[發明專利]基于數值排序加權平均的超聲圖像空間濾波方法

有效

• 申請號: 201210169954.6
• 申請日: 2012-05-29
• 公開（公告）號: CN102670251A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 凌濤
• 申請（專利權）人: 飛依諾科技（蘇州）有限公司
• 主分類號: A61B8/00
• 分類號: A61B8/00
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 孫仿衛;趙艷

技術領域

本發明屬于超聲診斷成像領域，涉及超聲圖像處理方法，具體涉及基于數值排序加權平均的超聲圖像空間濾波方法。

背景技術

超聲成像因為其無創性、實時性、操作方便、價格便宜等諸多優勢，已經成為臨床上應用最為廣泛的診斷工具之一。超聲成像最主要的兩種功能模式分別是黑白（B）模式和彩色（CF）模式，B模式是根據組織不同深度的反射信號強度進行成像，反射信號強度越大則圖像灰度值越大，反之則圖像灰度值越小；CF模式則是計算由于多普勒效應引起的超聲信號頻移，通過頻移得到血流速度并用不同的顏色（如紅、藍）和深淺表示，從而得到實時的彩色血流圖像，通常該彩色血流圖象附加在B模式圖像上一起顯示。

由于超聲圖像中噪聲信號的存在會影響診斷結果，因此對超聲信號和圖像進行處理時通常采用一些濾波方法抑制噪聲，從而改善圖像質量。中值濾波和空間平滑濾波是兩種經典的濾波方法，常用于超聲信號和圖像處理的去噪過程，如對B模式下的圖像灰度值、CF模式下的血流能量值進行濾波處理。中值濾波是基于排序統計理論的一種能有效抑制噪聲的非線性信號處理技術，其基本原理是對數字圖像或數字信號中一點（當前點）及其鄰域中各點的數值進行排序，然后用排序后的中值代替當前點的數值，從而消除孤立的噪聲點，中值濾波對脈沖噪聲和椒鹽噪聲具有良好的去噪效果，同時能較好的保護邊緣信息；空間平滑濾波則是一種線性濾波器，其基本原理是對數字圖像或數字信號中一點（當前點）及其鄰域中各點的數值以及對應的權重系數求加權平均，然后用加權平均值代替當前點的數值，從而達到濾除噪聲的目的，空間平滑濾波對高斯噪聲具有良好的去噪效果。

專利CN?101472055“中值濾波裝置和方法以及采用這種裝置的超聲成像系統”公開了一種中值濾波的方法，其基本原理與傳統中值濾波沒有區別，都是用濾波區域（窗）中所有像素點的中值作為該區域中心像素點的值，只是其在實現方式上有所改進，可提供區域任意可選（不同大小、不同形狀）的中值濾波。專利CN101396278“一種去除實時超聲圖像斑點噪聲的方法”公開了一種濾除超聲圖像斑點噪聲的方法，該方法首先設置濾波區域（窗）中心點的權重系數，然后根據該濾波區域的均值、絕對差值和的均值以及任意一點與中心點的距離計算該點的權重系數，再根據每個點的權重系數對其數據進行擴展（如權重系數為N則將該點的數值擴展為N個），最終對擴展后的數據序列求中值，從而達到濾除斑點噪聲的目的，該方法中計算得到的各點的權重系數并不是用于乘以各點的值進行加權平均，而是根據權重系數對各點的數據進行擴展從而形成新的數據序列，最終基于該新的數據序列的中值濾波本質上與傳統中值濾波并沒有差異。

美國專利US005860930A“Energy?weighted?parameter?spatial/temporal?filter”公開了一種用于彩色血流成像的空間濾波方法，該方法與傳統空間平滑濾波方法沒有本質上的區別，只是每個點的權重系數是根據該點的能量來確定的。美國專利US006135962A“Method?and?apparatus?for?adaptive?filtering?by?counting?acoustic?sample?zeroes?in?ultrasound?imaging”公開了一種空間濾波方法，通過對某一點及其鄰域各點的0值（預先設置一個接近于0的閾值，小于該閾值的值定義為0值）進行計數，當計數大于預先設置的計數閾值時，則該點無需平滑濾波處理；當計數小于預先設置的計數閾值時，則對該點進行平滑濾波處理。該方法的優點是僅處理非0值區域（如B模式下的組織區域和CF模式下的血流區域），減小計算量，還能較好的保護血管邊界。除此之外，其采用的空間平滑濾波方法本質上與傳統方法無異，都是根據各點和中心點的位置來確定權重系數，通常是中心點取最高的權重系數，離中心點較近的點取較高的權重系數，離中心點較遠的點取較低的權重系數，因此該點本身的值對濾波后的值貢獻最大，空間位置上靠近該點的值其次，空間位置上遠離該點的值貢獻最小。

從上述可知，現有的超聲圖像中值濾波和空間平滑濾波方法，要么是采用單一的中值濾波，要么是采用單一的空間平滑濾波，還沒有一種濾波方法能夠將中值濾波和空間平滑濾波相結合，同時獲得中值濾波和空間平滑濾波的優點。另外，如果采取兩步濾波的方法，即先進行中值濾波再進行空間平滑濾波或先進行空間平滑濾波再進行中值濾波，則會因為平滑過度而降低圖像的分辨率，造成圖像模糊。

發明內容