[发明专利]一种亚像素精度的快速三维超声心动图散斑跟踪方法

权利要求书

1.一种3D超声心动图散斑跟踪的方法，其特征在于，设3D超声心动图序列图像由n帧图像组成，分别记作I_k，k＝1,2,...,n，其中I_k为3D超声心动图序列图像的第k帧图像，I₁为初始帧，I_n为末帧，I₁,I₃,...,I_n为奇数帧及末帧构成的序列图像；将第t帧图像进行块匹配所使用的参考块记作R_t，t＝1,3,5,...,n，第t帧图像进行块匹配所使用的、经像素值校准后的参考块记作将在第t帧图像上获得的最佳匹配块记作M_t，将在第t帧图像上获得的跟踪点在成像系统3D图像空间中的位置记作r_t(x_t,y_t,z_t)，其中(x_t,y_t,z_t)表示跟踪点在3D图像空间中的坐标，该方法的步骤如下：

S1)在初始帧I₁上手动选取跟踪点；

在3D超声心动图序列图像的初始帧I₁上手动选取跟踪点，该跟踪点在成像系统3D图像空间中的位置为r₁(x₁,y₁,z₁)；

S2)设定初始参数；

设定以各帧的跟踪点为中心的心肌组织感兴趣区域的大小n_x×n_y×n_z，其中n_x、n_y、n_z分别在成像系统3D图像空间中为沿x、y、z轴方向的大小；设定搜索区域大小；设定参考块像素值校准的因子m；令当前帧序号j＝1；设定初始参考块大小，以r_j(x_j,y_j,z_j)点为中心形成初始参考块R_j；令R_j是指在第j帧图像进行块匹配所使用的参考块，是指第j帧图像进行块匹配所使用的、经像素值校准后的参考块，M_j是指在第j帧图像上获得的最佳匹配块；

S3)参考块像素值校准；

j增加2；令R_j＝M_j-2；

对参考块R_j的像素值进行校准，得到第j帧图像进行块匹配所使用的、经像素值校准后的参考块

S4)进行1/16亚像素精度的块匹配计算，获得当前帧跟踪点在成像系统3D图像空间中的位置的坐标r_j(x_j,y_j,z_j)；

以为参考块，执行1/16亚像素精度的块匹配计算，实现过程如下：

S41)在I_j上对以r_j-2(x_j-2,y_j-2,z_j-2)点为中心的搜索区域进行第一次三次样条插值，获得1/4亚像素精度的搜索区域S11；

S42)采用全搜索算法及SAD匹配准则，并使用SAD迭代计算提前终止策略，在搜索区域S11中进行一次匹配，记最小SAD值对应的点为一次1/4亚像素精度跟踪点R11；

S43)以一次1/4亚像素精度跟踪点R11为中心点，对周围8个1/4体素块进行第二次三次样条插值，获得1/16亚像素精度的搜索区域S12；

S44)通过计算1/8亚像素精度跟踪点对搜索区域S12进行压缩处理：

计算8个1/4体素块中心点B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7、B8的SAD值，取其中最小的SAD值对应的点为中心划定1/4体素块为二次搜索区域S13；

S45)采用全搜索算法及SAD匹配准则，并使用SAD迭代计算提前终止策略，进行二次匹配，最小SAD值对应的点即为当前帧1/16亚像素精度的跟踪点r_j(x_j,y_j,z_j)，以该点为中心的块为当前帧上的最佳匹配块M_j；

S5)若I_j为末帧，则执行S6，否则执行S3；

S6)计算偶数帧跟踪点在成像系统3D图像空间中的位置

对奇数帧和末帧跟踪点在成像系统3D图像空间中的坐标，分别取其x轴、y轴、z轴坐标，通过三次样条插值计算偶数帧跟踪点在成像系统3D图像空间中的x轴、y轴、z轴坐标，获得偶数帧跟踪点在成像系统3D图像空间中的位置，进而得到所有帧跟踪点在成像系统3D图像空间中的位置；

S7)形成并记录所有帧的心肌组织感兴趣区域

以所有帧的跟踪点为中心，形成并记录各帧大小为n_x×n_y×n_z的感兴趣区域，实现3D超声心动图的散斑跟踪。