[发明专利]基于光流法和应变的超声准静态弹性成像方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种一种超声成像方法，具体是基于光流法和应变的超声准静态弹性成像方法。

背景技术

超声波回波成像技术目前已经被广泛应用于军事、医疗等领域。超声波回波成像中关于弹性成像的概念最早由Ophir等人于1991年首次提出。之后，弹性成像技术在近二十年里得到了迅猛发展，它被称为继A型、B型、D型、M型超声之后的E型模式。超声弹性成像是通过超声成像系统进行生物组织弹性参数成像，超声弹性图能够提供传统B超图像所无法反映的生物组织弹性特征，对于肿瘤检测等临床应用有非常大的帮助。由于具有易于实现、适用于实时诊断和对组织无侵害性等优点，超声弹性成像技术受到了广泛的关注。

至今，弹性成像技术已有多种实现方式，但它们的基本原理都是测量生物组织对于某个激励(外部或内部)所做出的力学反映，一般都是通过测量生物组织的位移分布，分析组织位移场来重建组织的弹性参数，将生物组织的弹性信息(包括应变、杨氏模量、泊松比等)进行成像显示，以作为临床诊断的参照。

超声准静态弹性成像是指对待检测生物组织施加一个静态/准静态的外力，通常是用超声探头缓速挤压待测生物组织，并同时记录组织在受到挤压前后的超声信号，通过比对两帧超声信号，计算出组织的运动场，进而进行弹性参数的重建。Ophir最早提出的弹性成像概念即为超声准静态弹性成像，由于实现简单并易于实时成像，因此超声准静态弹性成像一直以来都是弹性成像领域的研发热点。

现有的弹性成像方法，计算位移场的方法大多基于互相关算法和改进的互相关算法，其使用的数据为RF射频数据，而不能直接使用B模式图像，由于处理RF射频数据需要很大的运算，因此造成了现有的方法计算效率低下的问题；光流法是指空间运动物体在观察成像平面上的像素运动的瞬时速度，利用图像序列中像素在时间域上的变化以及相邻帧之间的相关性来找到上一帧跟当前帧之间存在的对应关系，从而计算出相邻帧之间物体的运动信息的一种方法。计算应变的方法大多基于最小二乘拟合算法和梯度法，使用这些方法计算出的应变，在精度方面还有提高的空间。

为了在得到准确的位移场的同时，提升算法的效率、减小运算开销，本发明提出了一种基于多项式展开的稠密光流算法。该基本原理是：第一步，使用二次多项式去逼近前后帧图像每个像素的邻域，这一步可以使用多项式展开转换高效地实现。第二步，通过观察一个确切的多项式如何经过转换，一个从多项式展开系数去确定位移场的方法，经过一系列的发明改进后得到一个鲁棒性好的实时算法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于光流法和应变的超声准静态弹性成像方法，克服了传统超声弹性成像过程中计算效率较低、不能实时成像、鲁棒性较差的问题。本发明采用的技术方案是：

一种基于光流法和应变计算的实时超声准静态弹性成像方法，包括以下步骤：

步骤1：获取经过波束合成的B型图像数据像素信息；

步骤2：对经过步骤1处理获得的B型图像数据像素信息进行多项式展开，使用多项式去逼近每个像素的邻域；

步骤3：通过对步骤2得到的每个像素的邻域进行位移估计，得到整帧图像的位移场；

步骤4：对步骤3获得的整帧图像的位移场进行卷积计算，得到B型图像数据整帧图像的应变场；

步骤5：对经过步骤4得到的应变场信息进行取对数法降噪声处理；

步骤6：对步骤5降噪后的应变场信息进行可视化、彩色处理得到彩色弹性图像。

本发明与已有技术相比具有的优点是：提供了一种基于光流法和应变的超声准静态弹性成像方法，位移场、应变计算过程简单，不但克服了现有技术计算过程效率低的问题；且能进行实时成像，具有较高的鲁棒性。

附图说明

图1为本发明超声准静态弹性成像的工作流程图。

图2为本发明的实施例滤波核梯度算子的示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

步骤1：获取经过波束合成的B型图像数据像素信息，通过整帧图像的每个像素的位置信息进行采集。