穿刺针显影增强方法、装置、超声设备及存储介质与流程

本发明涉及超声成像技术领域，尤其涉及一种穿刺针显影增强方法、装置、超声设备及存储介质。

背景技术：

穿刺针如今广泛应用在医学实践中，用于进行麻醉、置管或者采样等操作。由于穿刺针需要插入人体，为了提高手术效率和精准度，往往需要采用超声设备进行可视化引导，以提高手术的安全性。当前采用超声设备进行可视化引导穿刺针穿刺时，由于穿刺针的光滑表面会引起穿刺针体的镜面反射，使得穿刺针体部分的超声回波过于微弱，使得穿刺针在超声图像中的显影区域可见度太低，不利于医生进行准确判断和操作。因此，如何增强穿刺针在超声图像中的显影效果成为超声设备技术亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种穿刺针显影增强方法、装置、超声设备及存储介质，以解决穿刺针在超声图像中的显影效果不佳的问题。

一种穿刺针显影增强方法，包括：

获取包含穿刺针显影区域的n帧待处理超声图像；

对每一所述待处理超声图像进行结构张量分析，获取所述待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息；

对n帧所述待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息进行运动差异分析，确定每一像素位置对应的参考超声图像；

对每一所述待处理超声图像进行帧内局域统计，获取所述待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息；

基于所述待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息及其参考超声图像对应的帧内局域信息，确定所述待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重；

基于n帧所述待处理超声图像中同一像素位置对应的目标结构信息和可靠性权重，确定所述像素位置对应的目标特征值，获取对所述穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

一种穿刺针显影增强装置，包括：

待处理图像获取模块，用于获取包含穿刺针显影区域的n帧待处理超声图像；

目标结构信息获取模块，用于对每一所述待处理超声图像进行结构张量分析，获取所述待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息；

参考图像获取模块，用于对n帧所述待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息进行运动差异分析，确定每一像素位置对应的参考超声图像；

帧内局域信息获取模块，用于对每一所述待处理超声图像进行帧内局域统计，获取所述待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息；

可靠性权重获取模块，用于基于所述待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息及其参考超声图像对应的帧内局域信息，确定所述待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重；

目标图像获取模块，用于基于n帧所述待处理超声图像中同一像素位置对应的目标结构信息和可靠性权重，确定所述像素位置对应的目标特征值，获取对所述穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

一种超声设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述穿刺针显影增强方法。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述穿刺针显影增强方法。

上述穿刺针显影增强方法、装置、超声设备及存储介质，通过对穿刺针显影区域的待处理超声图像进行结构张量分析，可获取反映待处理超声图像在物理空间维度的目标结构信息，再根据目标结构信息进行运动差异分析，确定每一像素位置对应的参考超声图像，以适应穿刺针体的镜面反射特点，保障每一像素位置的参考超声图像可反映最清晰的穿刺针显影区域中的信息。对每一帧待处理超声图像每一像素位置对应的像素灰度值进行帧内局域统计，并利用获取到的帧内局域信息进行可靠性评估，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重，可有效反映每一待处理超声图像在该像素位置上与其对应的参考超声图像的接近程度；最后，基于可靠性权重确定目标复合权重，对n帧待处理超声图像中同一像素位置的邻近区域中所有像素灰度值进行加权求和，以起到增强穿刺针显影区域的图像显示效果，以获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例中穿刺针显影增强方法的一应用环境示意图；

图2是本发明一实施例中穿刺针显影增强方法的一流程图；

图3是本发明一实施例中穿刺针显影增强方法的另一流程图；

图4是本发明一实施例中穿刺针显影增强方法的另一流程图；

图5是本发明一实施例中穿刺针显影增强方法的一示意图；

图6是本发明一实施例中穿刺针显影增强方法的另一流程图；

图7是本发明一实施例中穿刺针显影增强方法的另一流程图；

图8是本发明一实施例中穿刺针显影增强方法的另一流程图；

图9是本发明一实施例中穿刺针显影增强方法的另一流程图；

图10是本发明一实施例中穿刺针显影增强装置的一示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的穿刺针显影增强方法，该穿刺针显影增强方法可应用如图1所示的超声设备中，超声设备包括主控制器和与主控制器相连的超声探头、波束合成处理器、图像处理器和显示屏。

主控制器为超声设备的控制器，主控制器与超声设备中的其他功能模块相连，包括但不限于超声探头、波束合成处理器、图像处理器和显示屏等功能模块相连，用于控制各个功能模块工作。

超声探头是超声波的发射和接收装置。本示例中，为了保证不同角度的超声图像都能够有较大的横向扫描覆盖范围，即保证不同角度的超声图像有较大的交叠范围，现有超声探头一般由若干大小相同的长条形压电换能器（每单个压电换能器称为阵元）等间隔排列组成；或者将多个压电换能器是呈二维阵列，即阵元排列成二维矩阵形状。超声探头内的压电换能器将施加在其上的电压脉冲激励转换成机械振动，从而对外发出超声波；超声波在人体组织等媒介中传播，会产生反射波和散射波等回波模拟信号，各个压电换能器可将回波模拟信号转换成回波电信号，对回波电信号进行放大和模数转换，转换成回波数字信号，再将回波数字信号发送给波束合成处理器。

波束合成处理器与超声探头相连，用于接收超声探头发送的回波数字信号，对一个或多个通道的回波数字信号进行波束合成，获取一路或多路回波合成信号，将回波合成信号发送给图像处理器。

图像处理器与波束合成处理器相连，用于接收波束合成处理器发送的回波合成信号，对回波合成信号进行图像合成，获取原始超声图像，再对原始超声图像进行空间复合等图像处理过程，形成目标超声图像，以将目标超声图像发送给显示屏，以使显示屏显示目标超声图像。

一般来说，超声探头采用线扫描模式进行扫描，即每次发射只启用部分阵元激励超声波，形成一个角度超声波发射。相邻两次发射超声波之间，其发射中心会有所偏移，即启用的阵元中心位置会有所偏移，经过多次发射之后，使得超声波能够完整覆盖到全部成像区域。需要说明的是，由于超声探头从不同角度发射超声波，使得后续图像处理器可根据不同角度形成的原始超声图像进行迭代复合操作，以获取目标超声图像。

作为一示例，图像处理器可以为显卡处理器（即graphicsprocessingunit，以下简称gpu），是专为执行复杂图形渲染所必需的数学和几何计算而设计的处理器，有助于提高目标超声图像的生成效率。本示例中，采用图像处理器专用于图像处理，使得主控制器从图像处理的任务中解放出来，可执行更多系统任务，有助于提高超声设备的整体性能。

本实施例中，图像处理器对回波合成信号进行处理，形成目标超声图像的过程具体包括：

（1）对回波合成信号进行求模处理，即采用求模公式amp=sqrt(real(rf)^2+imag(rf)^2)进行处理，获取回波合成信号对应的合成幅度值，其中，amp为合成幅度值，sqrt为平方根，rf为回波合成信号，real（rf）为回波合成信号的实部，imag（rf）为回波合成信号的虚部。

（2）对回波合成信号对应的合成幅度值进行对数压缩，具体是指依据一定的对数曲线对回波合成信号对应的合成幅度值进行对数压缩，调整回波合成信号的合成幅度值的动态范围，获取回波合成信号对应的压缩幅度值。可理解地，由于求模处理获取的合成幅度值的范围较大，超出人眼可察觉的数值差异，通过对数压缩，即采用output=log(input)的方式将求模获取的合成幅度值进行对数变换，以将较大数量级的合成幅度值压缩于较小的数量级范围内，以便人眼可察觉其中的差异。

（3）根据回波合成信号对应的压缩幅度值进行图像合成，获取原始超声图像。其中，原始超声图像是指根据回波合成信号进行图像合成所形成的图像。

（4）对角度不同的多帧原始超声图像进行空间复合，获取目标超声图像。目标超声图像是指对角度不同的多帧原始超声图像进行空间复合后形成的图像。空间复合是指将多个角度发射的同一区域的多帧原始超声图像进行复合，通过减弱相干效应的方式，极大减弱斑点噪声的程度，并提高超声图像整体的对比分辨率。本示例中，空间复合过程一般是迭代复合过程，例如，超声图像依据左、中和右三个角度发射形成n帧原始超声图像，可将第1帧-第3帧原始超声图像进行空间复合，再将第2帧-第4帧原始超声图像进行复合……最后，将第n-2帧-第n帧原始超声图像进行复合。

在一实施例中，如图2所示，提供一种穿刺针显影增强方法，以该方法应用在图1中的图像处理器为例进行说明，主要通过对穿刺针过程中形成的连续多帧不同角度超声图像进行差异分析，以分析确定穿刺针最明显的区域，对该区域显影进行增强处理，从而实现对穿刺针位置进行精确定位。该穿刺针显影增强方法包括：

s201：获取包含穿刺针显影区域的n帧待处理超声图像；

s202：对每一待处理超声图像进行结构张量分析，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息；

s203：对n帧待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息进行运动差异分析，确定每一像素位置对应的参考超声图像；

s204：对每一待处理超声图像进行帧内局域统计，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息；

s205：基于待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息及其参考超声图像对应的帧内局域信息，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重；

s206：基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的目标结构信息和可靠性权重，确定像素位置对应的目标特征值，获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

其中，穿刺针显影区域是指超声图像中显示的穿刺针所在区域。待处理超声图像是指包含穿刺针显影区域且未对穿刺针显影区域进行增强处理的超声图像。n为待处理超声图像的数量。

作为一示例，医生在采用穿刺针穿过人体组织时，超声设备的超声探头向人体组织持续发射不同角度的超声波，并接收人体组织和穿刺在人体组织内的穿刺针反射的回波模拟信号，通过对回波模拟信号进行波束合成、求模、对数压缩和图像合成等操作，可获取包含穿刺针显影区域的n帧原始超声图像，可对包含穿刺针显影区域的n帧原始超声图像进行校正处理，形成包含穿刺针显影区域的n帧待处理超声图像。原始超声图像是指根据回波合成信号进行图像合成所形成的图像。

其中，目标结构信息是用于描述图像空间信息的图像特征。

作为一示例，步骤s202中，图像处理器可采用结构张量估计算法，对待处理超声图像进行结构张量分析，以确定待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息。可理解地，图像处理器通过对待处理超声图像进行结构张量分析，可获取反映待处理超声图像在物理空间维度的目标结构信息，以便后续利用该目标结构信息进行空间复合，以保障最终合成的目标超声图像的图像分辨率。

其中，参考超声图像是用于作为参考物的待处理超声图像。

作为一示例，步骤s203中，由于目标结构信息可以反映待处理超声图像在物理空间维度的空间信息，图像处理器可以对n帧待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息进行运动差异分析，从该帧待处理超声图像中任一像素位置提取角度信息，将提取到的角度信息与该待处理超声图像对应的超声波发射角度进行差异计算，确定每一像素位置对应的参考超声图像，以便基于每个像素位置对应的参考超声图像，对该像素位置对应的所有像素灰度值进行空间复合，有助于保障每一像素位置的空间复合效果，进而保障最终合成的目标超声图像的图像分辨率和对穿刺针显影区域进行增强显示的效果。

在传统超声图像复合过程中，一般是从n帧待处理超声图像中选取任一帧待处理超声图像作为参考超声图像，使得其他n-1帧待处理超声图像均以该参考超声图像为标准进行空间复合，这种空间复合方式，在穿刺针显影过程中，由于穿刺针体的镜面反射特点，使得超声波发射角度（即偏转角度）与穿刺针体最接近垂直时形成的待处理超声图像最清晰，但由于穿刺针穿刺人体组织的角度无法确定，因此，无法准确确定哪一个待处理超声图像最清晰，若将不清晰的待处理超声图像确定为参考超声图像进行空间复合，会影响最终空间复合的目标超声图像的图像清晰度，也无法实现增强穿刺针显影区域的图像效果。

由于将固定1帧待处理超声图像确定为其他n-1帧待处理超声图像的参考超声图像，无法适应穿刺针体镜面反射的特点，本方案中，图像处理器根据n帧待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息，从该帧待处理超声图像中任一像素位置提取角度信息，将提取到的角度信息与该待处理超声图像对应的超声波发射角度进行差异计算，确定每一像素位置对应的参考超声图像。例如，图像处理器根据待处理超声图像对应的目标结构信息提取出的角度信息，最终将超声波发射角度为0角度的待处理超声图像，确定为p(10,20)这个像素位置对应的参考超声图像，将超声波发射角度为+30角度的待处理超声图像确定为p（100，200）这个像素位置对应的参考超声图像，将超声波发射角度为-30角度的待处理超声图像，确定为p（150，400）这个像素位置对应的参考超声图像，从而精确确定每一像素位置对应的参考超声图像，以便后续根据每一像素位置对应的参考超声图像，实现对穿刺针显影区域进行增强处理。

作为一示例，步骤s204中，图像处理器需对每一待处理超声图像每一像素位置对应的像素灰度值进行帧内局域统计，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息，该帧内局域信息为像素位置对应的邻近区域中所有像素灰度值进行统计所确定的信息。本示例中，帧内局域信息包括像素位置所在邻近区域内所有像素灰度值进行统计确定的帧内局域均值和帧内局域标准差。

本示例中，步骤s204，即对每一待处理超声图像进行帧内局域统计，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息，包括：确定待处理超声图像中每一像素位置对应的邻近区域；对每一像素位置对应的邻近区域中所有像素灰度值进行均值计算，确定帧内局域均值；对每一像素位置对应的邻近区域中所有像素灰度值和帧内局域均值进行标准差计算，确定帧内局域标准差；其中，帧内局域信息包括帧内局域均值和帧内局域标准差。

其中，邻近区域是以某一像素位置为中心的若干个像素位置所形成的区域。

作为一示例，图像处理器可以每一像素位置为中心，基于特定半径或者特定直径，确定像素位置对应的邻近区域。例如，以某一像素位置p0为中心，以3为直径，可获取3*3个像素位置所形成的邻近区域，每一邻近区域包含9个像素位置对应的像素灰度值。然后，图像处理器可采用均值计算公式，对每一像素位置对应的邻近区域中所有像素灰度值进行均值计算，确定帧内局域均值。例如，对上述9个像素位置对应的对应的像素灰度值进行均值计算，即可获取像素位置p0对应的帧内局域均值。最后，图像处理器可采用标准差计算公式，对每一像素位置对应的邻近区域中所有像素灰度值和帧内局域均值进行标准差计算，确定帧内局域标准差。本示例中，将帧内局域均值和帧内局域标准差确定为帧内局域信息，以使后续空间复合过程中，基于帧内局域均值和帧内局域标准差调整每一像素位置对应的目标复合权重，保障最终获取的目标超声图像的图像分辨率。

其中，可靠性权重是用于反映同一像素位置上，待处理超声图像与参考超声图像的接近程度。由于该像素位置上的参考超声图像可最清晰反映穿刺针显影区域的图像特征，通过计算该像素位置上，待处理超声图像与参考超声图像的接近程度形成的可靠性程度，可实现对该像素位置上，每一待处理超声图像中的穿刺针显影区域进行评估。

作为一示例，步骤s205中，图像处理器在分别对n帧待处理超声图像每一像素位置对应的像素灰度值进行帧内局域统计，确定同一像素位置对应的n个帧内局域信息之后；可将每一待处理超声图像在该像素位置上的帧内局域信息，分别与参考超声图像在该像素位置上的帧内局域信息进行可靠性评估，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重。例如，第1-n帧待处理超声图像在p(10,20)这个像素位置对应的参考超声图像为第1帧待处理超声图像，则需根据第1帧待处理超声图像在该像素位置对应的帧内局域信息与参考超声图像在相同像素位置的帧内局域信息进行可靠性计算，确定第1帧待处理超声图像对应的可靠性权重；根据第j帧待处理超声图像在该像素位置对应的帧内局域信息与参考超声图像在相同像素位置的帧内局域信息进行可靠性计算，确定第j帧待处理超声图像对应的可靠性权重。

作为一示例，步骤s206中，图像处理器在获取到每一待处理超声图像在同一像素位置的可靠性权重之后，可直接将可靠性权重确定为目标复合权重，也可以将可靠性权重与其他信息融合，确定目标复合权重；最后，再利用该目标复合权重对n帧待处理超声图像中相同像素位置对应的像素灰度值进行加权复合，获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。可理解地，基于可靠性权重确定目标复合权重，对n帧待处理超声图像中同一像素位置的邻近区域中所有像素灰度值进行加权求和，由于穿刺针显影区域对应的目标复合权重较高，在加权复合过程中，起到增强穿刺针显影区域的图像显示效果，以获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

本实施例所提供的穿刺针显影增强方法中，通过对穿刺针显影区域的待处理超声图像进行结构张量分析，可获取反映待处理超声图像在物理空间维度的目标结构信息，再根据目标结构信息进行运动差异分析，确定每一像素位置对应的参考超声图像，以适应穿刺针体的镜面反射特点，保障每一像素位置的参考超声图像可反映最清晰的穿刺针显影区域中的信息。对每一帧待处理超声图像每一像素位置对应的像素灰度值进行帧内局域统计，并利用获取到的帧内局域信息进行可靠性评估，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重，可有效反映每一待处理超声图像在该像素位置上与其对应的参考超声图像的接近程度；最后，基于可靠性权重确定目标复合权重，对n帧待处理超声图像中同一像素位置的邻近区域中所有像素灰度值进行加权求和，以起到增强穿刺针显影区域的图像显示效果，以获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

在一实施例中，如图3所示，步骤s201，即获取包含穿刺针显影区域的n帧待处理超声图像，包括：

s301：获取包含穿刺针显影区域的n帧原始超声图像，每一原始超声图像对应一原始发射区域；

s302：若原始超声图像对应的原始发射区域为正向发射区域，则将原始超声图像确定为待处理超声图像；

s303：若原始超声图像对应的原始发射区域不为正向发射区域，则对原始超声图像进行校正，获取校正超声图像，将校正超声图像确定为待处理超声图像。

其中，原始超声图像是指根据回波合成信号进行图像合成所形成的图像。原始发射区域是指与原始超声图像相对应的发射区域，该发射区域是指发射不同角度的超声波及其回波模拟信号在物理空间上形成的区域。

作为一示例，步骤s301中，图像处理器可获取包含穿刺针显影区域的n帧原始超声图像，每一原始超声图像以矩阵形式保存所有像素位置的图像特征信息，具体保存k*l个像素位置对应的像素灰度值，k为每条扫描线上的采样点数，l为扫描线的数量。一般来说，每条扫描线上的采样点数是沿发射角度方向上形成的采样点的数量。本示例中，每一原始超声图像对应的原始发射区域是指沿发射角度形成的l条扫描线上所有的采样点所形成的区域。一般来说，若原始超声图像对应的超声波发射角度为正向发射，则其所形成的原始发射区域为正向发射区域，该正向发射区域呈矩阵，如图5的abcd。若原始超声图像对应的超声波发射角度不为正向发射，则其所形成的原始发射区域不为正向发射区域，存在角度偏转，则其所形成的原始发射区域呈除了矩形以外的平行四边形，如图5所示的abef或abhi。

作为一示例，步骤s302中，图像处理器在任一原始超声图像对应的原始发射区域为正向发射区域时，说明超声波扫描人体组织及其中的穿刺针所形成的回波模拟信号的反射角度与超声波发射角度重合，即超声波发射角度为垂直于人体组织的角度，此时，可直接将原始超声图像确定为待处理超声图像，以便后续基于正向发射区域对其他原始超声图像进行校正，从而使得所有待处理超声图像中保存的k*l个矩阵中相同像素位置的像素灰度值指向物理空间上的同一像素位置，以便进行空间复合。

作为一示例，步骤s303中，图像处理器在任一原始超声图像对应的原始发射区域不为正向发射区域时，说明超声波扫描人体组织及其中的穿刺针所形成的回波模拟信号的反射角度与超声波发射角度不重合，即超声波发射角度为不垂直于人体组织的角度，为偏离正向发射区域的角度，此时，图像处理器需依据预先设置的位置校正逻辑，对所有原始发射区域不为正向发射区域的原始超声图像进行校正，获取校正超声图像，以使校正超声图像的校正发射区域与正向发射区域重合，从而使得待处理超声图像中保存的k*l个矩阵中相同像素位置的像素灰度值指向物理空间上的同一像素位置，实现像素位置对齐，为超声图像空间复合提供保障。该校正超声图像是指对原始超声图像进行角度校正后的超声图像。位置校正逻辑为预先设置的用于实现角度校正的控制逻辑。校正发射区域是指对不为正向发射区域中的原始发射区域进行校正处理的区域。

本实施例中，图像处理器获取到包含穿刺针显影区域的n帧原始超声图像均对应一原始发射区域；若原始发射区域为正向发射区域，则直接将原始超声图像确定为待处理超声图像，无需进行校正处理，有助于节省处理时间；若原始发射区域不为正向发射区域，则需要对原始超声图像进行校正处理，以将获取到的校正超声图像确定为待处理超声图像，从而保障获取到的所有待处理超声图像的角度一致，可实现位置对齐，使得每一待处理超声图像中存储的k*l个像素灰度值中，矩阵中相同像素位置的像素灰度值为物理空间上相同像素位置对应的像素灰度值，从而保障n帧待处理超声图像进行空间复合的可行性。

在一实施例中，如图4所示，步骤s303中，即对原始超声图像进行校正，获取校正超声图像，包括：

s401：基于原始超声图像对应的原始发射区域和正向发射区域，确定重叠发射区域、原始非重区域和正向非重区域；

s402：对原始超声图像中位于重叠发射区域的像素灰度值插值校正，将原始超声图像中位于原始非重区域的像素灰度值删除，将原始超声图像中位于正向非重区域的像素灰度值设置为零。

其中，重叠发射区域是指原始超声图像对应的原始发射区域和正向发射区域重叠的区域。原始非重区域是指位于原始发射区域但不位于正向发射区域的区域。正向非重区域是指位于正向发射区域但不位于原始发射区域的区域。

作为一示例，步骤s401中，图像处理器将原始超声图像对应的原始发射区域与正向发射区域进行匹配处理，将原始发射区域和正向发射区域重叠的区域确定为重叠发射区域，将位于原始发射区域但不位于正向发射区域的区域确定为原始非重区域，将位于正向发射区域但不位于原始发射区域的区域确定为正向非重区域。例如，若超声波发射角度为正向发射角度时，其所形成的原始超声图像pm的原始发射区域为图5中abcd所形成的区域；若超声波发射角度不为正向发射角度，而为偏左发射角度时，其所形成的原始超声图像pl的原始发射区域为图5中abef所形成的区域；若超声波发射角度不为正向发射角度，而为偏右发射角度时，其所形成的原始超声图像pr的原始发射区域为图5中的abhi所形成的区域。本示例中，在对向左偏转的原始超声图像pl进行校正时，需依据原始发射区域abef与正向发射区域abcd，确定重叠发射区域abed、原始非重区域adf和正向非重区域bce。

作为一示例，步骤s402中，图像处理器需根据重叠发射区域、原始非重区域和正向非重区域，采用不同位置校正逻辑对重叠发射区域、原始非重区域和正向非重区域中的像素灰度值进行校正处理，以获取校正超声图像。本示例中，图像处理器需对原始超声图像中位于重叠发射区域的像素灰度值插值校正，需采用插值算法对原始超声图像中位于重叠发射区域abed中任一像素位置对应的像素灰度值，按照正向发射区域中像素位置进行插值校正，将该插值算法输出的校正后的像素灰度值，确定为校正超声图像中同一像素位置对应的像素灰度值。图像处理器需将原始超声图像中位于原始非重区域adf的像素灰度值删除，即删除在原始发射区域abef内但不在重叠发射区域abed内的像素灰度值。并且，图像处理器需将原始超声图像中位于正向非重区域bce的像素灰度值设置为零，由于原始超声图像pl在正向非重区域bce不存在像素灰度值，为了保障后续像素位置对齐，需对正向非重区域bce中像素位置对应的像素灰度值进行补零操作，有助于保障后续空间复合的可行性。

在一实施例中，如图6所示，步骤s202，即对每一待处理超声图像进行结构张量分析，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息，包括:

s601：对待处理超声图像进行结构张量计算，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的结构张量矩阵；

s602：对待处理超声图像中每一像素位置对应的结构张量矩阵进行本征分解，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的局域特征向量、梯度特征值和取向特征值；

s603：对待处理超声图像中每一像素位置对应的梯度特征值进行光滑映射，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的结构概率；

其中，目标结构信息包括结构张量矩阵、局域特征向量、梯度特征值、取向特征值和结构概率。

其中，结构张量矩阵是指待处理超声图像中某一像素位置进行结构张量估计所确定的矩阵。

作为一示例，步骤s601中，图像处理器可以采用结构张量估计算法，对待处理超声图像中任一像素位置对应的邻近区域进行结构张量计算，确定该像素位置对应的结构张量矩阵，使得该像素位置的结构张量矩阵可以有效反映像素位置所在的邻近区域的空间结构信息，既空域信息。此处的邻近区域是以某一像素位置为中心的若干个像素位置所形成的区域。本示例中，结构张量计算算法如下：

其中，为像素位置的邻近区域的结构张量矩阵，为像素位置的邻近区域沿x轴方向的一阶偏导数，为像素位置的邻近区域沿y轴方向的一阶偏导数。

作为一示例，步骤s602中，图像处理器可对待处理超声图像中每一像素位置对应的结构张量矩阵进行本征分解，以获取局域特征向量和两个特征值；将两个特征值中的较大值确定为梯度特征值，将两个特征值中的较小值确定为取向特征值。本示例中，对结构张量矩阵进行本征分解是将矩阵分解为由其特征值和特征向量表示的矩阵之积处理的处理过程，又可称为特征分解（eigendecomposition）或谱分解（spectraldecomposition）。此处的局域特征向量是指对结构张量矩阵进行本征分解所获取到的特征向量。梯度特征值是指梯度方向的特征值，是结构张量矩阵进行本征分解所获取到的两个特征值中的较大值，即两个特征值中的主特征值，反映梯度方向的强度，与人眼对超声图像结构感知一致。一般来说，梯度特征值越大，越能说明该像素位置更接近线状结构（由于任何曲线中某一点的局域范围内，均形成近似线状结构）。取向特征值是指取向方向的特征值，是结构张量矩阵进行本征分解所获取到的两个特征值中的较小值。

作为一示例，步骤s603中，图像处理器对待处理超声图像中每一像素位置对应的梯度特征值进行光滑映射，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的结构概率。本示例中，图像处理器采用，对待处理超声图像中每一像素位置对应的梯度特征值进行光滑映射，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的结构概率；其中，为映射函数，可采用任何映射函数，只需保障其映射结果在0-1的数值范围即可，例如，可采用但不限于sigmoid函数将该像素位置对应的梯度特征值映射为0-1的数值范围；为第个像素位置对应的梯度特征值的最大值，为第个像素位置对应的结构概率。该结构概率对梯度特征值进行光滑映射所确定的0-1数值范围的值。可理解地，图像处理器对待处理超声图像中每一像素位置对应的梯度特征值进行光滑映射，有助于保障最终空间复合所获取到的目标超声图像更自然，避免出现块状或者锯齿状的线条显示效果，有助于保障目标超声图像的图像显示效果。

在一实施例中，如图7所示，步骤s203，即对n帧待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息进行运动差异分析，确定每一像素位置对应的参考超声图像，包括：

s701：基于待处理超声图像中每一像素位置对应的取向特征值和待处理超声图像对应的超声波发射角度，获取每一像素位置对应的角度相关性；

s702：基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的结构概率，获取每一像素位置对应的强度相关性；

s703：基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的角度相关性和强度相关性，确定每一像素位置对应的参考超声图像。

本示例中，目标结构信息包括结构张量矩阵、局域特征向量、梯度特征值、取向特征值和结构概率。超声波发射角度是指待处理超声图像形成过程中的超声探头的发射角度。

作为一示例，步骤s701中，图像处理器可从待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息中，提取取向特征值，该取向特征值为待处理超声图像所形成的结构张量矩阵在取向方向的特征值，反映特定取向的角度。然后，图像处理器利用该取向特征值和待处理超声图像对应的超声波发射角度，计算两者角度差值，该角度差值为取向特征值与超声波发射角度之间的差值。最后，图像处理器可根据该角度差值，计算待处理超声图像中每一像素位置对应的角度相关性。

本示例中，图像处理器可根据，对该取向特征值和待处理超声图像对应的超声波发射角度进行处理，确定每一像素位置对应的角度相关性；其中，为第个像素位置对应的角度相关性；为第个像素位置对应的取向特征值；为待处理超声图像对应的超声波发射角度。一般来说，穿刺针显影区域一般是其取向与超声波发射角度越垂直越清晰，越接近越模糊，通过对取向特征值和超声波发射角度之间的角度差值进行余弦处理，使得获取到的角度相关性评估待处理超声图像中该像素位置是否在穿刺针显影区域内，评估当前结构像穿刺针的可能性。

作为一示例，步骤s702中，图像处理器可采用基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的结构概率，获取每一像素位置对应的强度相关性；其中，为第个像素位置对应的强度相关性；为第个像素位置对应的结构概率；为n帧待处理超声图像中第个像素位置对应的最大结构概率；为映射函数，用于实现将数值映射到0-1的数值范围。

本示例中，图像处理器可采用这一公式，先将n帧待处理超声图像中所有第个像素位置对应的结构概率进行比较，确定n个第个像素位置对应的最大结构概率；然后，将n个第个像素位置对应的结构概率分别与每一待处理超声图像中的第个像素位置对应的结构概率进行差值计算，确定概率差值；最后，再采用映射函数对概率差值进行映射，以输出0-1数值范围内的强度相关性。本示例中，映射函数一个简单的值域映射,保证输出值域在0-1数值范围内,且括号内的概率差值越小则输出的强度相关性越接近于1；反之，概率差值越大,则输出的强度相关性越接近于0。

例如，图像处理器可采用但不限于sigmoid(abs())的双层套用作为映射函数，即先求概率差值的绝对值,再用sigmoid函数映射即可。本示例中，通过分析待处理超声图像在第个像素位置的结构概率与最大结构概率的差异,得到强度相关性,来评估待处理超声图像具有最强结构的可能性。一般来说，我们认为穿刺针显影区域的位置与穿刺针取向垂直必然有最强的结构概率，具体体现为n帧待处理超声图像中第个像素位置对应的最大结构概率上，通过计算第个像素位置的结构概率和最大结构概率的强度相关性，可以有效地表征穿刺针的特征，以便后续进行穿刺针显影区域增强处理。

作为一示例，步骤s703中，图像处理器可对n帧待处理超声图像中，同一像素位置对应的角度相关性和强度相关性进行综合评估，确定综合评估分值，以将综合评估分值最大的待处理超声图像，确定该像素位置对应的参考超声图像。本示例中，图像处理器可先对第个像素位置对应的角度相关性和强度相关性进行乘法运算，将两者的乘积确定为综合评估分值；然后，将综合评估分值最大的待处理超声图像，确定为第个像素位置对应的参考超声图像。即图像处理器可采用对同一像素位置对应的角度相关性和强度相关性进行综合评估，确定该像素位置对应的参考超声图像；其中，为寻找最大值函数；为最终输出的第个像素位置对应的参考超声图像的序号。可理解地，通过对第个像素位置对应的角度相关性和强度相关性进行综合分析，以确定每个像素位置对应的一个参考超声图像，该参考超声图像是指该像素位置上可更清晰显示穿刺针显影区域的超声图像，有助于保障后续空间复合获取到的目标超声图像对穿刺针显影区域的增强显示效果。

在一实施例中，如图8所示，步骤s205，即基于待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息及其参考超声图像对应的帧内局域信息，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重，包括：

s801：基于待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域均值及其参考超声图像对应的帧内局域均值，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的局域均值差绝对值；

s802：基于待处理超声图像中每一像素位置对应的局域均值差绝对值和帧内局域标准差，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重。

本示例中，n帧待处理超声图像的帧内局域信息均包括帧内局域均值和帧内局域标准差。参考超声图像为从n帧待处理超声图像中确定的与某一像素位置相匹配的一个超声图像，其帧内局域信息也包括帧内局域均值和帧内局域标准差。

作为一示例，步骤s801中，图像处理器可将n个待处理超声图像中同一像素位置对应的帧内局域均值，分别与该像素位置对应的参考超声图像中的帧内局域均值先进行差值计算，确定局域均值差值；再对局域均值差值进行绝对值处理，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的局域均值差绝对值。本示例中，图像处理器分别将第帧待处理超声图像在该像素位置对应的帧内局域均值与参考超声图像在第个像素位置的帧内局域均值先进行差值计算后进行绝对值计算,采用，确定第帧待处理超声图像中第个像素位置对应的局域均值差绝对值；其中，为第帧待处理超声图像中第个像素位置对应的局域均值差绝对值。

作为一示例，步骤s801中，图像处理器可基于待处理超声图像中每一像素位置对应的局域均值差绝对值和帧内局域标准差，确定待处理超声图像中第个像素位置对应的可靠性权重。本示例中，图像处理器分别将第帧待处理超声图像在第个像素位置对应的局域均值差绝对值和帧内局域标准差，采用待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重；其中，为待处理超声图像在第个像素位置对应的可靠性权重；为待处理超声图像在第个像素位置对应的局域均值差绝对值；为待处理超声图像在第个像素位置对应的帧内局域标准差；为映射函数，用于将括号内的数值映射到0-1数值范围。本示例中，优先先用负指数函数作为映射函数，使得括号内的数值越接近于0时，其输出值越接近于1，说明待处理超声图像越接近参考超声图像，可靠性越大。反之，括号内的数值越大时，其输出值越接近于0，待处理超声图像与参考超声图像的偏差越大，可靠性越小。采用帧内局域标准差作为分母，主要用于调制最终形成的可靠性权重大小，以保障最终输出的可靠性权重的稳健性，主要用于避免校正超声图像中进行补零操作的正向非重区域以及重叠发射区域中的强边缘对形成的可靠性权重的干扰，引入帧内局域标准差作为分母，实现对可靠性权重进行调制，保障最终形成的目标复合权重的稳健性。

在一实施例中，如图9所示，步骤s206中，基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的目标结构信息和可靠性权重，确定像素位置对应的目标特征值，获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像，包括：

s901：基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的结构张量矩阵和可靠性权重，确定像素位置对应的目标复合权重；

s902：基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的像素灰度值和目标复合权重，确定像素位置对应的目标特征值，获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

作为一示例，步骤s901中，图像处理器所获取的n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的目标结构信息包括结构张量矩阵；其中，为第个像素位置的的邻近区域的结构张量矩阵，为像素位置的邻近区域沿x轴方向的一阶偏导数，为像素位置的邻近区域沿y轴方向的一阶偏导数。图像处理器可采用复合权重计算公式，对n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的结构张量矩阵和可靠性权重进行计算，确定目标复合权重；其中，为第个像素位置对应的邻近区域中的邻域距离矩阵；为的转置；为第个像素位置的的邻近区域的结构张量矩阵；为第个像素位置对应的可靠性权重；为算法经验参数。本示例中，算法经验参数用于调试核函数的分布效果。结构张量矩阵可以理解为一个径向反比的核函数，能够在考虑结构张量取向的同时，容纳一个平滑过渡带，以便利用后续获取到的目标复合权重进行图像复合所获取的目标超声图像的图像质量。第个像素位置对应的邻近区域中的邻域距离矩阵可通过邻近区域第个像素点的邻域位置坐标（）和第个像素位置坐标（）确定，反映两者的距离，则邻域距离矩阵。可理解地，该目标复合权重融合目标结构信息中的空域信息和可靠性权重，以将与穿刺针形状是否匹配的可靠性权重反映在目标复合权重中，有助于保障对空间复合所形成的目标超声图像上的穿刺针显影区域进行增强处理，有助于保障穿刺针显影区域的显示效果。

作为一示例，步骤s902中，图像处理器基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的像素灰度值和目标复合权重，采用，确定像素位置对应的目标特征值，其中，为第个像素位置的目标特征值；为第个像素位置的邻近区域，为所有待处理超声图像，为每一待处理超声图像中第个像素位置所在邻近区域中所有像素点对应的目标复合权重；为每一待处理超声图像中第个像素位置所在邻近区域中所有像素点对应的像素灰度值。接着，图像处理器再基于所有像素位置对应的目标特征值，获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

可理解地，图像处理器基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的目标复合权重及其对应的像素灰度值进行空间复合，以实现对n帧待处理超声图像中同一像素位置的邻近区域中所有像素灰度值进行加权求和，由于穿刺针显影区域对应的目标复合权重较高，在加权复合过程中，起到增强穿刺针显影区域的图像显示效果，以获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在一实施例中，提供一种穿刺针显影增强装置，该穿刺针显影增强装置与上述实施例中穿刺针显影增强方法一一对应。如图10所示，该穿刺针显影增强装置包括待处理图像获取模块1001、目标结构信息获取模块1002、参考图像获取模块1003、帧内局域信息获取模块1004、可靠性权重获取模块1005和目标图像获取模块1006。各功能模块详细说明如下：

待处理图像获取模块1001，用于获取包含穿刺针显影区域的n帧待处理超声图像；

目标结构信息获取模块1002，用于对每一待处理超声图像进行结构张量分析，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息；

参考图像获取模块1003，用于对n帧待处理超声图像中每一像素位置对应的目标结构信息进行运动差异分析，确定每一像素位置对应的参考超声图像；

帧内局域信息获取模块1004，用于对每一待处理超声图像进行帧内局域统计，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息；

可靠性权重获取模块1005，用于基于待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域信息及其参考超声图像对应的帧内局域信息，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重；

目标图像获取模块1006，用于基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的目标结构信息和可靠性权重，确定像素位置对应的目标特征值，获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

优选地，待处理图像获取模块1001，包括：

原始发射区域获取单元，用于获取包含穿刺针显影区域的n帧原始超声图像，每一原始超声图像对应一原始发射区域；

第一待处理图像确定单元，用于若原始超声图像对应的原始发射区域为正向发射区域，则将原始超声图像确定为待处理超声图像；

第二待处理图像确定单元，用于若原始超声图像对应的原始发射区域不为正向发射区域，则对原始超声图像进行校正，获取校正超声图像，将校正超声图像确定为待处理超声图像。

优选地，第二待处理图像确定单元，用于，包括：

区域重叠判断子单元，用于基于原始超声图像对应的原始发射区域和正向发射区域，确定重叠发射区域、原始非重区域和正向非重区域；

灰度值处理子单元，用于对原始超声图像中位于重叠发射区域的像素灰度值插值校正，将原始超声图像中位于原始非重区域的像素灰度值删除，将原始超声图像中位于正向非重区域的像素灰度值设置为零。

优选地，目标结构信息获取模块1002，包括:

结构张量矩阵获取单元，用于对待处理超声图像进行结构张量计算，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的结构张量矩阵；

像素位置特征获取单元，用于对待处理超声图像中每一像素位置对应的结构张量矩阵进行本征分解，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的局域特征向量、梯度特征值和取向特征值；

结构概率获取单元，用于对待处理超声图像中每一像素位置对应的梯度特征值进行光滑映射，获取待处理超声图像中每一像素位置对应的结构概率；

其中，目标结构信息包括结构张量矩阵、局域特征向量、梯度特征值、取向特征值和结构概率。

优选地，参考图像获取模块1003，包括：

角度相关性获取单元，用于基于待处理超声图像中每一像素位置对应的取向特征值和待处理超声图像对应的超声波发射角度，获取每一像素位置对应的角度相关性；

强度相关性获取单元，用于基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的结构概率，获取每一像素位置对应的强度相关性；

参考超声图像确定单元，用于基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的角度相关性和强度相关性，确定每一像素位置对应的参考超声图像。

优选地，可靠性权重获取模块1005，包括：

局域均值差绝对值获取单元，用于基于待处理超声图像中每一像素位置对应的帧内局域均值及其参考超声图像对应的帧内局域均值，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的局域均值差绝对值；

可靠性权重确定单元，用于基于待处理超声图像中每一像素位置对应的局域均值差绝对值和帧内局域标准差，确定待处理超声图像中每一像素位置对应的可靠性权重。

优选地，目标图像获取模块1006，包括：

目标复合权重获取单元，用于基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的结构张量矩阵和可靠性权重，确定像素位置对应的目标复合权重；

目标超声图像获取单元，用于基于n帧待处理超声图像中同一像素位置对应的像素灰度值和目标复合权重，确定像素位置对应的目标特征值，获取对穿刺针显影区域进行增强的目标超声图像。

关于穿刺针显影增强装置的具体限定可以参见上文中对于穿刺针显影增强方法的限定，在此不再赘述。上述穿刺针显影增强装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于超声设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于超声设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种超声设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中穿刺针显影增强方法，例如图2所示s201-s206，或者图3、图4、图6至图9所示，为避免重复，这里不再赘述。或者，处理器执行计算机程序时实现穿刺针显影增强装置这一实施例中的各模块/单元的功能，例如图10所示的待处理图像获取模块1001、目标结构信息获取模块1002、参考图像获取模块1003、帧内局域信息获取模块1004、可靠性权重获取模块1005和目标图像获取模块1006的功能，为避免重复，这里不再赘述。

在一实施例中，提供一计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中穿刺针显影增强方法，例如图2所示s201-s206，或者图3、图4、图6至图9所示，为避免重复，这里不再赘述。或者，该计算机程序被处理器执行时实现上述穿刺针显影增强装置这一实施例中的各模块/单元的功能，例如图10所示的待处理图像获取模块1001、目标结构信息获取模块1002、参考图像获取模块1003、帧内局域信息获取模块1004、可靠性权重获取模块1005和目标图像获取模块1006的功能，为避免重复，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink）dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。