[发明专利]一种用于超声图像采集教学任务的辅助系统

权利要求书

1.一种用于超声图像采集教学任务的辅助系统，其特征在于包括如下模块：

特征提取模块，用于提取超声图像的区域梯度特征，将图像建模成二维Ising点阵模型；

快速清晰度评估模块，用于将当前超声图像的清晰度进行快速量化；

像素级清晰度评估模块，用于计算当前超声图像每个像素的清晰度；

像素清晰度可视化模块，用于输出当前图像像素的清晰度值；

所述特征提取模块将图像分割成相同大尺寸的cell，然后计算每个cell内像素的梯度直方图，通过计算每个cell与标准cell之间的余弦距离实现初始化；所述快速清晰度评估模块基于图像梯度方向和Ising model建立图像清晰度快速评估模型，实现对图像清晰度的快速评估；

将图像建模成二维Ising点阵模型，首先需要提取图像的梯度信息，即梯度方向和梯度幅值，并将其融合成一个数值作为判断该像素自旋状态的依据；图像的梯度信息提取方法如下：

将图像均匀的划分成N个尺寸为5*8的cell，每个cell内有40个像素，在该区域内计算每个像素的梯度方向和梯度幅值；同时，将梯度的方向合并到(0°，180°)之间，并均匀的将180度分成6个bin；然后将每个cell内的40个像素特征表示成一个1*6的特征向量；

图像梯度信息的提取通过如下方式计算：

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)分别表示图像水平方向的梯度和垂直方向的梯度，I(x,y)表示图像的像素值；

此外，图像中每个像素I(x,y)处的梯度幅值和梯度方向通过如下方式求解：

其中，G(x,y)表示图像的梯度幅值，α(x,y)表示像素的梯度方向；

定义清晰图像区域的特征，并生成了一个标准的refefeature；通过比较每个cell的特征与refefeature之间的相似度实现对图像像素清晰度的初始化，具体通过计算每个cell的特征与refefeature之间的余弦夹角实现对超声图像清晰度评估的初始化，计算公式如下：

其中，initp表示初始化的像素清晰度指标，向量a表示从图像中提取的每个cell区域的梯度直方图，向量b＝refefeature；

通过计算向量a和向量b的余弦夹角评估两个向量之间的相似性，并且将向量a和向量b的相似度全部赋值给cell中的像素，其中相似度越高，initp值越大，则该区域越亮；同时也表示该区域的像素越清晰，反之，则表示该区域像素处于模糊状态；

根据在超声图像中提取的每个cell，以及对超声图像进行清晰度评估的初始化结果，得到对整幅图像的清晰度进行快速评估的公式：

其中，E表示对整张图像进行质量评估的量化结果，N_cell表示被评估图像中cell的总数，ω是超参数，为了平衡超声图像中那些没有像素的空白区域，cell(x,y)表示当前cell的位置，j表示自旋s_i周围的其他自旋s_i的状态。

2.根据权利要求1所述的一种用于超声图像采集教学任务的辅助系统，其特征在于：所述像素级清晰度评估模块利用快速清晰度评估模块计算的图像清晰度评估指标和Isingmodel的动态特征以及超声信号的衰减特性建立对图像像素清晰度评估模型。

3.根据权利要求2所述的一种用于超声图像采集教学任务的辅助系统，其特征在于：建立像素级清晰度评估模型的方法如下：在系统中，设置一个表示一个像素的agent，并让这个agent从图像的每一列顶端向下移动，该agent每次向下移动一个像素，每次以该agent为中心在图像中选取一个尺寸为15*15的窗口，在这个窗口内使用Ising model不断调整像素的状态，最终取这个窗口内像素的平均值作为该窗口中心像素的像素值。