[發明專利]基于彎曲波變換的醫學超聲圖像去噪方法

在審

• 申請號: 201811304764.4
• 申請日: 2018-11-02
• 公開（公告）號: CN109697702A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 張聚;呂金城;周海林;陳堅
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

1.基于彎曲波變換的醫學超聲圖像去噪方法，步驟如下：

步驟1)建立新的醫學超聲圖像模型；

待處理的超聲圖像的模型由兩部分組成：帶有乘性噪聲的真實圖像信號和加性噪聲信號,由于相加噪聲對超聲圖像的影響十分有限，忽略相加噪聲，并且為了壓縮圖像，超聲圖像會經過對數變換，最終得到的超聲圖像的模型如下：

log(f(a,b))＝log(r(a,b))+log(m(a,b)) (1)

其中(a,b)，分別代表圖像的橫縱坐標，r(a,b)表示真實信號，m(a,b)表示相乘噪聲；

步驟2)構造彎曲波系統；

與剪切波系統的構造不同的是，在彎曲波系統中，α標度替代了剪切波系統中的拋物線標度，α標算子度的計算公式如下：

其中α變量確定標度各向異性，

N階剪切波變換系統定義如下：

其中的定義如下：

在式(3)中Q^(l,α):＝Q⁺×Q^l×Q².在(4)式中shear算子S的定義如下：

以上式中r＝(s,b),分別代表剪切變量和彎曲變量；

當l取為2時，得彎曲波系統的公式如下：

步驟3)對超聲圖像進行彎曲波變換；

對步驟1)得到的經過對數變換后超聲圖像進行彎曲波變換，對于圖像f的N階剪切波變換公式定義如下：

而彎曲波變換作為二階剪切波變換，圖像的彎曲波變換的公式如下：

超聲圖像對應的彎曲波系數將按照上式，通過圖像信號與彎曲波系統構造出來的彎曲波濾波器卷積完成，此卷積過程將通過超聲圖像的頻域圖與彎曲波濾波器的頻域圖點積完成，計算公式如下：

其中為圖像的彎曲波系數，ifft(·)表示傅里葉逆變換函數，f_fft表示超聲圖像的頻域圖像，表示彎曲波在頻域的圖像；

步驟4)對彎曲波系數進行硬閾值處理；

采用有針對性的改進的閾值函數，計算公式如下：

T_j＝E(j)σ_n log(j+1)/s (10)

式中，j是彎曲波系數的序號，σ_n是噪聲的標準差，E_j代表j層彎曲濾波器的范數；s根據具體實驗目標選取的因子；上式中E(j)的計算公式如下：

其中N代表圖像的行列數，conj(·)表示取共軛函數；

最終經閾值處理后的系數定義如下:

步驟5)對閾值處理后的彎曲波系數做彎曲波逆變換；

彎曲波的逆變換就是將彎曲波系數與彎曲波基函數再次卷積，然后再與適當的權重函數卷積，便能復原出原圖；先將要卷積的函數轉換到頻域進行點積，然后再通過傅里葉逆變換最終得到重構的原圖；

彎曲波逆變換的公式如下：

frec＝ifft(coeff_fft·bend_fft·weights) (13)

其中frec為去噪后的圖像，coeff_fft為經閾值處理后的彎曲波系數的頻域圖像，weight是權重函數，ifft(·)是傅里葉逆變換函數，“·”代表矩陣點乘符號。