[發明專利]彈性成像的二維位移估計方法

有效

• 申請號: 200810094382.3
• 申請日: 2008-04-29
• 公開（公告）號: CN101569543A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 鄭永平;周永進;黃錚銘
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: A61B8/08
• 分類號: A61B8/08;G06F19/00
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭曉東

技術領域

本發明涉及一種超聲彈性成像技術，尤其與彈性成像中的二維位移估計方法有關。

背景技術

彈性成像是通過比較來自在某種應力作用下的介質的圖像從而獲取組織或材料(介質)彈性比對的技術。所述圖像可通過任意已知模式獲取，包括但不限于超聲波、光學、X光以及MRI圖像等等。這些圖像可在表面沿著縱向或橫向的截面或通過投影獲取。同時，應力作用也可以有多種形式存在，包括準靜態壓縮、拉伸和剪切、多向震動、滲透壓等等。這些應力作用可以來自外部源或內部源，后者例如通過心跳或呼吸導致的組織移動。在以下的描述中，將采用在準靜態壓縮下獲取的超聲波圖像，但是本發明可以應用于其它各種類型的圖像以及其它類型的應力作用方式。其中超聲波圖像可以是視頻圖像或射頻圖像。以下的描述以超聲波射頻圖像為例。

超聲彈性成像的核心在于利用在壓縮前后得到的超聲射頻(RF)信號來估計超聲圖像中的局部位移。該估計可為一維或二維。在超聲彈性成像中，通常采用超聲波換能器來輕微壓縮感興趣區域從而在使得沿著壓縮方向的不同材料之間產生形變。形變可以發生在軸向和橫向。通過估計位移場方向圖，可進一步計算沿壓縮方向的形變分布。假設壓縮是彈性的，形變場可指示材料彈性參數在沿壓縮方向的分布。

在現有的彈性成像技術中，主要存在下列的四個不足。

第一，彈性成像對比度與和壓縮前后之間的信號連續性之間的折中問題；通常，為保持壓縮前后信號高度相關(即信號連續性)并控制噪音水平，形變不可過大，但是，形變過小可導致所生成的圖像欠缺對比度；其中，該對比度指示在所感興趣的區域內，不同硬度組織的在形變圖像中的亮度區別。因此，由于需要更加優化的不同組織部分的視覺效果，最好得到較高的對比度，此為彈性成像中待解決的主要問題。

第二，較之于脫機操作，實際操作中的實時性要求更高。諸多報告顯示在超聲場中壓縮前后對象位移的實時估計很有必要性的卻其實現具有挑戰性是，其中有題目為“A?modified?block?matching?method?for?real-time?freehandstrain?imaging”的作者為Y.Zhu和T.Hall的發表于Ultrasonic?Imaging，24：161-176，2002年的報告，以及題目為“Clinical?assessment?ofreal-time?freehandelasticity?imaging?system?based?on?the?combined?autocorrelation?method”的作者為T.Shiina，M.Yamakawa，N.Nitta，E.Ueno，T.Matsumara，S.Tamano和T.Mitake的報告，涉及了這個問題。但上述文獻中采用較復雜的算法來達到高準確性，這與實現所需要的實時處理之間總是存在矛盾的，因此在彈性成像領域發明具有高速處理能力且同時具有高準確性的算法是非常必要的。

第三、壓縮所誘發的組織位移的模型簡化問題。傳統上，僅有軸向位移可細化估計，橫向位移只是通過簡單內插得到。因此，形變的橫向組成部分會通過去相關噪音擾亂軸向位移估計。對于實時應用的場合，用復雜的位移模型并基于二維超聲來完全求解不同方向上的形變是不現實的，因此必須進行簡化假設。這些假設因而產生出不同的模型以及進一步不同的位移估計方法。對此問題的解決方案之一是E.Konofagou和J.Ophir的美國專利6270459B1，“橫向位移，橫向形變和形變比率的成像和估計方法”。但是，其只將其散斑跟蹤方法局限在互相關算法范疇，而互相關算法的計算是非常耗時的。

第四、從位移數據中獲取優化的形變圖像的問題。在彈性成像中，無論內部/外部或震動/準靜態組織壓縮的情況下，軸向形變都被視為壓縮時產生的軸向分布的梯度。但是，梯度操作自身將在位移數據中會放大噪音。雖然可采用濾波技術能夠減輕這種問題(F.Kallel和J.Ophir?1997；W.Luo，J.Bai，P.He?2004)。但大體上說，使用現有方法不可能同時達到兼顧平滑性和邊界清晰度的要求。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明目的在于提供一種彈性成像的二維位移估計方法。

一種彈性成像的二維位移估計方法，包括步驟：

S1：對待處理的兩幀圖像的第一幀與第二幀，用具有魯棒性的匹配算法進行二維初始位移估計；

S2：用步驟S1得到的二維初始位移估計對第一幀圖像進行調整，使得相比于原始的第一幀，調整后的第一幀和原始的第二幀之間的相關性更高；