[发明专利]基于LK光流法的HIFU损伤剪切波弹性特性估计方法

权利要求书

1.基于LK光流法的HIFU损伤剪切波弹性特性估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)采集被测介质损伤振动的N张连续高速摄影图像；

2)采用LK法对步骤1)采集的N张连续高速摄影图像进行处理，得到通过两标记点标记的感兴趣区域的各时刻位移，进而绘制位移曲线；

3)对步骤2)处理后获得的标记点位移曲线，运用TTP算法求得损伤图像中两标记点之间的平均剪切波波速；

4)通过步骤3)获得的平均剪切波波速，获得被测介质两标记点之间的区域的剪切弹性模量；

步骤1)具体包括以下步骤：任意波形发生器输出的信号经过射频功率放大器放大后激励HIFU换能器，对LED光源照射下的水箱中的被测仿体介质施加作用进行热损伤；高速摄影设备同时被任意波形发生器触发，实现高帧率的图像实时采集；

采用LK法对步骤1)采集的N张连续高速摄影图像进行处理前，先对图像进行降采样，形成非对称的图像金字塔。

2.根据权利要求1所述的基于LK光流法的HIFU损伤剪切波弹性特性估计方法，其特征在于，采用LK法对步骤1)采集的N张连续高速摄影图像进行处理具体包括以下步骤：

步骤S1、确认高速摄影所得连续高速摄影图像的总帧数N；

步骤S2、读入第i帧图像数据；

步骤S3、读入第i+1帧图像数据；

步骤S4、通过LK法计算出i和i+1两帧图像之间的位移场P0(i)；

步骤S5、将位移场P0(i)和P0(i-1)矢量相加，取各像素点的标量位移矩阵，得到叠加位移场P1(i)；

步骤S6、将当前图像帧数i与图像总帧数N进行比较，若i<N，进行步骤S7；若i＝N，则进行步骤S8，取出感兴趣区域的各时刻位移，绘制位移曲线。

3.根据权利要求1所述的基于LK光流法的HIFU损伤剪切波弹性特性估计方法，其特征在于，步骤3)中TTP算法具体为：在剪切波传播的横向路径上选取两个距离已知的标记点，作出这两个标记点的剪切振动位移曲线，在位移曲线上测量出这两个标记点在剪切振动过程中依次达到位移峰值的时间间隔，由两点的距离间隔除以时间间隔即可得到剪切波在这两点之间的平均传播速率。

4.根据权利要求1所述的基于LK光流法的HIFU损伤剪切波弹性特性估计方法，其特征在于，被测介质的杨氏弹性模量E和该被测介质中剪切波波速c_t的关系如下：

$c_t=\sqrt{\frac{\mathrm{\&mu;}}{\mathrm{\&rho;}}}---\left(1\right)$

$c_t=\sqrt{\frac{E}{3\mathrm{\&rho;}}}---\left(2\right)$

其中：

c_t——剪切波速/m·s^-1；

ρ——介质的密度/kg·m^-3；

μ——剪切弹性模量/kPa；

E——杨氏弹性模量/kPa。