基于brox光流法的超声造影图像血管灌注区提取方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于brox光流法的超声造影图像血管灌注区提取方法，按照以下步骤进行：1)获取图像帧，形成超声造影图像序列；2)图像预处理，减少每帧超声造影图像的斑点噪声；3)基于brox光流法估计相邻两帧超声造影图像的运动场，并根据估计出的偏差量对相邻两帧超声造影图像进行校正；4)利用阈值分割法提取出血管灌注区域的点。其效果是：本方法采用了对噪声不敏感、鲁棒性强的brox光流法估计出相邻图像帧的运动位移并进行校正，基于校正后的超声造影图像序列，根据造影微泡在血液中表现出的高亮、闪烁，区别于其他背景组织的信号特点提取出灌注区域，实验结果表明，本方法计算量小，实现简单，应用于临床数据时，提取效果好。
【专利说明】基于brox光流法的超声造影图像血管灌注区提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到医学图像处理技术，具体地说，是一种基于brox光流法的超声造影 图像血管灌注区提取方法。
【背景技术】
[0002] 超声造影成像是一种通过注入造影剂来动态、清晰地显示微细血管的新型成像技 术，该技术可以获得组织丰富的供血及血流灌注信息。造影微泡具有较强的散射性并与周 围血液形成高声阻抗差，注入血流后可使血液回声增强，达到良好的"血管显影"效果。从 周围组织强背景中提取出血管灌注区域是对造影信号定量分析的基础，这对临床诊断组 织病变，以及了解肿瘤的生长状况具有重要的临床意义。
[0003] 目前对测定感兴趣区域（ROI)的时间一强度曲线（TICs)研宄的比较多，TICs反映 了造影剂注入后组织某点增强的回波信号（即图像中像素的灰度）随时间变化的曲线。基 于TICs的特征参数进行参数成像，借助超声灌注成像来分析血管灌注区域以此来定量分 析超声造影图像，然而由于超声图像噪声强、伪影多以及组织回波信号的多样性，难以确定 合适的数学模型，大大增加了超声灌注参数成像的难度，因此该成像技术尚处于研宄阶段。 也有人提出了一种利用微泡破坏机制的多脉冲释放成像（multi-pulse release imaging) 方法，对血管灌注区域进行成像。这种成像方法要求释放探头与成像探头共同聚焦于同一 成像目标区，两个探头很难协调扫描，因此该方法很难成功实现；西安交通大学的宋延淳 等人还提出一种基于高机械指数（MI)、单成像脉冲发射导致微泡破坏的射频回波解相关 (DCR)检测方法，在仿体实验上取的较好的实验效果。
[0004] 通过以上描述可以发现，现有技术中大多都是基于破坏性成像所产生的回波信号 的基础上进行解相关运算，建模及分析过程复杂，仅仅是实现于离体灌注仿体模型中，难以 应用于临床数据。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提出了一种直接对造影图像序列进行动态分析，通 过造影微泡与周围组织成像的差别提取出血管灌注区域的方法。与普通图像分析不同，超 声造影动态图像的分析方法通常以固定脏器和病变部位的造影信号的变化为基础，而采集 图像的过程中ROI区域会受到呼吸及心跳的影响产生位移，因此超声造影图像的运动校正 是保证动态分析造影图像序列结果正确的关键步骤。
[0006] 为达到上述目的，本发明的具体技术方案如下：
[0007] 一种基于brox光流法的超声造影图像血管灌注区提取方法，按照以下步骤进行：
[0008] 步骤1 :获取图像帧，形成超声造影图像序列；
[0009] 步骤2 :图像预处理，减少每帧超声造影图像的斑点噪声；
[0010] 步骤3 :基于brox光流法估计相邻两帧超声造影图像的运动场，并根据估计出的 偏差量对相邻两帧超声造影图像进行校正；
[0011] 步骤4 :利用阈值分割法提取出血管灌注区域的点。
[0012] 作为进一步描述，步骤1中的具体步骤为：
[0013] 步骤1-1 :截取3?8秒灌注峰值期的录像；
[0014] 步骤1-2 :按照5帧/秒的采样率获取图像帧，并进行连续编号；
[0015] 步骤1-3 :选取编号为奇数的图像，从新编号形成新的图像序列。
[0016] 再进一步描述，步骤2中的图像预处理采用低通高斯滤波器，高斯滤波窗口为 3*3 〇
[0017] 更具体地，步骤4中的阈值分割法包括以下步骤：
[0018] 步骤4-1 :利用8邻域平均法对每帧图像的每个像素点进行平滑处理；
[0019] 步骤4-2 :按厢
【权利要求】
1. 一种基于brox光流法的超声造影图像血管灌注区提取方法，其特征在于按照以下 步骤进行： 步骤1 :获取图像帧，形成超声造影图像序列； 步骤2 :图像预处理，减少每帧超声造影图像的斑点噪声； 步骤3 :基于brox光流法估计相邻两帧超声造影图像的运动场，并根据估计出的偏差 量对相邻两帧超声造影图像进行校正； 步骤4 :利用阈值分割法提取出血管灌注区域的点。
2. 根据权利要求1所述的基于brox光流法的超声造影图像血管灌注区提取方法，其特 征在于，步骤1中的具体步骤为： 步骤1-1 :截取3?8秒灌注峰值期的录像； 步骤1-2 :按照5帧/秒的采样率获取图像帧，并进行连续编号； 步骤1-3 :选取编号为奇数的图像，从新编号形成新的图像序列。
3. 根据权利要求1所述的基于brox光流法的超声造影图像血管灌注区提取方法，其特 征在于，步骤2中的图像预处理采用低通高斯滤波器，高斯滤波窗口为3*3。
4. 根据权利要求1?3任意一项所述的基于brox光流法的超声造影图像血管灌注区 提取方法，其特征在于，步骤4中的阈值分割法包括以下步骤： 步骤4-1 :利用8邻域平均法对每帧图像的每个像素点进行平滑处理； 步骤4-2 :按照
卜算相邻两帧图像间每个像素点灰度变化的 平均值，并将所有像素点灰度变化的平均值构建成矩阵T;其中s为图像的帧序列，a为图像 的总帧数，I(s)为第s帧图像对应像素点的灰度值； 步骤4-3 :设定阈值t，并将矩阵T中高于阈值t的点标定为灰度变化剧烈点，即为造影 微泡灌注的位置。
5. 根据权利要求4所述的基于brox光流法的超声造影图像血管灌注区提取方法，其特 征在于：所述阈值t按照以下方式设定： 步骤4-3-1 :在医生指导下初步判断血管灌注区域，并选择三个样本区域作为观察对 象； 步骤4-3-2 :按$
求取样本区域的像素点灰度变化的平均值， 分别构建为Hi1Xn1的矩阵Ti，m2Xn2的矩阵T2以及m3Xn3的矩阵T3,对应的Hi1Xn1为第一 样本区域的大小，m2Xn2为第二样本区域的大小，Hi3Xn3为第三样本区域的大小； 步骤4-3-3 :按照
计算得到所述阈值t。
【文档编号】G06T7/00GK104463844SQ201410609555
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月3日 优先权日:2014年11月3日
【发明者】朱新建, 吴若愚, 单鑫, 吴宝明 申请人:中国人民解放军第三军医大学第三附属医院