一种基于分形插值的超声弹性成像方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于分形插值的超声弹性成像方法，首先输入仿组织材料样本的压缩前数据X＝(xi,yi),i＝0,1,…N和压缩后数据其中N＞M，本发明既能突出插值数据的局部信息，又能很好保持数据总体变化趋势，提高拟合精度的基于分形插值超声弹性成像方法，而且能够提供自适应变化的垂直比例因子，能突出反映出数据的细节信息，能提高超声弹性成像的信噪比。
【专利说明】
一种基于分形插值的超声弹性成像方法
技术领域
[0001] 本发明涉及计算机辅助成像领域，尤其涉及一种基于分形插值的超声弹性成像方 法。
【背景技术】
[0002] 随着计算机、数字图像技术及信号处理技术的迅速发展，B超成像、多普勒超声成 像、超声CT成像等在医疗领域都得到较为广泛的应用。作为一种新型超声诊断技术，超声弹 性成像能够对传统超声无法探测的肿瘤及扩散疾病症状等进行成像。该技术根据不同组织 间弹性系数不同，在受到外力压迫后组织发生变形的程度不同，将受压前后回声信号幅值 的变化转化为实时彩色图像。并且，该技术使超声图像拓宽，弥补了常规超声的不足，能更 生动地显示及定位病变。因此，本发明研究的基于分形插值的超声弹性成像方法具有重要 的应用价值。
[0003] 经对现有技术的文献检索发现，McCormick等人在文献《An Approach to Unbiased Subsample Interpolation for Motion Tracking》（Ultrasonic Imaging, 2013,第35卷，第2期，页码:545-550)上，阐述了基于二维正弦函数插值方法的超声弹性成 像方法，并且和其他基于余弦函数插值、抛物线插值的弹性成像方法进行了比较，表明该方 法能提高图像的信噪比等。罗建文等人在文献《Effects of various parameters on lateral displacement estimation in ultrasoundelastography》（Ultrasound in Medicine and Biology,2009,第35卷，第8期，页码：1352-1366)上，阐述了切向位移、波束 宽度、插值等参数对超声弹性成像方法的影响，并指出采用样条插值方法能减小切向位移 估计中的抖动误差。Viola等人在文献《A spline-based algorithm for continuous time-delay estimation using sampled data》（IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectronics，and Frequency Control，2005，第52卷，第1 期，页码：80-93)上，阐述了 基于样条插值的连续时间延迟估计的超声弹性成像方法，该方法能减小位移估计中的偏 差，并在计算代价上有所改善。
[0004] 以上这些方法都是利用传统插值方法，如样条插值、正弦插值、余弦插值及抛物线 插值等来研究超声弹性成像方法。传统插值方法存在的主要问题是不能反映两相邻已知点 之间的局部特性，整个过程采用同一个垂直比例因子，降低了拟合精度，从而影响到超声弹 性成像的信噪比。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种基于分形插值的超声弹性成像方法，既能突出插值数据的局部信 息，又能很好保持数据总体变化趋势，提高拟合精度的基于分形插值超声弹性成像方法。
[0006] 本发明能够提供自适应变化的垂直比例因子;能突出反映出数据的细节信息；能 提尚超声弹性成像的?目噪比。
[0007] 本发明是通过以下步骤来实现的：
[0008] (1)输入仿组织材料样本的压缩前数据乂=(^，71)4 = 0，1，-，和压缩后数据
其中N>M;
[0009] (2)对于压缩后的数据(％^,/' = 〇,1，一，1采用分形插值的方法构建与压缩前数 据长度一样的信号，首先是初始化:令1>,孑,；)，./ = 〇二一，％为压缩后数据，随机产生垂直比 例因子(1办=0，1，2，~1〇，设置迭代次数1^〇^1);然后，根据式1计算输入数据^.,歹 /)的插 值点(元.〇
[0010]
[0011]其中ak，bk，ek，f k是仿组织材料样本形变时的仿射变换参数；最后得到与压缩前数 据长度相等的插值数振
^
[0012] ⑶对压缩前数据(~71)4 = 0，1，"，和插值数据(.^/；^=〇，丨;，^利用互相关 技术来估计压缩的位移值；首先对压缩前数据和插值数据以窗宽W(W<N)和窗间重叠率 10 %进行分段，每一组对应的数据段为一个数据对;然后，每个数据对分别做互相关处理， 估计其相对位移量;最后，根据所得到的位移估计值成像，对于压缩前数据X和插值数据f , 以窗宽为W计算互相关系数的公式为：
[0013]
[0014]其中p = l，2，-_，N_W+l为计算互相关系数的个数。
[0015] 本发明的技术效果是:本发明既能突出插值数据的局部信息，又能很好保持数据 总体变化趋势，提高拟合精度的基于分形插值超声弹性成像方法，而且能够提供自适应变 化的垂直比例因子，能突出反映出数据的细节信息，能提高超声弹性成像的信噪比。
【具体实施方式】
[0016] 下面详细说明本发明所具有的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实 质，但不能对本发明的实施和保护范围构成任何限定。
[0017] 输入仿组织材料样本的压缩前数据乂=(以，71)，1=0，1广_299和压缩后数据
[0018] 对于压缩后的数据Ρ,,.Γ, )./ = 0,1,…，.2敬采用分形插值的方法构建与压缩前数据 长度一样的信号，首先是初始化：令(^,了1./ = 0丄、,26?)为压缩后数据，随机产生垂直比 例因子4仏=0，1，2，~269)，设置迭代次数1^ = 60;然后，根据式1计算输入数据(\^,)的插 值点(元乂:）
[0019]
[0020] 其中ak，bk，ek，f k是仿组织材料样本形变时的仿射变换参数；最后得到与压缩前数 据长度相等的插值数据
[0021] 对压缩前数据⑴巧山^丄"…时卩插值数据^力:^/^丄'一卯利用互相关 技术来估计压缩的位移值;首先对压缩前数据和插值数据以窗宽w=15和窗间重叠率10% 进行分段，每一组对应的数据段为一个数据对;然后，每个数据对分别做互相关处理，估计 其相对位移量;最后，根据所得到的位移估计值成像，对于压缩前数据X和插值数据f，以窗 宽为W= 15计算互相关系数的公式为：
[0022]
[0023]其中p = l，2,…，285为计算互相关系数的个数。
[0024]以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范 围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方 案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1. 一种基于分形插值的超声弹性成像方法，其特征在于，（1)输入仿组织材料样本的压 缩前数据父=(私，71)4=〇，1，"，和压缩后数据叉=(.^/)，./ = 〇山__#，其中~>1; (2) 对于压缩后的数据7,1./ = (U…，M采用分形插值的方法构建与压缩前数据长 度一样的信号，首先是初始化:令/ = (U~，髮为压缩后数据，随机产生垂直比例因 子如仏=1，2，~1〇，设置迭代次数1〇^1);然后，根据式1计算输入数据^,.孑）的插值点 (无#)其中&1{，1^，％，&是仿组织材料样本形变时的仿射变换参数;最后得到与压缩前数据长 度相等的插值数据无=(尽又），〖=(u…八'. 5 (3) 对压缩前数据(^，71)4 = 0，1，"屮和插值数据(.?,，又），？=0丄，^利用互相关技术 来估计压缩的位移值;首先对压缩前数据和插值数据以窗宽W(W<N)和窗间重叠率10%进 行分段，每一组对应的数据段为一个数据对;然后，每个数据对分别做互相关处理，估计其 相对位移量;最后，根据所得到的位移估计值成像，对于压缩前数据X和插值数据龙，以窗宽 为W计算互相关系数的公式为：其中口=1，2，"_斤1+1为计算互相关系数的个数。
【文档编号】A61B8/08GK106037814SQ201610318497
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月13日
【发明人】祝海珊
【申请人】江西师范大学