[發明專利]基于布谷鳥優化策略的超聲圖像心臟流場運動估計方法

有效

• 申請號: 201711395807.X
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108245194B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 阿都建華;尹立雪;張紅梅;陸景;謝盛華
• 申請（專利權）人: 四川省人民醫院
• 主分類號: A61B8/06
• 分類號: A61B8/06
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡

本發明公開了基于布谷鳥優化策略的超聲圖像心臟流場運動估計方法，包括以下步驟：S1、確定第一幀超聲圖像中的模板區域塊和搜索區域塊；S2、通過布谷鳥搜索算法和搜索次數閾值，在第二幀超聲圖像中，確定一個目標區域塊；S3、利用互相關相似度系數公式，計算模板區域塊和目標區域塊的互相關相似度系數；S4、判斷搜索區域塊的搜索次數是否大于設定的閾值，若是則進入步驟S5，否則返回步驟S2；S5、選擇互相關相似度系數最高的目標區域塊作為匹配區域塊；S6、聯合模板區域塊和匹配區域塊，生成超聲圖像心臟流場運動矢量。本發明提供的方法計算時間減少，血流流場運動估計誤差小，提供滿足實際診斷要求的超聲圖像心臟流場運動估計。

技術領域

本發明屬于超聲圖像的運動矢量估計方法技術領域，具體涉及一種基于布谷鳥優化策略的超聲圖像心臟流場運動估計方法。

背景技術

心血管疾病是危害人類生命健康最嚴重的疾病之一，且發病率呈現逐年上升的趨勢。根據WHO的報告可知，由心血管疾病導致的死亡病例平均占所有死亡病例的1/3，全世界每年有超過1700萬人因心臟病及其相關疾病死亡。

心室內的血流流場復雜多變，為了檢測心臟疾病導致的血流流場異常，掌握心臟血流變化過程及其分布就顯得十分重要。各種心臟疾病往往會在心動周期的全部或某些特定時相呈現出心腔內血流流場的異常變化，因此深入研究心臟血流流場特征有可能為各種心血管疾病的早期精確診斷提供重要線索和依據。

超聲圖像憑借其非侵害、低成本、診斷便利及時顯示器官和組織運動的有點，被用作心臟疾病診斷和心臟功能評價的主要依據。心臟超聲動態序列圖像能夠為臨床診斷提供豐富的信息。心臟超聲圖像的運動估計技術能準確分析心臟血流流場的變化特征，為心臟疾病的早期診斷提供重要線索。目前，心臟超聲圖像的運動矢量估計方法主要有兩大類：光流法和塊匹配法。

光流法：在空間中運動可以用運動場加以描述，其投影到一個圖像平面上就表現為序列圖像中的不同圖像灰度的分布所發生的變化。將圖像上每一個點賦予一個能夠反應相應運動的運動矢量，這些運動矢量就構成了光流場。光流可以被看作帶有灰度的像素點在圖像平面運動所產生的瞬時速度場，其包含了目標運動的信息。

塊匹配方法：塊匹配算法將圖像看作是由一個個塊組成，且認為各個塊中的所有像素的光流是一樣的。在下一幀中的一定范圍按照一定的匹配準則進行搜索，尋找當前幀的某個塊的最相近的對應塊，前后兩個對應的塊的位移向量就作為該塊的運動向量。

上述兩種心臟超聲圖像的運動矢量估計方法中：光流法計算時間長，受噪聲影響大，即使沒有發生運動，但外部光照有變化時，也會觀察到光流，造成超聲圖像血流流場運動估計的誤差；塊匹配法運算速度慢，達不到實時性的要求。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的基于布谷鳥優化策略的超聲圖像心臟流場運動估計方法解決了現有方法中，計算時間長、效率低、準確度不夠的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：基于布谷鳥優化策略的超聲圖像心臟流場運動估計方法，包括以下步驟：

S1、確定第一幀超聲圖像中的模板區域塊；

S2、通過布谷鳥搜索算法，并設定一個搜索次數閾值，在第二幀超聲圖像中，確定搜索區域塊和目標區域塊；

S3、利用互相關相似度系數公式，計算模板區域塊和目標區域塊的互相關相似度系數；

S4、判斷搜索區域塊的搜索次數是否大于設定的閾值，若是則進入步驟S5，否則返回步驟S2；

S5、選擇互相關相似度系數最高的目標區域塊作為匹配區域塊；

S6、聯合模板區域塊和匹配區域塊，生成超聲圖像心臟流場運動矢量。