(qū)域內(nèi)對應(yīng)A1的最好匹配，由此得到A1的對應(yīng)點，從而計算得到A1的運動向量。這種求匹配點的方法稱為MSAD方法。
在算法中，我們只對Mask點進行運動向量的計算。這樣可以大大的減少計算時間以及避免一些點計算獲得錯誤的運動向量，從而使對插值效果形成影響。
為了過濾掉一些錯誤的運動向量，使用一個平滑的過程對運動向量集合進行過濾。這個過濾是基于假設(shè)運動的部分都是比較連續(xù)，不會只有單獨點的運動部分。為了去掉這種點，我們對Mask點的運動向量進行逐點搜索，對運動向量進行修正。如果該點上一點的運動向量為mv1，當前點運動向量為mv2，下一點運動向量為mv3。那么我們使用下面公式修改該點的運動值mv＝(mv1+mv2+mv3-max(mv1，mv2，mv3))/2即去掉最大運動向量之后的兩個運動向量的平均作為該點的運動向量。基于假設(shè)，運動部分應(yīng)該是使相鄰的多個點的運動向量相似，所以這種平均方法不會拉低運動向量值，相反，如果是單點的錯誤運動向量則會被過濾掉了。
進行了一定的修正之后，算法開始插值，算法中插值是經(jīng)過兩個步驟，首先是運動向量插值，然后是對沒有插值的點進行線性插值填補。
運動向量插值主要計算運動向量經(jīng)過的插值線的位置，然后進行根據(jù)實際數(shù)據(jù)線上運動向量的兩點進行加權(quán)獲得該點灰度。
如圖6，假設(shè)實際數(shù)據(jù)線L和R，L線上位置為iL_y的A1點在Y方向上的運動為mv，Ii(i＝1…3)為在L與R之間的插值線，那么運動向量在Ii上的投影Proj_y使用下面公式獲得Proj_y＝Round(Dist(Ii，L)/Dist(R，L)*mv+iL_y)其中Round()為四舍五入函數(shù)，Dist()為距離函數(shù)。
插值點灰度將使用運動向量的兩對應(yīng)點灰度進行加權(quán)獲得。
grayIi(Proj_y)＝(1-weight)·grayL(iL_y)+weight·grayR(iL_y+mv)weight＝dist(Ii，L)/dist(R，L)其中，grayx(A)表示在x線上的位置為A的點的灰度，權(quán)值的大小反比于實際數(shù)據(jù)線與插值線的距離。
對Mask點插值后，主要運動部分顯示出來了，但是大部分插值線數(shù)據(jù)沒有運動向量經(jīng)過，所以需要進行另外的填補。由于對于非Mask點，一般是非邊界點，這些點的運動幅度很小，因此算法使用線性插值對沒有插值的部分進行插值。如果某個點沒有進行插值，那么就找其左右最近的已插值點，通過這兩個點使用水平線性插值的算法進行插值，如圖6所示。
在t時刻和t-1時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間需要插入多少條數(shù)據(jù)線才能滿足解剖M型圖像顯示的需要？設(shè)Orgfps是插值前M型數(shù)據(jù)的原始幀率，Newfps是根據(jù)解剖M型圖像顯示的需要所設(shè)定的目標幀率，則在t時刻和t-1時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間需要插入Newfps/Orgfps根數(shù)據(jù)線，插值前解剖M型數(shù)據(jù)的時間分辨率為δt＝1/Orgfps，經(jīng)過插值后解剖M型數(shù)據(jù)的時間分辨率為Newfps。Newfps/Orgfps在大多數(shù)情況下不是整數(shù)，因此所述t-1時刻和t時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間的插值為等時間距離的非整數(shù)倍插值。對于Newfps/Orgfps為整數(shù)的情況，所述t-1時刻和t時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間的插值為等時間距離整數(shù)倍插值。
經(jīng)過了兩次插值，生成了新的數(shù)據(jù)線，更新到圖2的M數(shù)據(jù)結(jié)果緩沖中進行實時顯示。
權(quán)利要求
1.一種基于運動插值的解剖M型成像方法，該方法以超聲成像系統(tǒng)作為硬件基礎(chǔ)，其特征在于包括如下步驟a.系統(tǒng)前端從受測機體組織獲得的射頻數(shù)據(jù)通過信號處理模塊處理后得到極坐標形式的B型數(shù)據(jù)，該B型數(shù)據(jù)被保存在B數(shù)據(jù)緩沖中；b.B型數(shù)據(jù)由數(shù)字掃描變換模塊變換成為一幀B圖像，該幀B圖像被儲存在圖像緩沖中并由顯示器顯示；c.數(shù)字掃描變換后端模塊把用戶通過B圖像自定義的采樣線進行坐標轉(zhuǎn)換以及通過坐標轉(zhuǎn)換獲得所述自定義采樣線各采樣點在B型極坐標系中的坐標；d.插值模塊接收數(shù)字掃描變換后端模塊輸出的白定義采樣線各采樣點的坐標數(shù)據(jù)，同時讀取B數(shù)據(jù)緩沖中的B型數(shù)據(jù)，根據(jù)所述坐標數(shù)據(jù)和B數(shù)據(jù)實時插值生成在用戶自定義采樣線的深度—時間坐標系下t時間刻度的一線解剖M型數(shù)據(jù)，在t時刻和t-1時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間進行插值處理以增加解剖M型數(shù)據(jù)的時間分辨率；所述插值處理分兩步進行，第一步先對數(shù)據(jù)線上有較重要物理回波的運動區(qū)域進行運動向量插值，第二步對運動向量插值沒有覆蓋到的非運動區(qū)域用線性插值進行填補；插值后的解剖M型數(shù)據(jù)被更新存到M數(shù)據(jù)緩沖中并由顯示器顯示；重復(fù)步驟a至步驟d直到獲得全部時空序列的解剖M型圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于運動插值的解剖M型成像方法，其特征在于所述有較重要物理回波的運動區(qū)是指通過統(tǒng)計點的鄰域內(nèi)背景點與非背景點的數(shù)量來進行判斷的，設(shè)定t-1時刻的數(shù)據(jù)線上一點p，灰度閾值bkth，點p上下的域S1，S2，其中S1＞S2，在域內(nèi)灰度值達到bkth的稱為背景點，否則為非背景點，對域S1進行背景點統(tǒng)計，點數(shù)為Bgnub，對域S2進行非背景點統(tǒng)計，點數(shù)為Fgnub，如果Bgnub＞S1*K1％以及Fgnub＞S2*K1％兩個條件同時滿足，則稱點p為Mask點，系統(tǒng)只計算Mask點的運動向量；假設(shè)t-1時刻的數(shù)據(jù)線上有一高亮帶，該高亮帶有一對應(yīng)點A1，在t時刻的數(shù)據(jù)線上所述高亮帶由于速度在深度軸上平移了一段距離，其對應(yīng)點為A2，插值時將點A1和A2連接起來，利用A1和A2點運動向量的進行加權(quán)獲得被插值點的運動向量，由此獲得連續(xù)的運動曲線；所述A2點通過搜索與A1相匹配點而獲得，兩點互相匹配是指表征相似度的變量SAD=Σy=0k|R1y-R2y|]]>最小的那個鄰域的中點，其中R1為A1的半徑為r的鄰域，R2為在對應(yīng)的時刻t數(shù)據(jù)線上某點為中心半徑為r的鄰域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于運動插值的解剖M型成像方法，其特征在于所述運動向量插值的參數(shù)選擇如下S1＝10，S2＝3，K1＝50，bkth＝60，k＝2*r＝16。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于運動插值的解剖M型成像方法，其特征在于所述t時刻和t-1時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間需要插入Newfps/Orgfps根數(shù)據(jù)線，插值前解剖M型數(shù)據(jù)的時間分辨率為δt＝l/Orgfps，經(jīng)過插值后解剖M型數(shù)據(jù)的時間分辨率為Newfps，其中Orgfps是M型數(shù)據(jù)的原始幀率，Newfps是根據(jù)解剖M型圖像顯示的需要所設(shè)定的目標幀率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于運動插值的解剖M型成像方法，其特征在于所述Newfps/Orgfps不是整數(shù)，所述t-1時刻和t時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間的插值為等時間距離的非整數(shù)倍插值。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于運動插值的解剖M型成像方法，其特征在于所述Newfps/Orgfps為整數(shù)，所述t-1時刻和t時刻兩條解剖M型的數(shù)據(jù)線之間的插值為等時間距離整數(shù)倍插值。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于運動插值的解剖M型成像方法，其特征在于在進行運動向量插值之前，對Mask點進行平滑過濾，設(shè)解剖M型某一數(shù)據(jù)線當前點運動向量為mv2，其相鄰上一點的運動向量為mv1，，下一點運動向量為mv3，則使用下面的公式修改該點的運動向量mv＝(mv1+mv2+mv3-max(mv1，mv2，mv3))/2。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于運動插值的解剖M型成像方法，其特征在于所述運動向量的插值公式如下grayIi(Proj_y)＝(1-weight)·grayL(iL_y)+weight·grayR(iL_y+mv)weight＝dist(Ii，L)/dist(R，L)其中，grayx(A)表示在x線上的位置為A的點的灰度，權(quán)值的大小反比于實際數(shù)據(jù)線R或L與插值線Ii的距離，Proj_y為插值點在深度軸上的坐標值，其計算表達式為Proj_y＝Round(Dist(Ii，L)/Dist(R，L)*mv+iL_y)其中Round()為四舍五入函數(shù)，Dist()為距離函數(shù)。
9.一種基于運動插值的解剖M型成像裝置，包括順序連接的前端、數(shù)字信號處理模塊、B數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)字掃描變換、圖像緩沖和顯示器，前端獲得的射頻數(shù)據(jù)RF通過數(shù)字信號處理模塊處理后得到極坐標形式的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)保存于B數(shù)據(jù)緩沖中，B數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)字掃描變換處理獲得一幀B圖像送到顯示器進行顯示，其特征在于還包括數(shù)字掃描變換后端模塊，用于從圖像緩沖獲取用戶通過B圖像自定義的掃描線后進行M圖坐標轉(zhuǎn)換，通過坐標轉(zhuǎn)換獲得自定義掃描線各采樣點在B型坐標系中的坐標數(shù)據(jù)；插值模塊，用于對獲取的M數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)進行時間方向上的運動向量插值，插值后的解剖M型數(shù)據(jù)被更新存到M數(shù)據(jù)緩沖中并由顯示器顯示。
全文摘要
一種基于運動插值的解剖M型成像方法和裝置，所述裝置包括順序連接的前端、數(shù)字信號處理模塊、B數(shù)據(jù)緩沖、數(shù)字掃描變換、圖像緩沖和顯示器，以及區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)字掃描變換后端模塊和插值模塊，數(shù)字掃描變換后端模塊用于從圖像緩沖獲取用戶通過用戶圖形界面(GUI)自定義的采樣線坐標，然后進行坐標轉(zhuǎn)換，通過坐標轉(zhuǎn)換獲得自定義采樣線各采樣點在B型極坐標系中的坐標數(shù)據(jù)；插值模塊用于對從B數(shù)據(jù)緩沖獲得的M數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)進行時間方向上的運動向量插值。本發(fā)明的方法和裝置在保證B圖像幀率不變的情況下，通過運動向量插值獲得更高的解剖M型幀率，并且可以提高插值后的圖像中運動機體的曲線連續(xù)性，使得在中低檔的B超機器上實現(xiàn)解剖M型成像成為可能。
文檔編號A61B8/00GK1923144SQ20051003699
公開日2007年3月7日 申請日期2005年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者姚斌, 董劍, 李勇 申請人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司