[发明专利]一种脉搏波图像包络线提取和特征点跟踪的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过脉冲多普勒图像测量血流速度的领域，尤其是一种脉搏波图像包络线提取和特征点跟踪的方法。

背景技术

脉冲多普勒图像在临床医学中有着重要的作用，是测量血管参数的重要载体。许多重要的医学指标可以从脉搏信号中分析和计算而来，如：血液流动速度，血管的内中膜厚度，血管的最大血流速度和血管的动脉硬化程度等。这些指标能很大程度地帮助医疗从业者更好的分析病人的身体情况。虽然脉搏波信号因人而异，并且随着病人年龄的增长而有所差异，但还是符合一定的周期性规律。

图1大致描绘了一个周期内脉搏波图像的形状特征，它包含了三个波段和四个特征点。不同年龄的病人，因为血管的机能不同，脉搏波的形状特征也会相应有所变化。健康人的脉搏波信号拥有陡峭的上升沿和下降沿，这是因为健康人的血管机能比较好，血管阻力较小，血流速度大。同时，健康人的脉搏波信号的潮波B不显著。当主动脉瓣受到血液回流的冲击，形成明显的脉搏波信号的重搏波波峰C和波谷D。随着病人年龄的增大，血管的机能变差，导致血管的阻力变大，血流速度变慢，潮波B会相应升高甚至超越主波A。同时，血管阻力的变大会导致血液回流的速度增加，重搏波波峰C和波谷D抬高，使得整个脉搏波信号呈现山丘式变化。

目前临床中测量血流速度的方法主要是有经验的医师采集1024帧多普勒图像后，按解冻键，挑选图像清晰的一张或几张，利用超声设备的轨迹球手动描绘包络线，再利用超声软件自带的测量功能，计算出血流的各种参数。显然，传统方法有很多的弊端。首先，此方法工作量大。一次描迹过程需要15-20分钟，如果操作失误，还需要重新绘制。其次，描迹精确度无法保障，不同的医师对图像的预处理不同，导致同一张图像绘制出的包络线相差极大，严重影响血流速度测量的精确度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种脉搏波图像包络线提取和特征点跟踪的方法，先针对脉搏波图像自动描绘包络线，接着再利用多重门限阈值方法跟踪包络线上的特征点，从而提高了血流速度测量的精确度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

一种脉搏波图像包络线提取和峰值点跟踪的方法，该方法包括脉搏波包络线的提取和脉搏波包络线特征点跟踪，先通过脉搏波ROI区域裁剪，最大类间方差阈值法二值化，形态学算法和Sobel算子边缘检测四个步骤提取出脉搏波图像的包络线，再利用多重门限阈值方法辨识和跟踪包络线上的特征点。

进一步地，脉搏波ROI区域裁剪采用阈值化方法，超声诊断仪上采集的脉搏波图像是256灰度级的彩色图片，具有红、绿、蓝三个通道，对红、绿、蓝三个通道设定对应的门限阈值t₁、t₂、t₃，并设定图像的总分割阈值t，设r、g、b是当前图像对应的红、绿、蓝通道的灰度值，m是图像每一行像素的个数，对于每一行像素点，采用公式(1)和(2)进行计算；对于每一行像素点，如果计算所得的λ＜t₀，则认为该行是背景区域；反之，当λ＞t₀，则认为该行是目标区域；脉搏波图像经过ROI区域裁剪处理后，目标与背景得到初步分离，其中公式(1)和(2)如下：