[發(fā)明專利]一種用于超聲圖像采集教學(xué)任務(wù)的輔助系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110187860.0
• 申請日: 2021-02-18
• 公開（公告）號: CN112907535B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔祥清;孫威振;孫偉;姚靜;敬雷;郭杰龍
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇省人民醫(yī)院（南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院）;東南大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/13;G09B9/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 許軻

1.一種用于超聲圖像采集教學(xué)任務(wù)的輔助系統(tǒng)，其特征在于包括如下模塊：

特征提取模塊，用于提取超聲圖像的區(qū)域梯度特征，將圖像建模成二維Ising點(diǎn)陣模型；

快速清晰度評估模塊，用于將當(dāng)前超聲圖像的清晰度進(jìn)行快速量化；

像素級清晰度評估模塊，用于計(jì)算當(dāng)前超聲圖像每個(gè)像素的清晰度；

像素清晰度可視化模塊，用于輸出當(dāng)前圖像像素的清晰度值；

所述特征提取模塊將圖像分割成相同大尺寸的cell，然后計(jì)算每個(gè)cell內(nèi)像素的梯度直方圖，通過計(jì)算每個(gè)cell與標(biāo)準(zhǔn)cell之間的余弦距離實(shí)現(xiàn)初始化；所述快速清晰度評估模塊基于圖像梯度方向和Ising?model建立圖像清晰度快速評估模型，實(shí)現(xiàn)對圖像清晰度的快速評估；

將圖像建模成二維Ising點(diǎn)陣模型，首先需要提取圖像的梯度信息，即梯度方向和梯度幅值，并將其融合成一個(gè)數(shù)值作為判斷該像素自旋狀態(tài)的依據(jù)；圖像的梯度信息提取方法如下：

將圖像均勻的劃分成N個(gè)尺寸為5*8的cell，每個(gè)cell內(nèi)有40個(gè)像素，在該區(qū)域內(nèi)計(jì)算每個(gè)像素的梯度方向和梯度幅值；同時(shí)，將梯度的方向合并到(0°，180°)之間，并均勻的將180度分成6個(gè)bin；然后將每個(gè)cell內(nèi)的40個(gè)像素特征表示成一個(gè)1*6的特征向量；

圖像梯度信息的提取通過如下方式計(jì)算：

G_x(x,y)＝I(x+1,y)-I(x-1,y)

G_y(x,y)＝I(x,y+1)-I(x,y-1)

其中，G_x(x,y)，G_y(x,y)分別表示圖像水平方向的梯度和垂直方向的梯度，I(x,y)表示圖像的像素值；

此外，圖像中每個(gè)像素I(x,y)處的梯度幅值和梯度方向通過如下方式求解：

其中，G(x,y)表示圖像的梯度幅值，α(x,y)表示像素的梯度方向；

定義清晰圖像區(qū)域的特征，并生成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的refefeature；通過比較每個(gè)cell的特征與refefeature之間的相似度實(shí)現(xiàn)對圖像像素清晰度的初始化，具體通過計(jì)算每個(gè)cell的特征與refefeature之間的余弦夾角實(shí)現(xiàn)對超聲圖像清晰度評估的初始化，計(jì)算公式如下：

其中，initp表示初始化的像素清晰度指標(biāo)，向量a表示從圖像中提取的每個(gè)cell區(qū)域的梯度直方圖，向量b＝refefeature；

通過計(jì)算向量a和向量b的余弦夾角評估兩個(gè)向量之間的相似性，并且將向量a和向量b的相似度全部賦值給cell中的像素，其中相似度越高，initp值越大，則該區(qū)域越亮；同時(shí)也表示該區(qū)域的像素越清晰，反之，則表示該區(qū)域像素處于模糊狀態(tài)；

根據(jù)在超聲圖像中提取的每個(gè)cell，以及對超聲圖像進(jìn)行清晰度評估的初始化結(jié)果，得到對整幅圖像的清晰度進(jìn)行快速評估的公式：

其中，E表示對整張圖像進(jìn)行質(zhì)量評估的量化結(jié)果，N_cell表示被評估圖像中cell的總數(shù)，ω是超參數(shù)，為了平衡超聲圖像中那些沒有像素的空白區(qū)域，cell(x,y)表示當(dāng)前cell的位置，j表示自旋s_i周圍的其他自旋s_i的狀態(tài)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于超聲圖像采集教學(xué)任務(wù)的輔助系統(tǒng)，其特征在于：所述像素級清晰度評估模塊利用快速清晰度評估模塊計(jì)算的圖像清晰度評估指標(biāo)和Isingmodel的動(dòng)態(tài)特征以及超聲信號的衰減特性建立對圖像像素清晰度評估模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于超聲圖像采集教學(xué)任務(wù)的輔助系統(tǒng)，其特征在于：建立像素級清晰度評估模型的方法如下：在系統(tǒng)中，設(shè)置一個(gè)表示一個(gè)像素的agent，并讓這個(gè)agent從圖像的每一列頂端向下移動(dòng)，該agent每次向下移動(dòng)一個(gè)像素，每次以該agent為中心在圖像中選取一個(gè)尺寸為15*15的窗口，在這個(gè)窗口內(nèi)使用Ising?model不斷調(diào)整像素的狀態(tài)，最終取這個(gè)窗口內(nèi)像素的平均值作為該窗口中心像素的像素值。