[发明专利]一种基于B超图像颈动脉血管壁运动轨迹提取装置与方法

权利要求书

1.一种基于B超图像的颈动脉血管壁运动轨迹提取方法，包括以下步骤：

S10、初始参数设置的步骤；

S20、对获取的B超图像预处理的步骤；

S30、对外部干扰进行提取和抑制的步骤；

S40、颈动脉血管壁运动轨迹提取的步骤；

其特征在于，所述步骤S20对获取的B超图像预处理的步骤具体包括：

S201、根据初始化参数设置扩散滤波操作的平坦区域的大小与坐标、扩散迭代次数、时间步长，以及获取局部相位特征的高斯差分滤波器的方差参数；

S202、计算平坦区域方差、均值，获得初始尺度函数q₀；

S203、计算瞬时自变量q(x，y，n)：获取B超图像后，对图像的灰度值计算梯度和拉普拉斯项，从而获得瞬时自变量，梯度和拉普拉斯操作能抑制斑点噪声，保留组织的纹理信息，其中，

梯度计算公式为：

拉普拉斯项计算公式为：

式中，▽为哈密顿算子，为第n次迭代图像中坐标为(i，j)的像素点的灰度值，h为图像在x，y轴方向的空间步长；

S204、计算获得扩散系数，对图像进行更新：通过瞬时自变量计算扩散系数c(q),获得图像的散度d＝div(c(q)▽I),并按照下式：Iⁿ⁺¹＝Iⁿ+Δt/8dⁿ对图像进行迭代更新，其中，Δt为时间步长，dⁿ为第n次迭代图像的散度值；

S205、对B超图像进行Riesz变换，获得单演信号fm_xy：通过希尔伯特变化实现二维图像的Riesz变换，并构建单演信号，采用快速傅里叶变换和逆变换实现希尔伯特变换，计算得到B超图像Riesz变换，并构造单演信号fm_xy；

S206、计算获得局部相位特征：

利用公式计算局部相位特征，通过差分高斯滤波器对单演信号进行滤波，高斯滤波器的标准差在初始化时进行设置，式中，I_b是经过差分高斯滤波器处理之后的单演信号，h_x，h_y是Riesz变换的核函数；

S207、计算获得局部方向特征：

利用公式θ＝arctan(h_y/h_x),θ∈[0,π)计算获得局部方向特征；

S208、组合局部相位和方向特征获得局部矢量特征图：对局部方向特征设置置信系数sin²(φ)，从而获得包括局部相位和局部方向的特征图；

所述步骤S30对外部干扰进行提取和抑制的步骤具体包括：

S301、将经过预处理获得的图像的第一帧作为参考图像，后续帧作为浮动图像；

S302、通过自动搜索算法获取两帧图像的最相似处的坐标，将其作为外部干扰值；

S303、利用获得的外部干扰值对B超图像进行移位和旋转空间变换，从而生成抑制了外部干扰的B超图像序列；

所述步骤S40颈动脉血管壁运动轨迹提取的步骤具体包括：

S401、根据初始化参数从经过干扰抑制后的B超参考和浮动图像中截取ROI区域；

S402、计算两幅图像的互相关系数；

S403、在搜索区域内循环迭代寻找最大相关系数处的坐标值，将其存储记录为该帧图像相对于参考图像的位移；

S404、循环迭代求得所有帧图像的位移，从而获得管壁运动轨迹。

2.基于B超图像的颈动脉血管壁运动轨迹提取装置，该装置能够执行权利要求1所述的基于B超图像的颈动脉血管壁运动轨迹提取方法，其特征在于，包括

嵌入式系统，嵌入式系统通过接口与用户交互，所述嵌入式系统包括：CPU模块、USB模块、输入输出模块、系统模块、系统总线，其中，系统模块负责维持嵌入式系统的正常运行；输入输出模块电性连接CPU模块，提供与用户交互的通道；所述USB模块连接外部B超设备，将图像传输给CPU模块，其再通过系统总线传输给FPGA模块进行处理；

闪存，存储嵌入式系统从B超设备获取的图像；

和

FPGA系统，所述FPGA系统从闪存中读取图像并完成运动轨迹的提取，所述FPGA系统包括：缓冲器、闪存接口、控制器模块、滤波模块、局部矢量信息获取模块、图像暂存器、配准模块、空间变换模块、管壁位移提取模块，其中控制模块根据初始化设置对运动轨迹提取过程进行控制；缓冲器与闪存接口负责B超图像的存取；滤波模块与局部矢量信息获取模块对图像进行预处理；图像暂存器、配准模块和空间变换模块对外部干扰进行抑制；管壁位移提取模块最终获得管壁的运动轨迹。