CN109360173B - 基于改进的方差的彩色多普勒血流图像降噪方法 - Google Patents
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Abstract
一种基于改进的方差的彩色多普勒血流图像降噪方法，通过在彩色多普勒图像处理的速度检测过程中，对待优化血流速度信号图进行空间方差更新处理并得到更新后的血流速度信号图用于与B图像合成；其中空间方差更新处理是采用移动窗对待优化血流速度信号图中的各个图像块进行更新后计算更新后图像块的对角位移方差作为图像块中心像素的特征值，用于判断该像素是否为噪音。本发明能够滤除随机速度噪声使得极小能量强度下的微血流回波能够清楚显示。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种医疗设备领域的技术，具体是一种基于改进的方差的彩色多普勒血流图像降噪方法。
背景技术
彩色多普勒成像技术在观测微血流时会发生微血流回波信号较小，易受干扰的情况。主要的干扰来源于随机噪声，而目前的空间/时间滤波算法，都无法对随机速度噪声做有效滤除，即在壁滤波和常规空间滤波/时间滤波处理完后，还会残留随机速度噪声。从而导致增益调高后图像部分强化的同时出现更多的噪声并降低了图像质量(图3a)。
由于随机噪声存在分布随机、多集中在高速区域、噪声能量分布较为集中且噪声分布在多普勒图像的前、后帧上不存在关联性等特点，现有的方差方法在过滤噪声的时候也非常容易将能量水平接近的微血流回波信号一并过滤。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于改进的方差的彩色多普勒血流图像降噪方法，能够滤除随机速度噪声使得极小能量强度下的微血流回波能够清楚显示。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明通过在彩色多普勒图像处理的速度检测过程中，对待优化血流速度信号图进行空间方差更新处理并得到更新后的血流速度信号图用于与B图像合成。
所述的空间方差更新处理是指：采用移动窗对待优化血流速度信号图中的各个图像块进行更新后计算更新后图像块的对角位移方差作为图像块中心像素的特征值，用于判断该像素是否为噪音。
所述的空间方差更新处理，对待优化血流速度信号图中的每个像素逐一进行特征值的计算和噪音判断，从而得到更新后的血流速度信号图。
附图说明
图1为彩色多普勒B超成像流程示意图；
图2为实施例处理对象示意图；
图中：a为随机噪声图像，b为包含血流和速度信息的血流速度信号图，c为对比例示意图；
图3为实施例效果比较示意图；
图中：a为现有图像，b为本方法处理后图像；
图4为实施例移动窗处理示意图；
图中：a为图像，b为原始图像块，c为移动后图像块。
具体实施方式
如图1所示，为彩色多普勒血流图像降噪***，包含：分解单元、B图像处理单元、血流处理单元、扫描变换单元和彩色图像合成单元，其中：分解单元将来自解调器的I/Q信号分别输出至B图像处理单元和血流处理单元，B图像处理单元经包络检波、压缩增强以及余辉处理后向扫描变换单元输出黑白B图像，血流处理单元经壁滤波、自相关、检测滤波处理后向扫描变换单元输出血流速度信号图和血流能量信号，扫描变换单元根据预设分辨率将相邻的若干帧图像进行合并叠加处理后输出至彩色图像合成单元，彩色图像合成单元根据血流速度信号图和血流能量信号生成彩色多普勒图像。
本实施例涉及一种彩色多普勒血流图像降噪模块，设置于血流处理单元和扫描变换单元之间，对血流处理单元输出的血流速度信号图进行进一步的降噪处理，该模块包括：移动窗处理单元、方差更新单元和噪声判断单元，其中：移动窗处理单元从血流处理单元输出的血流速度信号图中循环截取图像块并输出至方差更新单元，方差更新单元将计算得到的图像块的对角位移方差输出至噪声判断单元，噪声判断单元将判断结果反馈至移动窗处理单元并生成更新后的血流速度信号图。
本实施例通过在上述彩色多普勒图像处理的速度检测过程中，对待优化血流速度信号图进行空间方差更新处理并得到更新后的血流速度信号图用于与B图像合成。
所述的空间方差更新处理是指：采用移动窗对待优化血流速度信号图中的各个图像块进行更新后计算更新后图像块的对角位移方差作为图像块中心像素的特征值，用于判断该像素是否为噪音。
如图4所示，所述的图像块更新是指：采用移动窗在待优化血流速度信号图(如图4a)中选出原图像块I0(如图4b)和向右并向下各移动一个像素，从而得到新图像I1(如图4c)，然后以I0-I1作为更新后的图像块。
本实施例中的移动窗的边长为3个像素，在其他场合下根据检测对象的速度快慢，移动窗的尺寸可以相应增大。
根据不同的应用场合或检测对象，也可以将该移动像素进一步扩大为移动更多像素或向其他方向移动。
所述的对角位移方差是指：计算更新后的图像块中各个像素的平方和后求平均，即
其中：N为像素个数，i、j分别为相对原图像块的行、列个数且i、j≥1。
如图4a和图4b所示，所述的对角位移方差作为原图像块I0以中心像素的特征值，当该中心像素位于图像的顶点时，图像块采用中心像素复制的方式进行填充，然后对待优化血流速度信号图中的每个像素逐一进行特征值的计算和噪音判断，从而得到更新后的血流速度信号图。
所述的判断是指：采用特征阈值与各个像素的特征值进行比较，当特征值大于特征阈值时则将该像素判定为噪声并修改像素值，从而得到更新后的血流速度信号图。
当判定为噪声，采用但不限于将该像素值置零，否则保留待优化血流速度信号图上的像素值。
所述的特征阈值包括：
i)根据图像各个像素的分布将其分割为多个区域，每个区域采用各自独立的阈值，或
ii)将图像中所有像素中最小的部分像素的平均值作为全局阈值。
如图2a所示为随机噪声图，图2b为包含包含血流和速度信息的血流速度信号图，图2c为带有分界线的对照图。根据标准方差的算法对图2a～c进行处理将得到完全相同的过滤结果。即图2b和图2c中的局部有向信息将被视为噪声一并滤除，而采用本方法计算得到的图2a中的随机噪声的方差远大于现有的标准方差以及图2b和图2c，从而方便后续过滤去除。如图3b所示，即为经过上述方法处理后得到的效果示意图，如图可见图3a中圈出部分的随机噪声得到的大幅度的滤除并体现出了清晰的血流信号。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (7)
1.一种基于改进的方差的彩色多普勒血流图像降噪方法，其特征在于，通过在彩色多普勒图像处理的速度检测过程中，对待优化血流速度信号图进行空间方差更新处理并得到更新后的血流速度信号图用于与B图像合成；
所述的空间方差更新处理是指：采用移动窗对待优化血流速度信号图中的各个图像块进行更新后计算更新后图像块的对角位移方差作为图像块中心像素的特征值，用于判断该像素是否为噪音；
所述的图像块更新是指：采用移动窗在待优化血流速度信号图中选出原图像块I 0和移动，即向八个方向中的任一方向移动至少一个像素并得到图像块I 1，以I 0-I 1作为更新后的图像块；
所述的对角位移方差是指：计算更新后的图像块中各个像素的平方和后求平均，即
，其中：N为像素个数，i、j分别为相对原图像块的行、列个数且i、j≥1。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，当该中心像素位于图像的顶点时，图像块采用中心像素复制的方式进行填充，然后对待优化血流速度信号图中的每个像素逐一进行特征值的计算和噪音判断，从而得到更新后的血流速度信号图。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的空间方差更新处理，对待优化血流速度信号图中的每个像素逐一进行特征值的计算和噪音判断，从而得到更新后的血流速度信号图。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的判断是指：采用特征阈值与各个像素的特征值进行比较，当特征值大于特征阈值时则将该像素判定为噪声并修改像素值，从而得到更新后的血流速度信号图。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，判定为噪声的像素值置零，否则保留待优化血流速度信号图上的像素值。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的特征阈值包括：
i)根据图像各个像素的分布将其分割为多个区域，每个区域采用各自独立的阈值，或
ii)将图像中所有像素中最小的部分像素的平均值作为全局阈值。
7.一种彩色多普勒血流图像降噪***，其特征在于，包括：血流处理单元、扫描变换单元、实现上述权利要求1~6中任一所述方法的彩色多普勒血流图像降噪模块，其中：彩色多普勒血流图像降噪模块设置于血流处理单元和扫描变换单元之间，对血流处理单元输出的速度信号图像进行进一步的降噪处理；
所述的彩色多普勒血流图像降噪模块包括：移动窗处理单元、方差更新单元和噪声判断单元，其中：移动窗处理单元从血流处理单元输出的血流速度信号图中循环截取图像块并输出至方差更新单元，方差更新单元将计算得到的图像块的对角位移方差输出至噪声判断单元，噪声判断单元将判断结果反馈至移动窗处理单元并生成更新后的血流速度信号图。
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