專利名稱：超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法及其裝置，尤其是一種超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法及其裝置，屬于超聲診斷儀圖像處理的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超聲診斷儀器作為一種診斷手段，將超聲檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于人體，通過測(cè)量來了解待測(cè)人體生理組織結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)和形態(tài)，以達(dá)到發(fā)現(xiàn)疾病的目的。儀器掃描過程中獲得的掃描圖像，為醫(yī)生確診病人疾病，起到一個(gè)重要的參考作用。可以說，掃描獲得的圖像越清晰，圖像質(zhì)量越高，醫(yī)生就越能準(zhǔn)確的判斷出病人的情況。而目前的診斷儀獲得的掃描圖像，在進(jìn)行硬件圖像數(shù)據(jù)處理后，最終表現(xiàn)出的顯 示圖像，則會(huì)或多或少的具有一些缺陷。例如，在對(duì)圖象進(jìn)行平滑處理時(shí)，就可能會(huì)使得圖象一些部分顯得模糊以及缺失一些圖像的細(xì)節(jié)信息。對(duì)圖像進(jìn)行邊緣強(qiáng)化處理時(shí)，可能就會(huì)使得顯示圖像產(chǎn)生斑點(diǎn)噪聲。而對(duì)圖象進(jìn)行復(fù)合處理，則可能大幅度的降低圖像幀速率。綜上所述，確有必要開發(fā)一種新的超聲診斷儀掃描圖像優(yōu)化處理方法，來克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法及其裝置，其能有效地優(yōu)化掃描圖像的效果，提高掃描圖像顯示質(zhì)量。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法，所述掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法包括如下步驟a、輸入掃描圖像，并對(duì)所述掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理，以將掃描圖像分割成若干子圖像；b、對(duì)上述分割后的子圖像并行進(jìn)行所需的圖像優(yōu)化處理，每個(gè)子圖像優(yōu)化后得到相應(yīng)的優(yōu)化子圖像，并將所述每個(gè)子圖像對(duì)應(yīng)的優(yōu)化子圖像合并成一個(gè)優(yōu)化圖像；C、將上述得到的所有優(yōu)化圖像合并后輸出。進(jìn)一步的，所述步驟a中，對(duì)掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，將掃描圖像根據(jù)第一預(yù)定比例放大，并將放大后的圖像根據(jù)第二預(yù)定比例分割成3個(gè)或3個(gè)以上的子圖像。進(jìn)一步的，所述分割成子圖像的規(guī)格為等規(guī)格或不等規(guī)格中的一種或兩種。進(jìn)一步的，所述步驟a中，將掃描圖像在第一預(yù)定比例下以邊界映射方式進(jìn)行放大。進(jìn)一步的，所述步驟b中，對(duì)分割成的子圖像進(jìn)行優(yōu)化處理方式包括圖面平滑、邊界增強(qiáng)或灰階比增強(qiáng)中的至少兩種；每個(gè)子圖像得到優(yōu)化子圖像的數(shù)量與采用的優(yōu)化處理
方式類型一致。進(jìn)一步的，所述步驟c中，通過非線性加權(quán)對(duì)優(yōu)化圖像進(jìn)行合并。一種超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理裝置，包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元與優(yōu)化處理單元相連，所述優(yōu)化處理單元與圖像合成單元相連；預(yù)處理單元對(duì)掃描圖像預(yù)處理，并將預(yù)處理后的圖像分割成若干子圖像，優(yōu)化處理單元將上述子圖像并行進(jìn)行所需的圖像優(yōu)化處理，以使得每個(gè)子圖像優(yōu)化后得到相應(yīng)數(shù)量的優(yōu)化子圖像；圖像合成單元將上述每個(gè)子圖像的優(yōu)化子圖像合并成一個(gè)優(yōu)化圖像，并將所有的優(yōu)化圖像合并后輸出。進(jìn)一步的，所述優(yōu)化處理單元包括圖像平滑過濾器、邊界探測(cè)器、邊界增強(qiáng)器、灰階對(duì)比增強(qiáng)器、高通濾波器、特征提取器中的至少兩種。進(jìn)一步的，所述特征提取器中提取的組件包括子圖像中的器官、組織的邊界，器官、組織的結(jié)構(gòu)或疾病組織的結(jié)構(gòu)、邊界。進(jìn)一步的，所述預(yù)處理單元、優(yōu)化處理單元及圖像合成單元通過編程、組合FPGA內(nèi)的元件形成。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)可有效地提高醫(yī)用超聲掃描圖像質(zhì)量；可去除或減少斑點(diǎn)噪聲，增強(qiáng)器官組織邊界，提高空間分辨率以及增強(qiáng)對(duì)比度。
進(jìn)一步的，本發(fā)明涉及的超聲診斷儀掃描圖像優(yōu)化處理方法可通過FPGA芯片實(shí)施，因而具有集成度高、耗費(fèi)資源少，運(yùn)行速度快等優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了其應(yīng)用范圍，可廣泛的用于PC系統(tǒng)或是嵌入式系統(tǒng)。


圖I為本發(fā)明涉及的一個(gè)實(shí)施方式提供的一種超聲診斷儀掃描圖像優(yōu)化處理方法處理流程示意圖。圖2為本發(fā)明涉及的一個(gè)實(shí)施方式提供的一種超聲診斷儀的邏輯結(jié)構(gòu)框圖。圖3為本發(fā)明涉及的一個(gè)實(shí)施方式提供的一種超聲掃描圖像優(yōu)化處理方法中，涉及的圖像預(yù)處理過程中，產(chǎn)生的處理后的圖像示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供了一種超聲診斷儀掃描圖像優(yōu)化處理方法，其處理流程請(qǐng)參閱圖I所示。本發(fā)明掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法包括如下步驟a、輸入掃描圖像，并對(duì)所述掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理，以將掃描圖像分割成若干子圖像；b、對(duì)上述分割后的子圖像并行進(jìn)行所需的圖像優(yōu)化處理，每個(gè)子圖像優(yōu)化后得到相應(yīng)的優(yōu)化子圖像，并將所述每個(gè)子圖像對(duì)應(yīng)的優(yōu)化子圖像合并成一個(gè)優(yōu)化圖像；C、將上述得到的所有優(yōu)化圖像合并后輸出。具體如圖I所示，掃描獲得的圖像，未經(jīng)過優(yōu)化處理前，可以用函數(shù)f (x，y)表示。首先，其會(huì)進(jìn)行預(yù)處理；其次，是通過優(yōu)化處理單元(優(yōu)化處理單元包括若干優(yōu)化處理子單元，所述優(yōu)化處理子單元包括優(yōu)化處理子單元I、優(yōu)化處理子單元II、優(yōu)化處理子單元III……、優(yōu)化處理子單元N，數(shù)量N可以根據(jù)實(shí)際處理需要進(jìn)行設(shè)置)進(jìn)行優(yōu)化處理，最后，則是通過圖像合成單元(Synthesizer)合成這些優(yōu)化處理過的優(yōu)化圖像,然后輸出最終圖像。這時(shí)輸出的最終圖像相比未處理之前輸入的圖像，圖像質(zhì)量提升很多，并用函數(shù)g(x，y)表不。
如圖2所示，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式提供了一種超聲診斷儀，其包括圖像優(yōu)化處理裝置，該圖像優(yōu)化處理裝置包括有FPGA芯片，用于實(shí)施本發(fā)明涉及的超聲掃描圖像的優(yōu)化處理方法。本發(fā)明的超聲診斷儀中還包括嵌入式系統(tǒng)芯片，以構(gòu)成嵌入式的超聲診斷儀。本發(fā)明中超聲診斷儀使用FPGA (Field — Programmable Gate Array)芯片，利用FPGA使得其可以與各種操作系統(tǒng)配合使用。例如，集成度高的嵌入式芯片系統(tǒng)，這兩者的組合可完全實(shí)現(xiàn)超聲診斷儀的便攜功能，而同時(shí)還不會(huì)損失機(jī)器性能，占用機(jī)器太多的硬件資源。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，其也可以與PC系統(tǒng)結(jié)合使用。進(jìn)一步的，根據(jù)FPGA芯片的功用，結(jié)合本發(fā)明涉及的超聲掃描圖像優(yōu)化處理方法。通過編程的方式，將FPGA芯片中的元件劃分出三個(gè)單元預(yù)處理單元、優(yōu)化處理單元以及圖像合成單元。每個(gè)單元對(duì)應(yīng)執(zhí)行本發(fā)明涉及的圖像優(yōu)化處理方法中的相應(yīng)步驟。預(yù)處理單元、優(yōu)化處理單元及圖像合成單元可以通過業(yè)界抑制的各種編程方式，通過組合FPGA中的元件來獲得；其中可選擇的編程方式包括但不限于Verilog語言、VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit HardwareDescription Language)語言等。
·
其中預(yù)處理單元將輸入的掃描圖像，根據(jù)掃描圖像大小以及第一預(yù)定比例將掃描圖像擴(kuò)大，其處理結(jié)果請(qǐng)參閱圖3所示，其中位于原輸入圖像邊界部分的象素點(diǎn)，會(huì)根據(jù)第一預(yù)設(shè)比例，采用邊界映射的方式，向外擴(kuò)大。擴(kuò)大后的圖像，會(huì)根據(jù)第二預(yù)定比例將其分割為若干子圖像，以備后續(xù)第二階段的優(yōu)化處理。圖3中，10表示原掃描圖像，20表示根據(jù)第一預(yù)定比例將原掃描圖像10以邊界映射方式擴(kuò)大后的圖像。在根據(jù)第二預(yù)定比例將放大后的圖像分割時(shí)，分割得到的圖像可以是等規(guī)格(所述規(guī)格包括大小等的參數(shù))，也可以是不等規(guī)格的，又或是兩種規(guī)格的結(jié)合，具體可以根據(jù)掃描圖像的類型和實(shí)際處理需要設(shè)置。例如，將擴(kuò)大后的圖像分割得到6個(gè)子圖像，所述6個(gè)子圖像包括3中大小的規(guī)格類型，每種規(guī)格類型各有兩個(gè)子圖像。優(yōu)化處理單元收到經(jīng)過預(yù)處理單元處理過的子圖像后，根據(jù)預(yù)設(shè)優(yōu)化處理方式，所述預(yù)設(shè)優(yōu)化處理方式包括但不限于，圖面平滑、邊界探測(cè)、邊界增強(qiáng)，特征提取，對(duì)分割出的這些子圖像，并行進(jìn)行這些預(yù)設(shè)功能的圖像優(yōu)化處理，最后，根據(jù)并行優(yōu)化處理方式的數(shù)量，得到相應(yīng)數(shù)目的子圖像。即每個(gè)子圖像都要經(jīng)過上述優(yōu)化處理方式進(jìn)行優(yōu)化處理，每個(gè)優(yōu)化處理有的子圖像都保留為優(yōu)化子圖像，優(yōu)化子圖像的數(shù)量與優(yōu)化處理單元內(nèi)的優(yōu)化處理方式的種類相一致。這些經(jīng)過每一種優(yōu)化處理方式處理過的子圖像，都會(huì)得到保留和存儲(chǔ)，然后這些單一優(yōu)化后的子圖像，在合成為一個(gè)優(yōu)化圖像，優(yōu)化圖像與每個(gè)子圖像相對(duì)應(yīng)。當(dāng)將每個(gè)子圖像經(jīng)過優(yōu)化處理后的圖像合并后得到若干優(yōu)化圖像，優(yōu)化圖像的數(shù)量與分割得到的子圖像的數(shù)量保持一致，則優(yōu)化圖像會(huì)在最后一步圖像合成處理中繼續(xù)使用。在這個(gè)圖象優(yōu)化處理過程中，在一個(gè)實(shí)施方式中，預(yù)處理單元、優(yōu)化處理單元及圖像合成單元在FPGA芯片中獲得，F(xiàn)PGA芯片中的優(yōu)化處理單元，通過編程，結(jié)合FPGA芯片中的元件組成出相應(yīng)的功能組件，例如，圖像平滑過濾器(Smoothing Filter)、邊界探測(cè)器(Edge Detector)、邊界增強(qiáng)器(Edge Enhancer)、對(duì)比增強(qiáng)器(Contrast Enhancer)、高通濾波器(High-pass Filter)、特征提取器(feature extractor)等等中至少兩種，以相應(yīng)的執(zhí)行對(duì)應(yīng)的優(yōu)化處理功能。圖像合成單元收到優(yōu)化處理單元處理后的全部?jī)?yōu)化圖像后，采用非線性加權(quán)合成的方式，合成這些子圖像，進(jìn)而形成最后的輸出圖像。在這個(gè)非線性加權(quán)合成過程中，涉及使用的參數(shù)，可以是根據(jù)超聲掃描對(duì)象的不同，而采用不同的設(shè)定加權(quán)參數(shù)。具體使用的參數(shù)，可根據(jù)實(shí)際需要，具體設(shè)定，并無限制。例如，原輸入圖像在預(yù)處理階段按預(yù)定參數(shù)被分割為4個(gè)子圖像，各子圖像經(jīng)過并行優(yōu)化處理后，每個(gè)子圖像都會(huì)得到若干優(yōu)化子圖像，然后每個(gè)子圖像對(duì)應(yīng)的優(yōu)化子圖像會(huì)在合成為I個(gè)最終優(yōu)化圖像。這樣分割出的4個(gè)子圖像，經(jīng)過平行優(yōu)化處理后，最后還是只會(huì)形成4個(gè)最終優(yōu)化圖像。在合成步驟中，這4個(gè)最終優(yōu)化圖像，可以用以下非線性加權(quán)合成公式計(jì)算得出最后的優(yōu)化圖像G=B1Fja2Ffa3F3^a4F43其中，G為優(yōu)化圖像合成后的輸出圖像，F(xiàn)pF2、F3、F4代表優(yōu)化合并后的優(yōu)化圖，&1、a2、a3、a4表示加權(quán)系數(shù)。上述加權(quán)系數(shù)一般在_1和+1之間，同時(shí)滿足下列條件a1+a2+a3+a4=l
當(dāng)上述包括多個(gè)加權(quán)系數(shù)時(shí)，多個(gè)加權(quán)系數(shù)依然要滿足上述等式關(guān)系。例如，對(duì)于心臟掃描獲得的掃描圖像，其在非線性加權(quán)合成中，采用的參數(shù)，可能與掃描肝臟獲得的圖像，采用的非線性加權(quán)參數(shù)不同。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)該涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法，其特征是，所述掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法包括如下步驟 (a)、輸入掃描圖像，并對(duì)所述掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理，以將掃描圖像分割成若干子圖像； (b)、對(duì)上述分割后的子圖像并行進(jìn)行所需的圖像優(yōu)化處理，每個(gè)子圖像優(yōu)化后得到相應(yīng)的優(yōu)化子圖像，并將所述每個(gè)子圖像對(duì)應(yīng)的優(yōu)化子圖像合并成一個(gè)優(yōu)化圖像； (C)、將上述得到的所有優(yōu)化圖像合并后輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法，其特征是所述步驟(a)中，對(duì)掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，將掃描圖像根據(jù)第一預(yù)定比例放大，并將放大后的圖像根據(jù)第二預(yù)定比例分割成3個(gè)或3個(gè)以上的子圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法，其特征是所述分割成子圖像的規(guī)格為等規(guī)格或不等規(guī)格中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法，其特征是所述步驟(a)中，將掃描圖像在第一預(yù)定比例下以邊界映射方式進(jìn)行放大。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法，其特征是所述步驟(b)中，對(duì)分割成的子圖像進(jìn)行優(yōu)化處理方式包括圖面平滑、邊界增強(qiáng)或灰階比增強(qiáng)中的至少兩種；每個(gè)子圖像得到優(yōu)化子圖像的數(shù)量與采用的優(yōu)化處理方式類型一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法，其特征是所述步驟(C)中，通過非線性加權(quán)對(duì)優(yōu)化圖像進(jìn)行合并。
7.一種超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理裝置，其特征是包括預(yù)處理單元，所述預(yù)處理單元與優(yōu)化處理單元相連，所述優(yōu)化處理單元與圖像合成單元相連；預(yù)處理單元對(duì)掃描圖像預(yù)處理，并將預(yù)處理后的圖像分割成若干子圖像，優(yōu)化處理單元將上述子圖像并行進(jìn)行所需的圖像優(yōu)化處理，以使得每個(gè)子圖像優(yōu)化后得到相應(yīng)數(shù)量的優(yōu)化子圖像；圖像合成單元將上述每個(gè)子圖像的優(yōu)化子圖像合并成一個(gè)優(yōu)化圖像，并將所有的優(yōu)化圖像合并后輸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理裝置，其特征是所述優(yōu)化處理單元包括圖像平滑過濾器、邊界探測(cè)器、邊界增強(qiáng)器、灰階對(duì)比增強(qiáng)器、高通濾波器、特征提取器中的至少兩種。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理裝置，其特征是所述特征提取器中提取的組件包括子圖像中的器官、組織的邊界，器官、組織的結(jié)構(gòu)或疾病組織的結(jié)構(gòu)、邊界。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理裝置，其特征是所述預(yù)處理單元、優(yōu)化處理單元及圖像合成單元通過編程、組合FPGA內(nèi)的元件形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法及其裝置，尤其是一種超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法及其裝置。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，一種超聲診斷儀掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法，所述掃描圖像質(zhì)量?jī)?yōu)化處理方法包括如下步驟a.輸入掃描圖像，并對(duì)所述掃描圖像進(jìn)行預(yù)處理，以將掃描圖像分割成若干子圖像；b.對(duì)上述分割后的子圖像并行進(jìn)行所需的圖像優(yōu)化處理，每個(gè)子圖像優(yōu)化后得到相應(yīng)的優(yōu)化子圖像，并將所述每個(gè)子圖像對(duì)應(yīng)的優(yōu)化子圖像合并成一個(gè)優(yōu)化圖像；c.將上述得到的所有優(yōu)化圖像合并后輸出。本發(fā)明可有效地提高醫(yī)用超聲掃描圖像質(zhì)量；可去除或減少斑點(diǎn)噪聲，增強(qiáng)器官組織邊界，提高空間分辨率以及增強(qiáng)對(duì)比度。
文檔編號(hào)G06T7/00GK102800072SQ201210205578
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者趙丹華, 張勇, 趙明昌 申請(qǐng)人:無錫祥生醫(yī)學(xué)影像有限責(zé)任公司