[發明專利]一種基于灰階超聲圖像的心臟流場速度矢量分析方法

有效

• 申請號: 201210358766.8
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102930511A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 甘建紅;尹立雪;謝盛華
• 申請（專利權）人: 四川省醫學科學院(四川省人民醫院)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及醫學圖像處理及心臟流體力學研究領域，具體涉及一種基于灰階超聲圖像的心臟流場速度矢量分析方法。

背景技術

從心臟超聲圖像序列中同步提取血液和心肌的動態運動矢量包括兩個重要步驟：去除斑點噪聲對圖像的影響和運動矢量計算；

(1)超聲圖像去噪：醫學噪聲圖像去噪的目的是在平滑噪聲的同時盡可能地保持原圖像的重要特征。醫學超聲圖像的噪聲主要是斑點噪聲，對此學術界提出了一些抑制斑點噪聲的方法為后續處理提供高質量圖像。斑點噪聲的空域濾波包括均值濾波、中值濾波、Lee濾波、Kuan濾波、Frost濾波、Sigma濾波及Gamma?Map濾波等，這類算法無法克服的矛盾為：一方面增強斑點去噪效果需要選較大的濾波窗口，另一方面為保持圖像的實際分辨率要求所選的窗口較小，而且窗口選擇將大大地影響圖像的處理結果。

近年來，出現了許多非線性濾波器，例如各向異性擴散濾波器，SRAD(Speckle?reducing?anisotropic?diffusion)斑點噪聲各向異性濾波器，及相干異性擴散性濾波器等，這些濾波器由于在不同的擴散方向上采用不同的擴散系數，因此具有增強對比度、保留細節等優點，成為濾波技術的一個亮點，然而需要多次計算，嚴重影響速度。

(2)血流運動矢量計算：現有計算心臟超聲的方法主要有PIV方法、斑點跟蹤方法、VFM方法和光流法。

PIV方法：PIV根據粒子濃度的高低分成兩類，一類是適合于低濃度的PTV(Particle?Tracking?Velocimery)方法，另一類是處理高濃度的粒子分布相關法，這種方法是采用局部區域內粒子分布模型的相似性原理，使該區域內粒子同時得到確認。其算法由四部分組成：圖像粒子的標定、連續兩幀圖像中粒子對應關系(采用互相關技術匹配)、粒子速度確定和誤對應粒子速度的判定及其消除。

斑點跟蹤方法：斑點跟蹤一般包括兩個方面，匹配和搜索。匹配的準則有多種，常用的準則有歸一化相關函數(NCCF)，平均均方誤差函數(MSD)及平均絕對差函數(MAD)等。搜索方法也有多種，全搜索法、十字搜索法和菱形搜索法等。

VFM方法：VFM方法是應用到多普勒彩超計算運動矢量的方法，由于算法先天性的角度依賴問題，使得臨床應用很不穩定，而且不能處理灰度超聲圖像。

光流法：將光流法應用于心臟黑白超聲圖像研究極為少見，P.Burlina等人在2011年將現有光流法應用于超聲造影圖像，但是效果并不是很理想，一方面沒有針對超聲圖像特點進行高效預處理，另一方面沒有根據心臟流體特性(速度快、流體復雜)對多尺度的權值進行優化。由于光流法與圖像梯度關系密切相關，沒有經過平滑的圖像幾乎不能得到較為準確的運動矢量結果。同時，由于血流速度較慢，而且血流流場復雜，直接將光流法應用于超聲圖像很難獲得較為準確的結果。

發明內容

本發明的目的在于：針對于現有技術的不足，提供一種基于灰階超聲圖像的心臟流場速度矢量分析方法，該方法首先對灰階超聲圖像進行去除斑點噪聲處理，使心室內血流區域更加平滑，再采用光流法計算血流區域的運動矢量，從而解決了基于灰階超聲圖像的心臟流場速度矢量的分析問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：提供一種基于灰階超聲圖像的心臟流場速度矢量分析方法，其特征在于，包括以下步驟：

①將灰階超聲圖像在橫向和縱向方向等距離劃分為網格單元；

②計算網格單元中每個單元格的平均灰度值P_mn，并選取單元格內最接近平均灰度值的像素點作為單元格的控制點；其中，平均灰度值的的計算公式為：

Pmn=Σi,jpijCellW×CellH]]>