专利名称：一种弹性成像中的位移检测方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种弹性成像中的位移检测方法及装置。
背景技术：
超声弹性成像作为癌症检测，尤其是乳腺癌良性恶性判别中，对B模式声像图检测的重要辅助手段，快速应用于临床。超声弹性成像主要是通过超声成像手段，获取目标组织的超声回波信息，再通过特定的算法检测出组织弹性信息，并以图像形式直观显示出来，以辅助医生诊断或治疗。传统的超声弹性成像方法需要探头轻微压缩组织或者借助人体自身的呼吸、血管搏动等过程，获取先后两帧超声回波信号，然后通过特定的位移检测方法，获得两帧信号之间的位移(displacement)，即为目标组织在两个不同时刻空间位置变化信息，通过对位移 求轴向(axial)梯度，即可得到组织的轴向应变(strain)信息。该应变信息即可反映组织的弹性。在相同外力压缩下，应变越大，表示组织越软，应变越小，则表示组织越硬。将目标组织区域的应变信息以图像形式表现出来，可直观反映不同组织间的软硬差别或弹性差另1J，即为应变图像(strain image)。这种方式又叫做应变成像(strain imaging)。在上述处理过程中，位移检测是否准确、计算是否快速，共同影响着最终应变图像的对比度噪声比(contrast-noise-ratio, CNR)、是否能实时实现、巾贞率是否满足临床需求等。传统的位移检测方法一般分为三类基于互相关(cross-correlation)的时域检测方法、基于相移(phase-shift)的方法、以及基于组织多普勒(TDl)的方法。基于互相关的方法所得图像质量好，但计算量较大，且对回波数据采样率有一定要求；基于相移的方法计算快速，但存在相位混叠问题，主要适用于位移较小的情况，且通常忽略其侧向(lateral)位移量，图像质量相对较差；基于组织多普勒的方法实现最简单，但依赖于多普勒(Doppler)信号的信噪比和处理方法，同样存在混叠问题，且忽略其侧向(lateral)位移量，图像质量相对较差。
发明内容
本发明要解决的主要技术问题是，提供一种弹性成像中的位移检测方法及装置，可以降低成像过程的计算量。为解决上述技术问题，本发明提供了一种弹性成像中的位移检测方法，包括获取目标点；获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置；根据所述互相关相位计算位置计算互相关相位；根据所述互相关相位计算纵向位移结果； 对所述位移结果求梯度得到应变结果。本发明还提供了一种弹性成像中的位移检测装置，包括目标点获取装置，用于获取目标点；
搜索装置，用于获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置；互相关相位计算装置，用于根据所述互相关相位计算位置计算互相关相位；纵向位移结果计算装置，用于根据所述互相关相位计算纵向位移结果；应变结果计算装置，用于对所述位移结果求梯度得到应变结果。本发明的有益效果是通过本发明实施例提出的弹性成像方法和装置，获取压缩前后两帧降采样后的I/Q两路回波基带信号采用引导式相位估计快速检测两帧之间位移信息，再进行轴向梯度计算得到应变信息，不仅可获得较高质量的应变图像，而且大大降低了计算量，满足临床实时要求。
图I为本发明一种弹性成像系统的一实施例的简图；·图2为本发明一种弹性成像中的位移检测方法的一实施例的流程图；图3为本发明实施例中的帧数据网格化示意图；图4为本发明实施例中的位移搜索策略示意图；图5为本发明一种弹性成像中的位移检测装置的一实施例的模块图。
具体实施例方式下面通过具体实施方式
结合附图对本发明作进一步详细说明。如图I为本发明一种弹性成像系统的一实施例的简图。弹性成像模式下，超声探头以系统预先设定好的扫描规则进行超声发射并接收回波信息，经过波束合成环节后输出射频(radio frequency, RF)信号,再经过正交解调阶段,生++成I/Q两路基带信号，同时进行降采样过程，使得I/Q信号的采样率下降，降采样率由系统预先设定，接着经过引导零相位估计(GPZE, guided phase zero estimation)算法位移检测环节,每次利用一对I/Q信号帧计算出一帧位移结果，然后经过应变计算环节，基于位移数据计算得到目标组织的应变信号。此后，再经过后处理环节对其进行错误校正、平滑等操作，最后显示输出一幅应变图像。GPZE算法主要通过引导搜索的思维来更准确快速的检测出前后两帧信号间的互相关函数的相位，并推导该相位与纵向位移量之间的对应关系，计算得到两帧信号间的纵向位移量，在大大降低了计算量的同时保证了位移估计的质量。此外，位移检测的范围也得以拓展，GPZE算法不仅适用于小位移情况，也适用于大位移的情况。假设前后两帧信号分别表示为fu(t,x) = Au(t,x)e^t+e)/尤x) = 4(卜 χ-ΟΖ· )+θ]=4( -、χ-Μ>·^( -</2-咖]其中，ω。是信号中心频率，Θ为信号初始相位,Τ。为信号周期,与中心频率ω。相对应。Ux为压缩导致的空间横向偏移量，Uy为压缩所导致的纵向偏移量。Uy总是可表示为Uy= τ+nTy2的形式,其中η为整数，τ总是分布于-Ty2 Ty2范围内。经过正交解调以后成为基带信号，基带信号的复数形式可表示为fub (t, X) = Au (t, X) eJ θfcb (t, x) = Ac(t-uy,x-ux)e^-^ci2+e)
于是，基带信号之间的互相关函数表示为
权利要求
1.一种弹性成像中的位移检测方法，其特征在于，包括 获取目标点； 获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置； 根据所述互相关相位计算位置计算互相关相位； 根据所述互相关相位计算纵向位移结果。
2.如权利要求I所述的弹性成像中的位移检测方法，其特征在于 获取目标点之前还包括 获取基带信号数据； 在所述基带信号数据划分网格，网格的节点为位移检测估计点； 所述目标点来自位移检测估计点。
3.如权利要求I所述的弹性成像中的位移检测方法，其特征在于 所述获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置的步骤中获取的位置包 括互相关相位计算的数据纵向位置； 所述获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置的步骤包括 获取所述目标点的较前计算点的纵向位移结果； 在第二帧图像中，在以所述目标点的位置与所述较前计算点的纵向位移结果的和为中心的区域搜索与该核数据相关性最大的点，该点的纵向位置即为目标点在第二帧图像中的互相关相位计算的纵向位置。
4.如权利要求3所述的弹性成像中的位移检测方法，其特征在于 所述获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置的步骤中获取的位置还包括互相关相位计算的数据横向位置； 所述获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置的步骤还包括 在所述互相关相位计算的纵向位置附近横向搜索数据相关性最大的点，所述点的横向位置为互相关相位计算的数据横向位置。
5.如权利要求4所述的弹性成像中的位移检测方法，其特征在于 所述在互相关相位计算的纵向位置附近横向搜索数据相关性最大的点的步骤是每间隔一定数量的点计算一次。
6.如权利要求I所述的弹性成像中的位移检测方法，其特征在于 所述获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置的步骤中获取的位置包括互相关相位计算的数据纵向位置与互相关相位计算的数据横向位置； 所述获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置的步骤包括 在第二帧图像中，以目标点为中心，在预置的横向搜索范围内搜索两帧包络数据互相关最大的点，该点的横向位置为互相关计算的横向位置； 在第二帧图像中，以目标点的位置与目标点的较前计算点的纵向位移结果的和为中心的区域搜索与该核数据相关性最大的点，该点的纵向位置即为目标点在第二帧图像中的互相关相位计算的纵向位置。
7.如权利要求I所述的弹性成像中的位移检测方法，其特征在于 根据所述互相关相位计算位置计算互相关相位的步骤包括 以目标点在第一帧的位置以及第二帧中的互相关相位计算位置分别为中心位置得到第一核与第二核， 所述互相关相位φ为:
8.如权利要求7所述的弹性成像中的位移检测方法，其特征在于 根据所述互相关相位计算纵向位移结果的步骤包括 计算
9.如权利要求I所述的弹性成像中的位移检测方法，其特征在于，还包括 对所述应变结果进行错误校正； 或， 对所述应变结果进行进行空间平滑处理； 或， 对所述应变结果使用不同的灰阶或彩色图谱进行映射。
10.一种弹性成像中的位移检测装置，其特征在于，包括 目标点获取装置，用于获取目标点； 搜索装置，用于获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置； 互相关相位计算装置，用于根据所述互相关相位计算位置计算互相关相位； 纵向位移结果计算装置，用于根据所述互相关相位计算纵向位移结果； 应变结果计算装置，用于对所述位移结果求梯度得到应变结果。
11.如权利要求10所述的弹性成像中的位移检测装置，其特征在于，还包括 基带信号获取装置，用于获取基带信号数据； 网格划分装置，用于在所述基带信号数据划分网格，网格的节点为位移检测估计点，所述目标点来自位移检测估计点。
12.如权利要求10所述的弹性成像中的位移检测装置，其特征在于 所述获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置包括互相关相位计算的数据纵向位置； 所述搜索装置用于 获取所述目标点的较前计算点的纵向位移结果；在第二帧图像中，在以所述目标点的位置与所述较前计算点的纵向位移结果的和为中心的区域搜索与该核数据相关性最大的点，该点的纵向位置即为目标点在第二帧图像中的互相关相位计算的纵向位置。
13.如权利要求12所述的弹性成像中的位移检测装置，其特征在于所述获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置还包括互相关相位计算的数据横向位置； 所述搜索装置还用于 在所述互相关相位计算的纵向位置附近横向搜索数据相关性最大的点，所述点的横向位置为互相关相位计算的数据横向位置。
14.如权利要求13所述的弹性成像中的位移检测装置，其特征在于 所述搜索装置在互相关相位计算的纵向位置附近横向搜索数据相关性最大的点时，每间隔一定数量的点计算一次。
15.如权利要求10所述的弹性成像中的位移检测装置，其特征在于 所述获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置的步骤中获取的位置包括互相关相位计算的数据纵向位置与互相关相位计算的数据横向位置； 所述搜索装置用于 在第二帧图像中，以目标点为中心，在预置的横向搜索范围内搜索两帧包络数据互相关最大的点，该点的横向位置为互相关计算的横向位置； 在第二帧图像中，以目标点的位置与目标点的较前计算点的纵向位移结果的和为中心的区域搜索与该核数据相关性最大的点，该点的纵向位置即为目标点在第二帧图像中的互相关相位计算的纵向位置。
16.如权利要求10所述的弹性成像中的位移检测装置，其特征在于 所述互相关相位计算装置用于 以目标点在第一帧的位置以及第二帧中的互相关相位计算位置分别为中心位置得到第一核与第二核， 所述互相关相位φ为:
17.如权利要求16所述的弹性成像中的位移检测装置，其特征在于 所述纵向位移结果计算装置用于 计算
18.如权利要求10所述的弹性成像中的位移检测装置，其特征在于，还包括 校正装置，用于对所述应变结果进行错误校正； 或， 平滑处理装置，用于对所述应变结果进行进行空间平滑处理； 或，映射装置，用于对所述应变结果使用不同的灰阶或彩色图谱进行映射。
19.一种超声成像系统，其特征 在于包括如权利要求10-18任一项所述的弹性成像中的位移检测装置。
全文摘要
本发明公开了一种弹性成像中的位移检测方法和装置，该方法包括获取目标点；获取目标点在第二帧图像中的互相关相位计算位置；根据所述互相关相位计算位置计算互相关相位；根据所述互相关相位计算纵向位移结果；对所述位移结果求梯度得到应变结果。通过本发明实施例提出的弹性成像方法和装置，获取压缩前后两帧降采样后的I/Q两路回波基带信号采用引导式相位估计快速检测两帧之间位移信息，再进行轴向梯度计算得到应变信息，不仅可获得较高质量的应变图像，而且大大降低了计算量，满足临床实时要求。
文档编号A61B8/08GK102824194SQ20111015919
公开日2012年12月19日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者李双双, 樊睿 申请人:深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司