超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法及裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于超聲技術(shù)領(lǐng)域，提供了超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法及裝置，包括：根據(jù)超聲探頭的偏轉(zhuǎn)角閾值為所述超聲探頭設(shè)定發(fā)射角度組，所述發(fā)射角度組中包括多個發(fā)射角度，所述偏轉(zhuǎn)角閾值為保證所述超聲探頭對焦清晰的最大發(fā)射角度；采集每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀；基于張量分析分別對采集到的各圖像幀進(jìn)行圖像增強；從增強后的圖像幀中分割出穿刺針的針體部分；對分割完成的所述增強后的圖像幀進(jìn)行融合。本發(fā)明的超聲成像增強方案可以較好地實現(xiàn)針體的自然淡入淡出，避免線提取所導(dǎo)致的不穩(wěn)定因素，針體清晰完整，能夠準(zhǔn)確地反映出針體的實時運動。
【專利說明】
超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號増強方法及裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于超聲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 超聲成像的基礎(chǔ)是聲波反射，其是由聲波反射的能量經(jīng)過一系列處理后形成的圖 像。在超聲引導(dǎo)下的穿刺過程中，由于穿刺針或者注射針要以一定的角度刺入患者體內(nèi)，導(dǎo) 致正常發(fā)射的聲波也不能以垂直角度進(jìn)行針面接觸，聲波在反射過程中損失了能量，削弱 了超聲所探測到的針信號的強度，且隨著穿刺針的刺入角度逐漸變大，刺入深度逐漸變深， 針信號也變得非常不穩(wěn)定甚至消失，因此，需要對針信號進(jìn)行增強處理。
[0003] -種直接的改善方式是設(shè)計特殊的穿刺針，使得針頭的聲波反射增強，或者通過 直接在針頭安裝微型信號發(fā)射器，在外部接收到信號后，對針體進(jìn)行重建，然而，以上改善 方式會受到制造成本、軟硬件精度等因素的限制。
[0004] 從2D超聲成像的角度出發(fā)來解決針信號增強的問題，目前主要從兩方面進(jìn)行改 進(jìn):一方面是對聲波發(fā)射方式進(jìn)行改進(jìn)，由于針信號的減弱是因角度產(chǎn)生的，所以還需要在 正常發(fā)射角度的基礎(chǔ)之上，在時序中添加合適的偏轉(zhuǎn)角度，這樣一來，得到的偏轉(zhuǎn)幀中針信 號的強度能夠得到保證。對聲波發(fā)射方式進(jìn)行改進(jìn)，市面上的超聲產(chǎn)品一般采用預(yù)先設(shè)置 角度的方式，醫(yī)生在開啟穿刺增強之前，要手動設(shè)置發(fā)射偏轉(zhuǎn)角，或者是在探頭外部安裝穿 刺架，穿刺架上設(shè)置若干個固定傾斜角度的軌道，穿刺需要從某個軌道上進(jìn)入人體，以上方 式均用于指導(dǎo)探頭根據(jù)預(yù)設(shè)的角度來切換發(fā)射方向。在上述第一方面的基礎(chǔ)之上，還需要 對超聲成像進(jìn)行處理，在得到偏轉(zhuǎn)幀之后，采用某種方式將針信號提取出來，添加到正常的 組織圖像中，使針信號變得清晰，以幫助醫(yī)生更加容易地查看到針頭運動的位置。
[0005] 然而，現(xiàn)有技術(shù)存在以下技術(shù)缺陷：在針體表現(xiàn)比較完整的時候，提取效果較好， 但是當(dāng)針體信號不斷變化時，算法難以控制直線的位置和起始點，在視頻流中容易出現(xiàn)假 針，針體閃動，針尖部分缺失等，無法準(zhǔn)確地反映針體實時運動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法及裝置，以解 決現(xiàn)有技術(shù)無法準(zhǔn)確地反映出針體的實時運動的問題。
[0007] 第一方面，提供了一種超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法，包括：
[0008] 根據(jù)超聲探頭的偏轉(zhuǎn)角閾值為所述超聲探頭設(shè)定發(fā)射角度組，所述發(fā)射角度組中 包括多個發(fā)射角度，所述偏轉(zhuǎn)角閾值為保證所述超聲探頭對焦清晰的最大發(fā)射角度；
[0009] 采集每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀；
[0010] 基于張量分析分別對采集到的各圖像幀進(jìn)行圖像增強；
[0011] 從增強后的圖像幀中分割出穿刺針的針體部分；
[0012] 對分割完成的所述增強后的圖像幀進(jìn)行融合。
[0013] 第二方面，提供了一種超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強裝置，包括：
[0014] 第一設(shè)定單元，用于根據(jù)超聲探頭的偏轉(zhuǎn)角閾值為所述超聲探頭設(shè)定發(fā)射角度 組，所述發(fā)射角度組中包括多個發(fā)射角度，所述偏轉(zhuǎn)角閾值為保證所述超聲探頭對焦清晰 的最大發(fā)射角度；
[0015] 采集單元，用于采集每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀；
[0016] 增強單元，用于基于張量分析分別對采集到的各圖像幀進(jìn)行圖像增強；
[0017] 分割單元，用于從增強后的圖像幀中分割出穿刺針的針體部分；
[0018] 融合單元，用于對分割完成的所述增強后的圖像幀進(jìn)行融合。
[0019] 通過本發(fā)明實施例所述方案對超聲成像進(jìn)行增強處理后，可以較好地實現(xiàn)針體的 自然淡入淡出，避免線提取所導(dǎo)致的不穩(wěn)定因素，針體清晰完整，能夠準(zhǔn)確地反映出針體的 實時運動。
【附圖說明】
[0020] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述 中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些 實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些 附圖獲得其他的附圖。
[0021] 圖1是本發(fā)明實施例提供的超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法的實現(xiàn)流程圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明實施例提供的超聲探頭發(fā)射角度示意圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明實施例提供的超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法S103的具體實現(xiàn)流 程圖；
[0024]圖4是本發(fā)明實施例提供的特征值曲線圖；
[0025]圖5是本發(fā)明實施例提供的特征值曲線圖；
[0026] 圖6是本發(fā)明實施例提供的超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強裝置的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0027] 以下描述中，為了說明而不是為了限定，提出了諸如特定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、技術(shù)之類的具 體細(xì)節(jié)，以便透切理解本發(fā)明實施例。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在沒有這些具體 細(xì)節(jié)的其它實施例中也可以實現(xiàn)本發(fā)明。在其它情況中，省略對眾所周知的系統(tǒng)、裝置、電 路以及方法的詳細(xì)說明，以免不必要的細(xì)節(jié)妨礙本發(fā)明的描述。
[0028] 在本發(fā)明實施例中，根據(jù)超聲探頭的偏轉(zhuǎn)角閾值為所述超聲探頭設(shè)定發(fā)射角度 組，所述發(fā)射角度組中包括多個發(fā)射角度，所述偏轉(zhuǎn)角閾值為保證所述超聲探頭對焦清晰 的最大發(fā)射角度;采集每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀，基于張量分析分別對采集到的各圖像 幀進(jìn)行圖像增強;從增強后的圖像幀中分割出穿刺針的針體部分;對分割完成的所述增強 后的圖像幀進(jìn)行融合
[0029]為了說明本發(fā)明所述的技術(shù)方案，下面通過具體實施例來進(jìn)行說明。
[0030] 圖1示出了本發(fā)明實施例提供的超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法的實現(xiàn)流程， 詳述如下：
[0031] 在SlOl中，根據(jù)超聲探頭的偏轉(zhuǎn)角閾值為所述超聲探頭設(shè)定發(fā)射角度組，所述發(fā) 射角度組中包括多個發(fā)射角度，所述偏轉(zhuǎn)角閾值為保證所述超聲探頭對焦清晰的最大發(fā)射 角度。
[0032] 當(dāng)超聲探頭的發(fā)射角度逐漸增大，超聲探頭返回的圖像會逐漸模糊，當(dāng)發(fā)射角度 超過某個數(shù)值時，超聲探頭失去對焦能力，在圖像中無法分辨正常組織，在本發(fā)明實施例 中，稱該數(shù)值為超聲探頭的偏轉(zhuǎn)角閾值，設(shè)為Anl c，其含義為保證所述超聲探頭對焦清晰的 最大發(fā)射角度。不同種類的超聲探頭擁有不同的成像能力，超聲探頭的種類不同，對應(yīng)的偏 轉(zhuǎn)角閾值也不同，在SlOl之前，可以預(yù)先在系統(tǒng)中存儲不同種類的超聲探頭所對應(yīng)的偏轉(zhuǎn) 角閾值，由此，在Sl01中，可以從系統(tǒng)中調(diào)取出當(dāng)前使用的超聲探頭對應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角閾值，從 而根據(jù)該偏轉(zhuǎn)角閾值進(jìn)一步設(shè)定一組能夠保證對焦的發(fā)射角度。在根據(jù)偏轉(zhuǎn)角閾值預(yù)先設(shè) 定出的發(fā)射角度組中，包括了多個小于該偏轉(zhuǎn)角閾值的發(fā)射角度絕對值，還包括多個大于 該偏轉(zhuǎn)角閾值的發(fā)射角度絕對值。
[0033] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明實施例中，完成了發(fā)射角度組的設(shè)定之后，還可以針對設(shè)定的 發(fā)射角度組中的每個發(fā)射角度，--添加每個發(fā)射角度對應(yīng)的負(fù)角，從而得到該發(fā)射角度 組的鏡像角度組。
[0034] 根據(jù)偏轉(zhuǎn)角度閾值來設(shè)定發(fā)射角度組的過程如圖2所示：
[0035] 在圖2中，兩個虛線偏轉(zhuǎn)框分別能夠表示出超聲探頭向左旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)角閾值和向 右旋轉(zhuǎn)的偏轉(zhuǎn)角閾值，以此為依據(jù)可以設(shè)定多個發(fā)射角度以生成該超聲探頭的發(fā)射角度 組。在以下描述中，A 1Q 2 0)代表發(fā)射角度i的數(shù)值。
[0036] 在偏轉(zhuǎn)角閾值A(chǔ)nl。之內(nèi)，可設(shè)置η個發(fā)射角度，這η個發(fā)射角度分別為：
[0037]
[0038] 其中，△ eb為偏轉(zhuǎn)角閾值A(chǔ)nl。之內(nèi)相鄰角度之間的變化步長
[0039]此外，在偏轉(zhuǎn)角閾值A(chǔ)nl。之外，還可以設(shè)置m個發(fā)射角度，這m個發(fā)射角度分別為：
[0040]
[0041 ] 其中，Aea是微調(diào)角度，〇〈Δθ3〈4〇
[0042] 上述m和η的值可以根據(jù)使用的超聲探頭的性能來設(shè)定，設(shè)定原則是能夠最終獲取 到最有利于針體表現(xiàn)的發(fā)射角度組。
[0043] 在完成發(fā)射角度組的設(shè)定之后，添加與之對應(yīng)的鏡像角度組，即每個發(fā)射角度在 該鏡像角度組中有與之對應(yīng)的負(fù)角，如圖2中所示。
[0044] 由此得到有利于針體表現(xiàn)的發(fā)射角度組：
[0045]
[0046]
[0047]
[0048] 從而生成超聲探頭的發(fā)射角度序列。
[0049] 在S102中，采集每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀。
[0050] 通過超聲探頭在不同的發(fā)射角度上分別進(jìn)行超聲成像，從而獲取到一系列的圖像 幀。由于在穿刺過程中，可以根據(jù)臨床情況選擇針體刺入側(cè)，包括貼近超聲探頭左側(cè)刺入或 者貼近超聲探頭右側(cè)刺入，當(dāng)針的刺入位置貼近超聲探頭左側(cè)時，正符號發(fā)射角度可以覆 蓋針的左側(cè)刺入范圍，因此，采集發(fā)射角度組中每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀；當(dāng)針的刺入位 置貼近探頭右側(cè)時，負(fù)符號發(fā)射角度可以覆蓋針的右側(cè)刺入范圍，因此采發(fā)射角度組中每 個發(fā)射角度的負(fù)角對應(yīng)的圖像幀。對于針的刺入位置貼近探頭右側(cè)的情況，若存在鏡像角 度組，則可以直接調(diào)用鏡像角度組中的發(fā)射角度進(jìn)行超聲成像;若不存在鏡像角度組，則可 以通過手動激活鏡像選擇，將發(fā)射角度統(tǒng)一更改為負(fù)符號角度，覆蓋針的右側(cè)刺入范圍。在 具體實現(xiàn)中，可以在系統(tǒng)操作界面中顯示"左/右"選擇項，由用戶決定是否激活鏡像選擇。 在上述方案中，由于鏡像角度的引入，穿刺過程不僅可以避免角度預(yù)估的選擇，還避免了 左/右方向的工作模式切換，使針體刺入更加自由。
[0051] 在S103中，基于張量分析分別對采集到的各圖像幀進(jìn)行圖像增強。
[0052]在超聲圖像中，穿刺針通常表現(xiàn)為較為高亮的部分，但是其亮度并非固定不變的， 且在很多情況下穿刺針的亮度為表現(xiàn)得較為微弱，不利于分割和辨別，因此，在本步驟中， 提取圖像幀的邊緣信息(包括特征值和特征向量），根據(jù)邊緣信息得到控制張量，并利用控 制張量進(jìn)行圖像增強，在此，稱基于張量分析的圖像濾波增強器為Filter_T。
[0053] 張量理論是數(shù)學(xué)的一個分支學(xué)科，起源于力學(xué)，最初用來表示彈性介質(zhì)中各點的 應(yīng)力狀態(tài)，后來作為一種數(shù)學(xué)分析工具，在力學(xué)，物理學(xué)等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用。張量概念是 矢量概念的推廣，0階張量是標(biāo)量，一階張量是矢量，二階張量是矩陣，以此類推到多維的情 況。張量是一個可用來表示在矢量、標(biāo)量和其他張量之間的線性關(guān)系的多線性函數(shù)。張量分 析在數(shù)字圖像處理領(lǐng)域是二階層面的應(yīng)用，常用于局部結(jié)構(gòu)分析。而對于圖像來說，一個圖 像幀由不同的結(jié)構(gòu)組成，包括線、邊緣、區(qū)域等，這些局部結(jié)構(gòu)的特征通常具有不同的方向， 為了估計局部方向（一般是邊緣的方向），可以使用不同方向的濾波來處理圖像，通常，使用 一系列正交的濾波核來產(chǎn)生圖像的邊緣量級，而這些量級就是濾波器為局部結(jié)構(gòu)給出的張 量分析描述。
[0054] 對于簡單的一維信號，物體的結(jié)構(gòu)只有一個維度的方向，張量T為一階，也因此只 有一個值;而在2D圖像中，結(jié)構(gòu)的邊緣信息可分為x，y兩個維度，張量T為二階，因此有四個 值：
￡3D應(yīng)用中，張量T為三階，有9個 值，史高維度的應(yīng)用以此類推。為/表達(dá)局部結(jié)構(gòu)，張量T將被映射為特征向量的形式，實質(zhì) 就是T矩陣的特征分解。
[0055] 對于超聲成像來說，通常為2D圖像，二階張量T的映射形式為：
[0056]
[0057]其中，A1為第一特征值，其是張量T的最大特征值，或者主特征值，人2為第二特征值， ei和Θ2分別是λι和λ2對應(yīng)的特征向量。
[0058] S103的圖像增強過程具體可以通過如圖3所示的方式實現(xiàn)：
[0059]在S301中，對所述圖像幀中的局部結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行低通濾波，得到方向張量Τ。
[0060] 存在于方向向量中的局部結(jié)構(gòu)信息To是計算控制張量C的基礎(chǔ)，為了實現(xiàn)圖像增 強的目的，需要保證增強濾波器Filter_ltE鄰近像素間緩慢變化，方向張量T被低通濾波核 濾過。經(jīng)過低通濾波后，T的輸出描述了鄰近像素間的變化：
[0061] T = hiP*To，
[0062] 其中，hlp是低通濾波核，*表示卷積過程。
[0063] 在S302中，對所述方向張量T進(jìn)行重映射，得到控制張量C。
[0064] 經(jīng)過對局部結(jié)構(gòu)張量的低通濾波之后，T的特征值被兩個映射函數(shù)進(jìn)行重映射，這 兩個映射函數(shù)為:m函數(shù)和μ函數(shù)，這兩個映射函數(shù)產(chǎn)生控制張量C:
[0065]
[0066]其中，控制張量C的第一特征值，即最大特征值^控制增強濾波器Filter_T的高通 特性，即改變T的大小，由m函數(shù)計算產(chǎn)生，其曲線形狀如圖4所示，其中，X取值范圍為[0，1]， 0 = 2，]_ = 1，上圖中〇 = 〇.〇5，€1分別為〇.1，〇.2,〇.3,〇.4,〇.5，最上一條線€[ = 0.5，下圖中，€1 =0.3,0分別為0.1，0.2,0.3,0.4,0.5，最下一條線0 = 0.5;第二特征值^決定了(：的形狀， 由μ函數(shù)計算產(chǎn)生，其曲線形狀如圖5所示，其中，X取值范圍為[0，1]，」=1，上圖中0 = 2,〇分 別為〇.1，〇.3,〇.5,〇.7,〇.9，最右邊的曲線中€[ = 0.9，下圖中，€1 = 0.3，0取值分別為1，2,3， 4,5,最上面的曲線β = 5。
[0067] m函數(shù)的形式如下：
[0068]
[0069] 其中，變量X依賴位置坐標(biāo)，其值相當(dāng)于
，代表圖像的局部能量 值，當(dāng)然，這些值中會存在一個最大值;σ是局部噪聲水平估計，可以看做噪聲和圖像信號之 間的分界閾值，σ越接近于噪聲水平，濾波效果越好;α用于壓縮信號，以補償信號值在噪聲 值之上的所有區(qū)域的信號數(shù)值，如果圖像的局部噪聲值較高，則α的使用要謹(jǐn)慎一些;變量j 代表迭代次數(shù)，β用于調(diào)整噪聲和信號之間的傾斜度。
[0070] μ函數(shù)的形式如下：
[0071]
[0072] 其中，變量X依賴位置坐標(biāo)，其值相當(dāng)于決定了映射曲線的拐點;β決定了變換 人1 區(qū)域的傾斜度。
[0073] 在S303中，根據(jù)Filter_T = FiP(P)+ahpFhP(u，C)生成增強濾波器Filter_T，其中，所 述F lp(P)為所述低通濾波的低通濾波器，所述Fhp(u，C)為高通濾波器。
[0074] 上述的映射完成后，便可以生成增強濾波器Filter_T，該增強濾波器Filter_T* 低通濾波器Flp(P)和高通濾波器Fhp(u，C)組成，所述高通濾波器的高通特性與所述控制張 量的最大特征值相關(guān)：
[0075] Filter_T=Fip(p)+ahPFhp(u,C),
[0076] 其中，低通濾波器Flp(P)可以過濾^幾乎為0的區(qū)域的信號，這些區(qū)域中高通成分 較少，可以保留圖像中的局部平均值，常量a hp是高通成分放大因子，在程序處理中可以調(diào) 整，高通濾波在2D圖像中使用四個方向的濾波輸出：
[0077] FhP(u，C)= SkCkFk(U)，k=l，2,3,4，
[0078] 其中，F(xiàn)k(U)是方向k上的濾波輸出，Ck是權(quán)重系數(shù)，由控制張量C和與濾波相關(guān)聯(lián)的 對偶張量Mk決定，即Ck = C · Mk,Mk的計算如下所示：
[0079]
[0080] 對于二維圖像來說，a = 0.75，β = 0.25, 第k個濾波的方向，I是單位張量。
[0081] 在S304中，根據(jù)所述增強濾波器對所述圖像幀進(jìn)行不同方向上的濾波輸出。
[0082] 在生成增強濾波器？11〖打_1'后，對圖像進(jìn)行卷積濾波，圖像幀中針體部分得到增 強，而噪聲或者組織變性區(qū)域則得到抑制和平滑，有利于下一步的分割提取。
[0083] 在S104中，從增強后的圖像幀中分割出穿刺針的針體部分。
[0084]通過S102的圖像增強處理，針體部分被充分地增強出來，雖然在發(fā)射角較小的圖 像幀中，可能會有部分強壯的組織邊緣也受到增強，但是由于沒有變形，不會產(chǎn)生較大的誤 差影響；而在發(fā)射角較大的圖像幀中，組織完全變形，成分較暗，在增強過程中被歸為噪聲 壓制下去，也不會產(chǎn)生較大的誤差影響。因此，在S103中，基于S102的圖像增強結(jié)果，可以將 像素值超過預(yù)設(shè)閾值的像素提取為穿刺針的針體部分，由此完成針體分割。
[0085]針體分割的過程如下所示：
[0086]首先，計算所述增強后的圖像幀中非0值像素的均方差DetaaIi:
[0087]
[0088] 其中，Nnze3r為所述增強后的圖像幀中非0像素的個數(shù)，Img_nZerm(3an為所述增強后的 圖像幀中非〇像素的詢倌，ime(i . i)代表增強后的圖像幀中份罾（i , i)的像素點。
[0089] 其次，通過
將圖像中 的像素值進(jìn)行分離，其中，factor 2 2.5，對應(yīng)小問的偏轉(zhuǎn)角度有所小問。
[0090] 進(jìn)一步地，還可以將圖像幀中面積較小的區(qū)域去除，排除偶然出現(xiàn)的干擾。
[0091] 圖像分割完成后，每一幀偏轉(zhuǎn)幀上的針體部分被保留下來，而噪聲和變形的組織 被去除。
[0092]在S105中，對分割完成的所述增強后的圖像幀進(jìn)行融合。
[0093]經(jīng)過以上處理，得到增強、分割后的偏轉(zhuǎn)圖像幀共2*(n+m)幀圖像，加上0度偏轉(zhuǎn)角 得到的正常組織圖像幀，共2*(n+m) + l幀圖像。這些圖像分別賦予順序編號，使用以下方式 進(jìn)行融合：
[0094] I〇ut(i , j) =max(imgk(i , j)) ,k= 1,2, ··· ,2*(n+m)+l,
[0095] 其中，Iciut是輸出圖像，max是取最大值的操作，即，對融合后輸出圖像的每個像素 值取各所述增強后的圖像幀中相應(yīng)位置像素的最大值。
[0096]通過本發(fā)明實施例所述方案對超聲成像進(jìn)行增強處理后，可以較好地實現(xiàn)針體的 自然淡入淡出，避免線提取所導(dǎo)致的不穩(wěn)定因素，針體清晰完整，能夠準(zhǔn)確地反映出針體的 實時運動。
[0097]此外，由于在本發(fā)明實施例所采用的方案中，圖像數(shù)據(jù)緩存陣列的編號與發(fā)射角 度序列的編號保持一致，不斷更新，因此，也保證了圖像顯示的流暢度，便于醫(yī)生更好地對 針體運動進(jìn)行觀察。
[0098] 應(yīng)理解，上述實施例中各步驟的序號的大小并不意味著執(zhí)行順序的先后，各過程 的執(zhí)行順序應(yīng)以其功能和內(nèi)在邏輯確定，而不應(yīng)對本發(fā)明實施例的實施過程構(gòu)成任何限 定。
[0099] 對應(yīng)于上文實施例所述的超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法，圖6示出了本發(fā)明 實施例提供的超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強裝置的結(jié)構(gòu)框圖，所述超聲引導(dǎo)下穿刺的針信 號增強裝置的構(gòu)成可以包括軟件單元、硬件單元或者是軟硬結(jié)合的單元。為了便于說明，僅 不出了與本實施例相關(guān)的部分。
[0100] 參照圖6,該裝置包括：
[0101] 第一設(shè)定單元61，根據(jù)超聲探頭的偏轉(zhuǎn)角閾值為所述超聲探頭設(shè)定發(fā)射角度組， 所述發(fā)射角度組中包括多個發(fā)射角度，所述偏轉(zhuǎn)角閾值為保證所述超聲探頭對焦清晰的最 大發(fā)射角度；
[0102] 采集單元62,采集每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀；
[0103] 增強單元63,基于張量分析分別對采集到的各圖像幀進(jìn)行圖像增強；
[0104] 分割單元64,從增強后的圖像幀中分割出穿刺針的針體部分；
[0105] 融合單元65,對分割完成的所述增強后的圖像幀進(jìn)行融合。
[0106] 可選地，所述增強單元63包括：
[0107] 第一濾波子單元，對所述圖像幀中的局部結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行低通濾波，得到方向張量；
[0108] 映射子單元，對所述方向張量進(jìn)行重映射，得到控制張量；
[0109] 第二濾波子單元，通過增強濾波器對所述圖像幀進(jìn)行不同方向上的濾波輸出，所 述增強濾波器由所述低通濾波的低通濾波器和所述高通濾波器組成，所述高通濾波器的高 通特性與所述控制張量的最大特征值相關(guān)。
[0110] 可選地，所述裝置還包括： 第二設(shè)定單元，為所述超聲探頭設(shè)定與所述發(fā)射角度組對應(yīng)的鏡像角度組，所述 鏡像角度組中包括了所述多個發(fā)射角度對應(yīng)的負(fù)角。
[0112]可選地，所述分割單元64具體用于：
[0113]將所述增強后的圖像幀中像素值大于預(yù)設(shè)閾值的像素提取為所述穿刺針的針體 部分。
[0114] 可選地，所述融合單元65具體用于：
[0115] 對融合后輸出圖像的每個像素值取各所述增強后的圖像幀中相應(yīng)位置像素的最 大值
[0116] 所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡潔，僅以上述各功 能單元、模塊的劃分進(jìn)行舉例說明，實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要而將上述功能分配由不同的 功能單元、模塊完成，即將所述裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分成不同的功能單元或模塊，以完成以上 描述的全部或者部分功能。實施例中的各功能單元、模塊可以集成在一個處理單元中，也可 以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中，上述集成的 單元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。另外，各功能單 元、模塊的具體名稱也只是為了便于相互區(qū)分，并不用于限制本申請的保護(hù)范圍。上述系統(tǒng) 中單元、模塊的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。
[0117] 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到，結(jié)合本文中所公開的實施例描述的各示例的單 元及算法步驟，能夠以電子硬件、或者計算機(jī)軟件和電子硬件的結(jié)合來實現(xiàn)。這些功能究竟 以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計約束條件。專業(yè)技術(shù)人員 可以對每個特定的應(yīng)用來使用不同方法來實現(xiàn)所描述的功能，但是這種實現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出 本發(fā)明的范圍。
[0118] 在本發(fā)明所提供的實施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的 方式實現(xiàn)。例如，以上所描述的系統(tǒng)實施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊或單元的劃分， 僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以 結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論 的相互之間的耦合或直接耦合或通訊連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或 通訊連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。
[0119]所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為單元顯 示的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個 網(wǎng)絡(luò)單元上?？梢愿鶕?jù)實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現(xiàn)本實施例方案的目 的。
[0120] 另外，在本發(fā)明各個實施例中的各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以 是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。上述集成的單 元既可以采用硬件的形式實現(xiàn)，也可以采用軟件功能單元的形式實現(xiàn)。
[0121] 所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現(xiàn)并作為獨立的產(chǎn)品銷售或使用 時，可以存儲在一個計算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明實施例的技術(shù)方案 本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品 的形式體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺 計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)或處理器(processor)執(zhí)行本發(fā) 明實施例各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括:U盤、移動硬盤、 只讀存儲器（R〇M，Read_Only Memory)、隨機(jī)存取存儲器（RAM，Random Access Memory)、磁 碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。
[0122] 以上所述實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實 施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各 實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改 或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明實施例各實施例技術(shù)方案的精神和范 圍。
[0123] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強方法，其特征在于，包括： 根據(jù)超聲探頭的偏轉(zhuǎn)角閾值為所述超聲探頭設(shè)定發(fā)射角度組，所述發(fā)射角度組中包括 多個發(fā)射角度，所述偏轉(zhuǎn)角閾值為保證所述超聲探頭對焦清晰的最大發(fā)射角度； 采集每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀； 基于張量分析分別對采集到的各圖像幀進(jìn)行圖像增強； 從增強后的圖像幀中分割出穿刺針的針體部分； 對分割完成的所述增強后的圖像幀進(jìn)行融合。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于張量分析分別對采集到的各圖像幀 進(jìn)行圖像增強包括： 對所述圖像幀中的局部結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行低通濾波，得到方向張量； 對所述方向張量進(jìn)行重映射，得到控制張量； 通過增強濾波器對所述圖像幀進(jìn)行不同方向上的濾波輸出，所述增強濾波器由所述低 通濾波的低通濾波器和所述高通濾波器組成，所述高通濾波器的高通特性與所述控制張量 的最大特征值相關(guān)。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采集每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀之 前，所述方法還包括： 為所述超聲探頭設(shè)定與所述發(fā)射角度組對應(yīng)的鏡像角度組，所述鏡像角度組中包括了 所述多個發(fā)射角度對應(yīng)的負(fù)角。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述從增強后的圖像幀中分割出穿刺針的針 體部分包括： 將所述增強后的圖像幀中像素值大于預(yù)設(shè)閾值的像素提取為所述穿刺針的針體部分。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對分割完成的所述增強后的圖像幀進(jìn)行 融合包括： 對融合后輸出圖像的每個像素值取各所述增強后的圖像幀中相應(yīng)位置像素的最大值。6. -種超聲引導(dǎo)下穿刺的針信號增強裝置，其特征在于，包括： 第一設(shè)定單元，用于根據(jù)超聲探頭的偏轉(zhuǎn)角閾值為所述超聲探頭設(shè)定發(fā)射角度組，所 述發(fā)射角度組中包括多個發(fā)射角度，所述偏轉(zhuǎn)角閾值為保證所述超聲探頭對焦清晰的最大 發(fā)射角度； 采集單元，用于采集每個發(fā)射角度對應(yīng)的圖像幀； 增強單元，用于基于張量分析分別對采集到的各圖像幀進(jìn)行圖像增強； 分割單元，用于從增強后的圖像幀中分割出穿刺針的針體部分； 融合單元，用于對分割完成的所述增強后的圖像幀進(jìn)行融合。7. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述增強單元包括： 第一濾波子單元，用于對所述圖像幀中的局部結(jié)構(gòu)信息進(jìn)行低通濾波，得到方向張量； 映射子單元，用于對所述方向張量進(jìn)行重映射，得到控制張量； 第二濾波子單元，用于通過增強濾波器對所述圖像幀進(jìn)行不同方向上的濾波輸出，所 述增強濾波器由所述低通濾波的低通濾波器和所述高通濾波器組成，所述高通濾波器的高 通特性與所述控制張量的最大特征值相關(guān)。8. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括： 第二設(shè)定單元，用于為所述超聲探頭設(shè)定與所述發(fā)射角度組對應(yīng)的鏡像角度組，所述 鏡像角度組中包括了所述多個發(fā)射角度對應(yīng)的負(fù)角。9. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述分割單元具體用于： 將所述增強后的圖像幀中像素值大于預(yù)設(shè)閾值的像素提取為所述穿刺針的針體部分。10. 如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述融合單元具體用于： 對融合后輸出圖像的每個像素值取各所述增強后的圖像幀中相應(yīng)位置像素的最大值。
【文檔編號】G06T7/20GK105844650SQ201610230169
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】閆桂霞, 凌鋒
【申請人】深圳市理邦精密儀器股份有限公司