一种便携式B型超声诊断设备图像的去噪方法与流程

文档序号:19741460发布日期:2020-01-18 05:17阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种便携式b型超声诊断设备图像的去噪方法,其特征在于它包括以下步骤:

步骤一:针对便携式b型超声诊断设备的图像出现电磁干扰噪声的情况,通过分析图像空间域上的电磁干扰噪声特性,找出了电磁干扰在空间域分布特性与像素值特性,结合这种特性,判断出噪声干扰的像素点,然后用相邻线数据取均值的方式进行滤除;

步骤二:针对便携式b型超声诊断设备的图像存在的较严重噪声的情况,本发明从图像特性与噪声特性出发,根据像素差异指数pd的定义推出可以通过它来进行图像邻域之间的判断,并将邻域分为均匀邻域、噪声邻域、边缘邻域;利用像素差异指数的值区分这三种邻域,然后再对不同种邻域情况分别进行处理,最终实现图像的去噪;

步骤三:即使在步骤二使用广度优先搜索进行算法加速,也无法满足设备显示图像实时性的要求;因此在服务器端采用gpu对算法加速处理,通过gpu加速后的算法可以满足实时性要求。

2.根据权利要求1所述的一种便携式b型超声诊断设备图像的去噪方法,其特征在于所述的步骤一具体包括:

通过分析与观察发现,电磁干扰在空间域的分布中是存在一定特性的,首先远场的干扰噪声均是像素值明显高于正常图像像素点的像素值的,并且每一帧图像的电磁干扰噪声一会连续出现在一条线数据上,而在线与线之间不存在连续数据;每条线上的数据可以通过相邻两条线的叠加进行;

对于一帧图像数据进行逐点判断,若该像素点f(i,j)与其相邻两条线(首线与尾线除外)f(i-1,j)及f(i+1,j)的像素值均大于阈值δ,则可以判断其为电磁噪声像素点,滤除方式如下公式:

f(i,j)=(f(i-1,j)+f(i+1,j))<<1

电磁干扰而产生噪声的去除通常是在前端信号电路设备中进行去除的,因被设备结构上的特殊性,前端屏蔽工作不足,因此将电磁干扰以图像空间域分布的方式进行去除,这是一种新的思路、新的方法。

3.根据权利要求1所述的一种改进便携式b型超声诊断设备图像的方法,其特征在于所述的步骤二具体包括:

通过超声图像的本身以及噪声的特点来研究这一问题,而非原始信号,这样会更有利于处理超声图像中的噪声;

定义像素差异指数pd的定义为:

像素差异指数表征了在n×n像素个大小的区域内噪声存在的多少,像素差异指数pd越大,则证明此区域越有可能包含边缘;其中μi,j表示邻域内的均值;

在b模式超声图像中,本专利将图像中固定大小的邻域分为三种邻域:1)均匀邻域:既不包含噪声也不包含边缘部分的邻域;2)边缘邻域:邻域中包含边缘的邻域,注意边缘邻域也可能含有噪声;3)噪声邻域:含有噪声却不包含边缘的邻域;区分b型超声图像邻域的种类要借助像素差异指数pd;由于均匀邻域的像素值差异是要比其他邻域小很多的,因此它的像素差异指数应该是最小的;噪声邻域的是在均匀像素的基础上由于超声波相干性的特性,导致出现的图像噪声,这种噪声不会过大,因此其像素值的差异会比均匀邻域的大;而含边缘的邻域是像素值差别最大的邻域,其像素差异指数必然会大于噪声邻域与均匀邻域;

实际的超声图像中可以用像素差异指数pd的方式来进行判断;其算法步骤如下:

(1)将图像分成多个p×p像素大小的分块,其中p为分块的长与宽,对每个分块进行像素差异指数pd的计算;设置两个阈值p1、p2;若像素差异指数pd<p1,则可以判定此分块为均匀邻域,无需进行处理;若像素差异指数p2>pd>p1,则可以判定此分块含有噪声,应进行降噪处理;若像素差异指数pd>p2,则可以判定此分块中含有边缘部分,但可能也有噪声;因此需要做进一步的处理对噪声区域进行降噪同时对边缘区域进行加强;

(2)若判定为噪声区域,就可以认为此区域内是没有边缘像素点的,因此可以采用广度优先搜索的方式最快地找到图像中的噪声像素点,并将其滤除;广度优先搜索的算法步骤如下:

a.设置位置队列v与记忆队列w,同时又一个标记矩阵s;

b.取噪声邻域中最左上位置的像素点f(i,j),判断它是否被标记,若未被标记,则判断它与分块均值的差值是否大于一定阈值δ,若大于阈值则将f(i,j)的位置存入v中与w中;如果该像素点为已标记,则不进行任何计算,直接跳到下一个像素点;

c.若v不为空,则从中一处头元素f(i,j)的位置,判断它是否被标记,若未被标记,则判断其相邻元素与μi,j的差值大于一定阈值δ,若大于则该像素点为噪声像素点,并将此元素的位置存入v中与w中;若v中不空则重复步骤二的第(2)步;若为已标记,则直接跳到下一个元素;

d.若v为空,则证明w中存有的本身就是不规则噪声块位置,对w进行遍历,找到周围非噪声像素点(即p×p窗口中不包含在w中的位置)的像素值进行叠加取均值;

(3)若判定为边缘区域,此区域可能会含有噪声,并且无法使用广度优先搜索进行加速去噪;因此需要使用q×q个像素大小的窗口在该区域内滑动(q<p),计算出每个窗口的像素差异指数pd;当pd>p2时,则该区域包含边缘,使用线增强的方式进行处理;当pd<p1,则此区域是均匀区域不进行处理;此外则该区域就是噪声区域,采用均值处理即可。

4.根据权利要求1所述的一种改进便携式b型超声诊断设备图像的方法,其特征在于所述的步骤三具体包括:

(1)初始化opencl平台,进行程序的平台选择与设备查询;

(2)内核的执行,首先创建上下文(context),为了方便管理opencl程序,通用设备(devices)、程序对象(programobjects)、kernels、内存对象(memoryobjects)都需要与context进行链接;然后再依次创建命令队列、内核函数、program对象等,一切创建完毕,执行内核;

(3)内核函数的设计,这里在每一个工作项中,只进行一个像素点的去噪过程。

经过以上算法的处理与实现,便携式b型超声诊断设备的成像质量变好,图像中的背景噪声得到了很大程度的抑制,并且图像中的边缘保持效果、对比度与细腻度也有一定程度的改善,基于像素差异指数的去噪方法每一帧的处理时间约为0.02-0.04秒,该运行速度满足设备实时显示的要求。

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