[发明专利]一种医用超声基波和谐波融合的图像优化方法

摘要

本发明公开一种医用超声基波和谐波融合的图像优化方法。本发明设计基于纹理分析阳归一化协方差系数的方法，把对数压缩后的超声基波和组织谐波包络信号结合，然后经过扫描转换得到融合图像，发挥两者优势，提高图像质量。

主权项

1.一种医用超声基波和谐波融合的图像优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1)获取基波和谐波包络数据探头交替发送中心频率为2f₀和f₀信号，对于中心频率2f₀的信号，直接采用中心频率为2f₀基波信号，经过正交调制、低通滤波、包络检测、log压缩处理得到包络信号，对于中心频率为f₀的信号，探头接收的是中心频率为2f₀的信号，采用高通滤波器滤掉中心频率为f₀的基波成分，保留频率为2f₀的谐波成分，然后再经过正交调制、低通滤波、包络检测、log压缩处理得到包络信号。2)根据超声图像形成特性：图像聚焦深度，中心频率，点扩散函数(Point Spread Function，PSF)，视觉感知最小区分对比度大小，设定窗口的大小；根据采集当前图像系统设定的聚焦深度，超声频率，计算斑点单元大小：S_cx＝0.87λz/DS_cz＝0.91C₀/Δf式中，Scx，Scz，分别为横向单元大小与纵向单元的大小，λ是波长，λ＝C₀/Fc，z为聚焦深度，D是超声波束形成时所激活的探头孔径，C₀是声速，Fc是中心频率，Fc＝2f₀，Δf通过Fc×bandwidth计算，“bandwidth”是带宽，以探头发射频率为基础的一个分数，计算纹理分析时窗口大小为2×2斑点单元；3)求组织谐波信号的协方差，计算SNR对于包络数据，协方差系数与包络数据的SNR正相关关系，且SNR＝0DB时，协方差系数为ncc＝0.35，取相邻两帧组织谐波包络数据，对每一对滑动窗口求归一化的协方差系数，如果ncc＜0.35，则组织谐波图像信号太弱，不参与融合；如果ncc＞0.35，则进入下一步；协方差计算公式：ncc(x,y)=<x-x‾,y-y‾><x-x‾,x-x‾>×<y-y‾,y-y‾>]]>其中，<x,y>=Σi=i0-Ri=i0+RΣj=j0-Rj=j0+Rx(i,j)·y(i,j)]]>4)对组织谐波信号和基波信号纹理分析，分别计算组织谐波信号和基波信号的权值对每个滑动的窗口，分别求出基波信号和谐波信号的和差直方图，然后求出和差直方图的纹理因子E(能量)，I(熵)，C(对比度)，再根据因子求基波信号和谐波信号的权值和差直方图Hs(i,dx,dy)=Card{(k,l)|yk,l+yk+dxl+dy=i}]]>Hd(i,dx,dy)=Card{(k,l)|yk,l-yk+dxl+dy=i}]]>N=Card{D}=ΣiHs(i)=ΣjHd(j)]]>P^s(i)=Hs(i)/N;]]>i＝(2，...2G)P^d(i)=Hd(i)/N;]]>i＝(-G+1，...G-1)取滑动窗口的大小由第二步求得2S_cx×2S_cz，和差直方图的距离d＝2，和差直方图的方向为0°，45°，90°和135°，每对滑动窗口，分别计算四个方向的和差直方图，各个方向和差直方图的纹理因子对应求平均；纹理因子E＝∑_iP_s(i)²∑_jP_d(j)²I＝-∑_iP_s(i)logP_s-∑_jP_d(j)logP_dC＝∑_ij²P_d(j)根据纹理因子计算基波信号和组织谐波信号的权值，然后在用隶属sigmf函数对权值加强，可以调节sigmf函数的参数a来选择权值的不同加强程度，基波信号和谐波信号的权值满足W_FI+W_THI＝1；W^FI=wis.t|wi-0.5|=maxi(|Wi-0.5|)ncc>μ1ncc≤μ]]>Wi|i=1=WFI_E=ETHIEFI+ETHI]]>Wi|i=2WFI_C=CFICFI+CTHI]]>Wi|i=3WFI_I=IFIIFI+ITHI]]>5)融合及扫描转换根据步骤4)计算得到的基波信号和谐波信号的权值，对基波和组织谐波包络融合，envelope_fuston＝W_FI×envelope_FI+W_THI×envelpe_THI，再经过扫描转换，得到融合后的图像。