CN113397588A - 弹性成像方法、装置及医疗设备 - Google Patents

弹性成像方法、装置及医疗设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及弹性成像方法、装置及医疗设备，方法包括获取多帧图像数据；从多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据；每组帧对图像数据包括预设数量的帧对图像数据；对多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据；对目标帧对图像数据进行弹性计算得到弹性计算结果，并对弹性计算结果进行存储；基于存储的弹性计算结果形成弹性图像。通过对获取到的多帧图像数据进行帧对构造，为后续的帧对图像数据的筛选提供了丰富的选择性，降低了对操作手法的依赖；且在弹性计算计算之前对形成的多组帧对图像数据进行筛选，以避免冗余图像数据的计算，提高了弹性图像的出图效率。

Description

弹性成像方法、装置及医疗设备
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及弹性成像方法、装置及医疗设备。
背景技术
按压式弹性成像又称为准静态弹性成像，它可以定性的区分出具有不同硬度的组织。该方法主要是通过手持超声换能器对目标组织施加压力，具有不同硬度的组织在相同的压力情况下会发生不同的形变。通过对提取的按压前和按压后的两帧数据进行分析，可以将这种不同形变的差异信息提取出来，并以不同的应变值来表征这种差异；接着对不同的应变值进行伪彩映射并成像出来，与组织B图像进行融合得到最终显示的弹性图像，即实现了弹性成像。
该弹性成像方法简单易行，但也存在一定的局限性：其非常依赖于操作手法，按压的力度和频率都有一定要求，按压力度即不能过大，也不能过小。按压力度过大会导致两帧数据失相关，无法计算出正确的应变信息；按压力度过小，导致应变信息数据信噪比过低，同样会造成弹性计算失败。因此，该方法由于依赖于操作手法，若按压力度和频率选择不当，将会导致弹性成像的出图率较低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种弹性成像方法、装置及医疗设备，以解决现有弹性成像的出图率较低问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种弹性成像方法，包括：
获取多帧图像数据；
从所述多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据；其中，每组帧对图像数据包括所述预设数量的帧对图像数据；
对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据；
对所述目标帧对图像数据进行弹性计算得到弹性计算结果，并对所述弹性计算结果进行存储；
基于存储的弹性计算结果形成弹性图像。
本发明实施例提供的弹性成像方法，通过对获取到的多帧图像数据进行帧对构造，为后续的帧对图像数据的筛选提供了丰富的选择性，在一定程度上降低了对操作手法的依赖；且在弹性计算计算之前对形成的多组帧对图像数据进行筛选，以避免冗余图像数据的计算，提高了弹性图像的出图效率。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述从所述多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据，包括：
将所述多帧图像数据按照时间顺序存储在预设空间内；
从所述预设空间内的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成一组帧对图像数据；
获取新的图像数据帧；
将所述新的图像数据帧存入所述预设空间，并删除所述首帧图像数据更新所述预设空间，以形成所述多组帧对图像数据。
本发明实施例提供的弹性成像方法，通过将获取到的多帧图像数据顺序存储在预设空间内并进行帧对构造，再将新获得的图像数据帧顺序存储在预设空间内，替换掉预设空间内的首帧图像数据，以利用预设空间内的图像数据进行多组帧对图像数据的构造，为后续的筛选提供了丰富的帧对图像数据。
结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据，包括：
利用所述多组帧对图像数据中的第一图像数据以及第二图像数据，计算每个所述帧对图像数据对应的位移数据矩阵；
根据每个所述帧对图像数据对应的所述位移数据矩阵，对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据。
本发明实施例提供的弹性成像方法，通过对多组帧对图像数据中的每个帧对图像数据分别计算位移数据矩阵，利用计算得出的位移数据矩阵对多组帧对图像数据进行筛选，即在弹性计算之前先利用位移数据矩阵筛选掉一部分帧对图像数据，以减少后续的弹性计算量，提高弹性图像的出图率。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述根据每个所述帧对图像数据对应的所述位移数据矩阵，对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据，包括：
从所述位移数据矩阵中提取沿深度方向的位移曲线的第一拟合参数，和/或，从所述位移数据矩阵中提取沿水平方向的位移曲线的第二拟合参数；
基于所述第一拟合参数和/或所述第二拟合参数对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据。
结合第一方面第三实施方式，在第一方面第四实施方式中，所述第一拟合参数包括第一拟合斜率以及第一拟合度，所述第二拟合参数包括第二拟合度；其中，所述基于所述第一拟合参数和所述第二拟合参数对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据，包括：
在所述多组帧对图像数据中，判断是否存在满足预设条件的帧对图像数据；其中，所述预设条件为所述第一拟合斜率位于预设斜率范围之间，且所述第一拟合度大于或等于第一拟合阈值，且所述第二拟合度大于或等于第二拟合阈值；
当存在满足所述预设条件的帧对图像数据时，从满足所述预设条件的帧对图像数据中，筛选最接近目标阈值的所述第一拟合斜率对应的帧对图像数据，得到所述目标帧对图像数据。
本发明实施例提供的弹性成像方法，由于对组织施加按压力会引起组织发生形变，即会产生一个相对位移变化量，即每个帧对图像对应的位移数据矩阵，该位移数据矩阵沿深度方向的位移曲线应该是单调递增的曲线，对其进行拟合得到的第一拟合斜率一定程度上反映了对组织施加压力的大小程度，压力越大，位移变化越大，所得斜率也相对变大，反之亦然。拟合度大小在一定程度上反映了所提取的振动位移信号沿深度方向的质量，拟合度越高，说明所提取的位移信号越好，反之亦然；该位移数据矩阵沿水平方向的位移曲线应该是缓慢变化的曲线，对该曲线进行拟合得到的第二拟合度在一定程度上反映了所提取的振动位移信号沿水平方向的质量，拟合度越高，说明数据的连续性越好，同时大概率表明位移信息计算结果越准确。
结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述基于所述第一拟合参数和所述第二拟合参数对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据，还包括：
当不存在满足所述预设条件的帧对图像数据时，判断不满足所述预设条件的数量是否超出预设值；
当不满足所述预设条件的数量没有超出预设值时，提取上一次的目标帧对图像数据，以作为当前的目标帧对图像数据。
本发明实施例提供的弹性成像方法，通过对不满足预设条件的次数进行统计，可以得出所获得的图像数据的质量。
结合第一方面第四实施方式，在第一方面第六实施方式中，所述从所述位移数据矩阵中提取位移曲线沿深度方向的第一拟合参数，包括：
对所述位移数据矩阵的每行数据求和取平均，得到所述沿深度方向的位移曲线；
对所述沿深度方向的位移曲线进行拟合，得到所述第一拟合斜率以及第一拟合度；
和/或，
所述从所述位移数据矩阵中提取沿水平方向的位移曲线的第二拟合参数，包括：
对所述位移数据矩阵的每列数据求和取平均，得到所述沿水平方向的位移曲线；
对所述沿水平方向的位移曲线进行拟合，得到所述第二拟合度。
本发明实施例提供的弹性成像方法，由于行数据以及列数据分别对应于深度方向以及水平方向，那么通过对位移数据矩阵分别进行行数据的处理以及列数据的处理，可以快速地得到对应的拟合参数。
结合第一方面，或第一方面第一实施方式至第六实施方式中任一项，在第一方面第七实施方式中，所述基于存储的弹性计算结果形成弹性图像，包括：
对存储的弹性计算结果进行加权求和，得到所述弹性图像。
本发明实施例提供的弹性成像方法，对存储的弹性计算结果进行复合处理得到最终的弹性图像，既避免了由于按压存在较大差异而导致连续各帧弹性图像出现明显跳变的问题，又保证了弹性图像的稳定输出。
根据第二方面，本发明实施例还提供了一种弹性成像装置，包括：
获取模块，用于获取多帧图像数据；
帧对构造模块，用于从所述多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据；其中，每组帧对图像数据包括所述预设数量的帧对图像数据；
筛选模块，用于对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据；
弹性计算模块，用于对所述目标帧对图像数据进行弹性计算得到多个弹性计算结果，并对所述弹性计算结果进行存储；
弹性图像形成模块，用于基于存储的弹性计算结果形成弹性图像。
本发明实施例提供的弹性成像装置，通过对获取到的多帧图像数据进行帧对构造，为后续的帧对图像数据的筛选提供了丰富的选择性，在一定程度上降低了对操作手法的依赖；且在弹性计算计算之前对形成的多组帧对图像数据进行筛选，以避免冗余图像数据的计算，提高了弹性图像的出图效率。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种医疗设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的弹性成像方法。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或者第一方面的任意一种实施方式中所述的弹性成像方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明实施例中超声弹性成像***的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的弹性成像方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的弹性成像方法的流程图；
图4是根据本发明实施例的帧对构造的原理示意图；
图5是根据本发明实施例的弹性成像方法的流程图；
图6a是根据本发明实施例的沿深度方向的位移曲线的拟合示意图；
图6b是根据本发明实施例的沿水平方向的位移曲线的拟合示意图；
图7是根据本发明实施例的帧对筛选的流程图；
图8是根据本发明实施例的多个弹性结果复合的示意图；
图9是根据本发明实施例的弹性成像装置的结构框图；
图10是本发明实施例提供的医疗设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示出了本发明一种可选的超声弹性成像***的结构示意图，如图1所示，该超声弹性成像***包括超声换能器101以及医疗设备。其中，医疗设备从硬件角度出发，包括处理器以及显示器；从软件功能角度对处理器所执行的软件程序进行划分，可以划分为信号采集单元102、信号处理单元103、B图信号处理单元104、弹性处理单元105以及融合单元106。
具体地，超声换能器101发射一定频率的超声波，经过一定时间的延迟后，由组织反射回来的声波信号被信号采集单元102所接收；接收的回波信号通过信号预处理单元103进行信号预处理。其中，信号预处理包括波束合成处理、信号放大、模数转换、信号检波、正交解调等，得到包含有相位信息的正交信号，该正交信号被送往两个并行处理单元，即B图处理单元104和弹性处理单元105。所述的正交信号被B图处理单元104处理后形成灰色超声图像，所述的正交信号被弹性处理单元105处理后形成弹性图像，然后经过融合单元106得到弹性图，最后将弹性图送往显示单元107进行显示。
当然，本发明的保护范围并不限于此。例如，医疗设备的处理器可以是仅仅用于实现弹性处理单元104的功能，其他的处理单元(即，信号采集单元102、信号处理单元103、B图信号处理单元104以及融合单元106)可以采用其他至少一个电子设备实现等等。具体可以根据实际情况进行相应的设置。
根据本发明实施例，提供了一种弹性成像方法的实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机***中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
在本实施例中提供了一种弹性成像方法，可用于上述的医疗设备，图2是根据本发明实施例的弹性成像方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
S11，获取多帧图像数据。
所述的多帧图像数据可以是医疗设备直接从超声换能器处获取到，并进行信号预处理后得到的多帧图像数据；也可以是医疗设备从其他电子设备处获取到的对采集超声图像数据进行信号预处理后得到的等等。在此对多帧图像数据的来源并不做任何限制。
其中，如图1所示，信号采集单元102是以一定的采样频率对超声回波信号进行采集的，因此医疗设备所获取到的图像数据是连续的图像数据。医疗设备在获取到图像数据之后将其存储在预设空间内，当预设空间内存储有多帧图像数据之后，进行后续的帧对构造；在预设空间内的图像数据是按照时间顺序进行存储的。至于预设空间内所存储的多帧图像数据的数量可以根据实际情况进行相应的设置，在此并不做任何限定。
S12，从多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据。
其中，每组帧对图像数据包括预设数量的帧对图像数据。
医疗设备的预设空间内存储有多帧图像数据，且医疗设备在获取到新的图像数据之后将其存入该预设空间内以保证预设空间内存储的多帧图像数据都是实时采集到的图像数据。
例如，医疗设备可以从预设空间内提取出首帧图像数据以及与其相邻的预设数量的图像数据，再分别利用首帧图像数据与相邻的各个图像数据组成一组帧对图像数据。随着医疗设备不断获取到新的图像数据，就会对预设空间内的图像数据进行更新，那么医疗设备利用不断更新的预设空间就可以形成多组帧对图像数据。
所述的帧对图像数据由第一图像数据以及第二图像数据组成，其中，第一图像数据为多帧图像数据中的首帧图像数据，可以将第一图像数据看作是压缩前的图像数据，将第二图像数据看作是压缩后的图像数据。
其中，预设数量k与压缩周期相关，即可以将预设数量设置为压缩前数据与压缩后数据的最大间隔。k的大小与用户按压的频率以及医疗设备的帧率相关，当用户按压过快或者医疗设备帧率过高时，预设数量k也需要设定的越大，反之亦然。例如，在实际进行弹性成像之前，先对用户的按压频率的进行检测，利用检测到的按压频率以及医疗设备的帧率从预设的数据表中进行预设数量的查询，以获得与用户的按压频率以及医疗设备的帧率对应的预设数量。所述的数据表为事先建立的预设数量与用户按压频率以及医疗设备的帧率之间的对应关系。
具体将在下文中对该步骤进行详细描述。
S13，对多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据。
医疗设备在得到多组帧对图像数据之后，对多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据。其中，目标帧对图像数据可以是当前多组帧对图像数据中的帧对图像数据，也可以是上一次对多组帧对图像数据进行筛选得到的目标帧对图像数据等等。
其中，每个帧对图像数据由两个图像数据组成，一个代表的是压缩前的图像数据，另一个代表的是压缩后的图像数据，由于用户的按压的频率以及按压力度是不稳定的，那么压缩前的图像数据与压缩后的图像数据之间的相对位移可以认为是在一定的阈值范围内的，因此，可以对多组帧对图像数据中的每个帧对图像数据内的两个图像数据进行距离的计算，得到相对位移；再判断计算得到的相对位移是否在阈值范围内，当计算得到的相对位移在阈值范围内时，确定该帧对图像数据为目标帧对图像数据。当然，也可以采用其他方式进行筛选，具体将在下文中进行详细描述。
S14，对目标帧对图像数据进行弹性计算，得到弹性计算结果，并对弹性计算结果进行存储。
医疗设备在得到目标帧对图像数据之后，对其进行弹性计算，对应地得到弹性计算结果，并对弹性计算结果进行存储。此处的弹性计算方法可以根据实际情况进行相应的选择，在此并不做任何限制。
S15，基于存储的弹性计算结果形成弹性图像。
医疗设备在得到弹性计算结果之后，可以计算存储的弹性计算结果的平均值，以形成弹性图像；也可以对存储的弹性计算结果进行加权求和，形成所述的弹性图像；但是本发明的保护范围并不限于上述的两种方法，也可以为其他方法，在此并不做任何限制。
需要说明的是，医疗设备是循环执行上述S12-S15的，其中，每执行一次S14会在存储区间内增加一个弹性计算结果，利用存储的弹性计算结果形成弹性图像。例如，在第一次执行S14之后，存储区间内有一个弹性计算结果，那么医疗设备就利用该弹性计算结果形成弹性图像；在第二次执行S14之后，存储区间内有两个弹性计算结果，那么医疗设备就利用两个弹性计算结果形成弹性图像，依次类推。当所得到的弹性计算结果存满存储区间时，下一次得到的弹性计算结果就会替换掉最早得到的弹性计算结果，以对存储区间进行更新。其中，关于存储区间的大小可以根据实际情况进行设置(具体将在下文中进行详细描述)，以增加图像输出的稳定性。
本实施例提供的弹性成像方法，通过对获取到的多帧图像数据进行帧对构造，为后续的帧对图像数据的筛选提供了丰富的选择性，在一定程度上降低了对操作手法的依赖；且在弹性计算计算之前对形成的多组帧对图像数据进行筛选，以避免冗余图像数据的计算，提高了弹性图像的出图效率。
在本实施例中提供了一种弹性成像方法，可用于上述的医疗设备，图3是根据本发明实施例的弹性成像方法的流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：
S21，获取多帧图像数据。
详细请参见图2所示实施例的S11，在此不再赘述。
S22，从多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据。
其中，每组帧对图像数据包括预设数量的帧对图像数据。
医疗设备在获取到图像数据之后，将其顺序存储在预设空间内；且在获取到新的图像数据帧之后，对预设空间进行更新，以构建多组帧对图像数据。具体地，上述S22包括如下步骤：
S221，将多帧图像数据按照时间顺序存储在预设空间内。
例如，预设空间内可以存储M帧图像数据，医疗设备按照时间顺序将获取到的图像数据依次存储在预设空间内。其中，预设空间的长度可以根据实际情况进行具体的设置，在此并不做任何限制。
S222，从预设空间内的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成一组帧对图像数据。
预设空间内存储M帧图像数据，预设数量为k。请参见图4，图4示出了帧对构造的原理。假设多帧图像数据为M帧，F(i)为第i帧图像数据，k为预设数量，将F(i)设定为压缩前的图像数据，随后的连续k帧设定为压缩后的图像数据，即构造了一组帧对图像数据，该组帧对图像数据中具有k个帧对图像数据。
如图4所示，F(i)为预设空间内的首帧图像数据，F(i)与F(i+1)组成第1对帧对图像数据，……，F(i)与F(i+k-1)组成第(k-1)对帧对图像数据，F(i)与F(i+k)组成第k对帧对图像数据；将上述第1对帧对图像数据至第k对帧对图像数据称之为一组帧对图像数据。
S223，获取新的图像数据帧。
S224，将新的图像数据帧存入所述预设空间，并删除首帧图像数据更新预设空间，以形成多组帧对图像数据。
依次类推，每更新一帧图像数据时，将新获得的图像数据帧存入预设空间，并将预设空间内的首帧图像数据删除，得到更新后的预设空间。此时，医疗设备将S222中所述的首帧图像数据的下一帧图像数据设定为压缩前的数据，随后的k帧图像数据设为压缩后的图像数据，同样可以构造一组帧对图像数据。k的大小与用户按压的频率以及***的帧率相关，当用户按压过快或者***帧率过高时，连续帧数k也需要设定的越大，反之亦然。
由于压缩前的图像数据与压缩后的图像数据之间的最大间隔为k，可以认为预设空间内的前M-k帧图像数据为压缩前的图像数据，那么：
当第1帧图像数据作为压缩前的图像数据时，形成第1组帧对图像数据，该组帧对图像数据具有k对帧对图像数据；
当第2帧图像数据作为压缩前的图像数据时，形成第2组帧对图像数据，该组帧对图像数据具有k对帧对图像数据；
……
当第(M-k-1)帧图像数据作为压缩前的图像数据时，形成第(M-k)组帧对图像数据，该组帧对图像数据具有k对帧对图像数据。
因此，当数据存储空间的数据量达到M帧时，则一共可以构造出(M-k)*k组帧对，即有(M-k)帧作为按压前的数据。
需要说明的是，医疗设备可以在预设空间内存满M帧图像数据之后，才开始帧对构造处理；由于压缩前的图像数据与压缩后的图像数据之间的最大间隔为k，那么医疗设备也可以在预设空间内存储有K+1帧图像数据之后，就开始进行帧对构造处理。在下文的描述中，以预设空间内存满M帧图像数据之后才进行帧对构造处理为例进行详细描述。
具体地，以M＝7，k＝3为例，请参见表1。
表1帧对图像数据构造
Figure BDA0002413151640000111
Figure BDA0002413151640000121
如表1所述，其中，表1中的第一行用于表示预设空间的按照时间顺序存储的图像数据的帧序号。第1行所表示的图像数据依次为F(1)-F(7)，当医疗设备获取到F(8)之后，将F(1)删除并将F(8)存入预设空间的第7帧处，此时F(2)为预设空间内的首帧图像数据，依次类推。其中，如上文所述预设空间内的前M-k帧图像数据为压缩前的图像数据，那么就可以将F(1)-F(4)对应的图像数据分别看作压缩前的图像数据，进行帧对构造处理。
请结合表1，所构造出的帧对图像数据如表2所示：
表2帧对图像数据构造
组数 压缩前的图像数据 帧对图像数据
1 F(1) F(1)与F(2)、F(1)与F(3)、F(1)与F(4)
2 F(2) F(2)与F(3)、F(2)与F(4)、F(2)与F(5)
3 F(3) F(3)与F(4)、F(3)与F(5)、F(3)与F(6)
4 F(4) F(4)与F(5)、F(4)与F(6)、F(4)与F(7)
因此，由表2可知，预设空间内的M帧图像数据一共可以形成M-K组帧对图像数据，每组帧对图像数据具有K对帧对图像数据，因此，M帧图像数据总共可以形成(M-k)*k对帧对图像数据。以上述的M＝7，k＝3为例，7帧图像数据总共可以形成12对帧对图像数据。
请再次结合表1，当医疗设备获取到F(11)之后，下一次多组帧对图像数据的构造就可以利用F(2)-F(5)作为压缩前的图像数据进行，由于以F(2)-F(4)作为压缩前的图像数据已经在当前帧对图像数据的构造中形成了帧对图像数据，那么下一次帧对图像数据的构造中仅需要处理以F(5)作为压缩前的图像数据，因此下一次帧对图像数据的构造仅需要处理k对帧对图像数据，同样可以形成(M-k)*k对帧对图像数据。
在本实施例中，医疗设备在有限的预设空间(M帧)内，设定多帧图像数据作为压缩前的图像数据，降低了首帧数据错误的风险，另外每次只需要计算k对数据的评判指标，却可以提供(M-k)*k对帧对用于筛选，不仅兼顾了帧对的有效性，而且保证了算法的实时性处理，从很大程度上提升了弹性成像的出图率。
S23，对多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据。
详细请参见图2所示实施例的S13，在此不再赘述。
S24，对目标帧对图像数据进行弹性计算得到弹性计算结果，并对弹性计算结果进行存储。
详细请参见图2所示实施例的S14，在此不再赘述。
S25，基于存储的弹性计算结果形成弹性图像。
详细请参见图2所示实施例的S15，在此不再赘述。
本实施例提供的弹性成像方法，通过将获取到的多帧图像数据顺序存储在预设空间内并进行帧对构造，再将新获得的图像数据帧顺序存储在预设空间内，替换掉预设空间内的首帧图像数据，以利用预设空间内的图像数据进行多组帧对图像数据的构造，为后续的筛选提供了丰富的帧对图像数据。
在本实施例中提供了一种弹性成像方法，可用于上述的医疗设备，图5是根据本发明实施例的弹性成像方法的流程图，如图5所示，该流程包括如下步骤：
S31，获取多帧图像数据。
详细请参见图3所示实施例的S21，在此不再赘述。
S32，从多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据。
其中，每组帧对图像数据包括预设数量的帧对图像数据。
详细请参见图3所示实施例的S22，在此不再赘述。
S33，对多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据。
医疗设备在S32中形成多组帧对图像数据之后，对其进行筛选。
具体地，上述S33包括如下步骤：
S331，利用多组帧对图像数据中的每个帧对图像数据的第一图像数据以及第二图像数据，计算每个帧对图像数据对应的位移数据矩阵。
医疗设备对多组帧对图像数据进行筛选，每个帧对图像数据由第一图像数据以及第二图像数据组成，其中，所述的第一图像数据为上文所述压缩前的图像数据，所述的第二图像数据为上文所述压缩后的图像数据。医疗设备利用第一图像数据以及第二图像数据计算该帧对图像数据对应的M*N的位移数据矩阵。其中，M*N为采集到的图像数据的大小。
例如，第一图像数据表示为：Z1＝I1+iQ1，第二图像数据表示为：Z2＝I2+iQ2；
对第一图像数据以及第二图像数据进行共轭相乘的操作：
ZMxN＝Z1*conj(Z2)；
式中，conj为取共轭操作，ZMxN为M行N列的复数矩阵，包含与位移信息相关的相位信息。通过提取相位信息即可快速计算出位移信息，该过程可以表达为：
Figure BDA0002413151640000141
式中，Phase(ZMxN)是对复数矩阵ZMxN提取相位信息操作；c为声速1540m/s；f0为发射超声波中心频率；DispMxN为位移数据矩阵。
S332，根据每个帧对图像数据对应的位移数据矩阵，对多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据。
如上文所示，每对帧对图像数据在S331中已经得到对应的位移数据矩阵DispMxN。因此，对于多组帧对图像数据而言，医疗设备就可以利用与k对帧对图像数据一一对应的k个位移数据矩阵，对帧对图像数据进行筛选。
具体地，上述S332可以包括如下步骤：
(1)从位移数据矩阵中提取沿深度方向的位移曲线的第一拟合参数，和/或，从位移数据矩阵中提取沿水平方向的位移曲线的第二拟合参数。
其中，所述第一拟合参数包括第一拟合斜率以及第一拟合度，所述第二拟合参数包括第二拟合度。
医疗设备可以仅利用深度方向的位移曲线的第一拟合参数对每组帧对图像数据进行筛选，也可以仅利用水平方向的位移曲线的第二拟合参数对每组帧对图像数据进行筛选，或者将深度方向的位移曲线与水平方向的位移曲线结合，对每组帧对图像数据进行筛选。
具体地，当医疗设备需要利用深度方向的位移曲线的第一拟合参数对每组帧对图像数据进行筛选时，医疗设备对每对帧对图像数据对应的位移数据矩阵的每行数据求和取平均，得到该帧对图像数据沿深度方向的位移曲线，如图6a所示；再对沿深度方向的位移曲线进行拟合，得到第一拟合斜率kaxial以及第一拟合度Raxial。其中，医疗设备可以对沿深度方向的位移曲线进行线性拟合，得到第一拟合斜率kaxial以及第一拟合度Raxial。
当医疗设备需要利用水平方向的位移曲线的第二拟合参数对帧对图像数据进行筛选时，医疗设备对每个帧对图像数据对应的位移数据矩阵的每列数据求和取平均，得到该帧对图像数据沿水平方向的位移曲线，如图6b所示；再对沿水平方向的位移曲线进行拟合，得到第二拟合度Rlateral。其中，医疗设备可以对沿水平方向的位移曲线进行二次拟合或多次拟合，得到第二拟合度Rlateral。
理想情况下，对组织施加按压力，会引起组织发生形变，即会产生一个相对位移变化量，该位移信息沿深度方向应该是单调递增的曲线，对该曲线进行线性拟合，拟合所得的斜率一定程度上反映了对组织施加压力的大小程度，压力越大，位移变化越大，所得斜率也相对变大，反之亦然。拟合度大小在一定程度上反映了所提取的振动位移信号沿深度方向的质量，拟合度越高，说明所提取的位移信号越好，反之亦然；另外该位移信息沿水平方向应该是缓慢变化的曲线，对该曲线进行二次曲线拟合，对应的拟合度在一定程度上反映了所提取的振动位移信号沿水平方向的质量，拟合度越高，说明数据的连续性越好，同时大概率表明位移信息计算结果越准确。
(2)基于第一拟合参数和/或第二拟合参数对多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据。
医疗设备在得到多组帧对图像数据中每个帧对图像数据对应的第一拟合参数和/或第二拟合参数之后，利用各个帧对图像数据对应的第一拟合参数和/或第二拟合参数进行帧对图像数据的筛选，得到目标帧对图像数据。
具体地，如图7所示，包括如下步骤：
(2.1)在多组帧对图像数据中，判断是否存在满足预设条件的帧对图像数据。其中，所述预设条件为所述第一拟合斜率位于预设斜率范围之间，且所述第一拟合度大于或等于第一拟合阈值，且所述第二拟合度大于或等于第二拟合阈值。
当存在满足所述预设条件的帧对图像数据时，执行S2.2；否则，执行S2.3。
弹性成像依赖于用户的操作，按压力度既不能过大也不能过小，也就要求第一拟合斜率kaxial应该处于一个合理的区间范围之内。若***预设最大斜率为kmax，最小斜率为kmin，则kaxial应满足：kmin≤kaxial≤kmax。第一拟合度Raxial表征了提取的位移信号沿深度方向的质量，若***预设深度方向第一拟合阈值为Raxial_min，则Raxial应满足：Raxial≥Raxial_min。第二拟合度Rlateral表征了提取的位移信号沿水平方向的质量，若***预设水平方向第二拟合阈值为Rlateral_min，则Rlateral应满足：Rlateral≥Rlateral_min。
因此，上述的满足预设条件的帧对图像数据对应的拟合参数可以表示为：
Figure BDA0002413151640000161
(2.2)从满足预设条件的帧对图像数据中，筛选最接近目标阈值的所述第一拟合斜率对应的帧对图像数据，得到目标帧对图像数据。
当某组帧对图像数据中存在满足预设条件的至少一对帧对图像数据时，从中选择一对第一拟合斜率最接近目标阈值kbest的帧对图像数据，将其作为目标帧对图像数据。
(2.3)判断不满足预设条件的数量是否超出预设值。
如果多组帧对图像数据中均不存在满足预设条件的帧对图像数据时，则通过计数器count进行计数，计数器用于对形成弹性图像的整个过程中不满足预设条件的数量进行统计。其中，在医疗设备中会设置预设值，即为Q。
当不满足所述预设条件的数量没有超出预设值时，即，count≤Q时执行(2.4)；否则，执行(2.5)。
(2.4)提取上一次的目标帧对图像数据，以作为当前的目标帧对图像数据。
若在当前的多组帧对图像数据中没有满足预设条件的帧对图像数据，则医疗设备会提取上一次的目标帧对图像数据，将其作为当前的目标帧对图像数据。
(2.5)输出空载的弹性结果，或不显示。
若在整个弹性成像的过程中，计数器count的值超出预设值时，表示该次弹性成像失败，可以输出空载的弹性结果，或者不显示。
S34，对目标帧对图像数据进行弹性计算得到弹性计算结果，并对弹性计算结果进行存储。
详细请参见图3所示实施例的S24，在此不再赘述。
S35，基于存储的弹性计算结果形成弹性图像。
医疗设备利用存储的弹性结果进行复合处理，得到最终输出显示的弹性图。具体地，若存储的弹性结果有多个，那么医疗设备对多个弹性计算结果进行加权求和，得到弹性图像。如图8所示，假设选取的多个弹性计算结果分别表示为：E(i-n+1)、E(i-n+2)、…、E(n)，对应的系数为a(1)，a(2)…a(n)，那么，第i帧复合的结果out(i)为：
out(i)＝a(1)*E(i-k+1)+a(2)*E(i-k+2)+...+a(k)*E(i)
其中，i表示当前帧的编号，out为弹性复合的结果，n可由***调节指定，用来确定复合的范围，加权系数a的分配可以是平均加权、以距离为变量的函数或者是以评判得分为依据的函数等。加权***的设置并不局限于上述设置。
在本实施例中，医疗设备是利用存储区间内已有的弹性计算结果形成弹性图像的，而不是等存储区间存满之后再形成弹性图像，能够保证弹性成像的实时性，增加了图像输出的稳定性。此外，在对存储区间的大小进行设置时，还需要考虑到弹性图像的更新速率，这是由于在存储区间存满之后是利用所有的弹性计算结果形成弹性图像的，若存储区间的大小过小，则会导致弹性图像的频繁更新，就会体现出闪烁的表象；若存储区间的大小过大，则由于弹性计算结果较多，利用较多的弹性计算结果形成弹性图像就会导致弹性成像具有较大的延时。
本实施例提供的弹性成像方法，通过对多组帧对图像数据中的每个帧对图像数据分别计算位移数据矩阵，利用计算得出的位移数据矩阵对多组帧对图像数据进行筛选，即在弹性计算之前先利用位移数据矩阵筛选掉一部分帧对图像数据，以减少后续的弹性计算量，提高弹性图像的出图率；并且对计算后得到的弹性计算结果进行复合处理，避免了当按压存在较大差异时，而导致连续弹性图像的明显跳变，保证了弹性图像的稳定输出。
本发明实施例所述的弹性成像方法，首先对获取到的多帧图像数据进行帧对构造，能够在有限的存储空间内，构造出多种帧对图像数据的组合，为后续的帧对图像数据的筛选提供了丰富的选择性，一定程度上降低了对操作手法的依赖。另外，该发明实施还提供了一个有效的筛选准则，能够以较少的计算量从多帧图像数据中筛选出合适的一对帧对图像数据，该过程提高了临床操作的实时性；对筛选出的帧对图像数据做高精度的弹性计算，提高了弹性成像的准确性，；最后，对多帧高精度弹性计算结果再做复合处理，进一步确保弹性图像输出的稳定性。本发明实施例中所述的弹性成像方法，不仅减少了对操作手法的依赖，而且保证了实时获取高质量的弹性结果，提高了弹性成像的出图率。
在本实施例中还提供了一种弹性成像装置，该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
本实施例提供一种弹性成像装置，如图9所示，包括：
获取模块41，用于获取多帧图像数据；
帧对构造模块42，用于从所述多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据；其中，每组帧对图像数据包括所述预设数量的帧对图像数据；
筛选模块43，用于对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据；
弹性计算模块44，用于对所述目标帧对图像数据进行弹性计算得到弹性计算结果，并对所述弹性计算结果进行存储；
弹性图像形成模块45，用于基于存储的弹性计算结果形成弹性图像。
本实施例提供的弹性成像装置，通过对获取到的多帧图像数据进行帧对构造，为后续的帧对图像数据的筛选提供了丰富的选择性，在一定程度上降低了对操作手法的依赖；且在弹性计算计算之前对形成的多组帧对图像数据进行筛选，以避免冗余图像数据的计算，提高了弹性图像的出图效率。
本实施例中的弹性成像装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。
上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种医疗设备，具有上述图9所示的弹性成像装置。
请参阅图10，图10是本发明可选实施例提供的一种医疗设备的结构示意图，如图10所示，该医疗设备可以包括：至少一个处理器51，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口53，存储器54，至少一个通信总线52。其中，通信总线52用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口53可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口53还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器54可以是高速RAM存储器(Random Access Memory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器54可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器51的存储装置。其中处理器51可以结合图9所描述的装置，存储器54中存储应用程序，且处理器51调用存储器54中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。
其中，通信总线52可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线52可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图10中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器54可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器54还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器51可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器51还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器54还用于存储程序指令。处理器51可以调用程序指令，实现如本申请图2、图3以及图5实施例中所示的弹性成像方法。
本发明实施例还提供了一种非暂态计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的弹性成像方法。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (11)

1.一种弹性成像方法，其特征在于，包括：
获取多帧图像数据；
从所述多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据；其中，每组帧对图像数据包括所述预设数量的帧对图像数据；
对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据；
对所述目标帧对图像数据进行弹性计算得到弹性计算结果，并对所述弹性计算结果进行存储；
基于存储的弹性计算结果形成弹性图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据，包括：
将所述多帧图像数据按照时间顺序存储在预设空间内；
从所述预设空间内的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成一组帧对图像数据；
获取新的图像数据帧；
将所述新的图像数据帧存入所述预设空间，并删除所述首帧图像数据更新所述预设空间，以形成所述多组帧对图像数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据，包括：
利用所述多组帧对图像数据中的每个所述帧对图像数据的第一图像数据以及第二图像数据，计算每个所述帧对图像数据对应的位移数据矩阵；
根据每个所述帧对图像数据对应的所述位移数据矩阵，对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述帧对图像数据对应的所述位移数据矩阵，对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据，包括：
从所述位移数据矩阵中提取沿深度方向的位移曲线的第一拟合参数，和/或，从所述位移数据矩阵中提取沿水平方向的位移曲线的第二拟合参数；
基于所述第一拟合参数和/或所述第二拟合参数对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一拟合参数包括第一拟合斜率以及第一拟合度，所述第二拟合参数包括第二拟合度；其中，所述基于所述第一拟合参数和所述第二拟合参数对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据，包括：
在所述多组帧对图像数据中，判断是否存在满足预设条件的帧对图像数据；其中，所述预设条件为所述第一拟合斜率位于预设斜率范围之间，且所述第一拟合度大于或等于第一拟合阈值，且所述第二拟合度大于或等于第二拟合阈值；
当存在满足所述预设条件的帧对图像数据时，从满足所述预设条件的帧对图像数据中，筛选最接近目标阈值的所述第一拟合斜率对应的帧对图像数据，得到所述目标帧对图像数据。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一拟合参数和所述第二拟合参数对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到所述目标帧对图像数据，还包括：
当不存在满足所述预设条件的帧对图像数据时，判断不满足所述预设条件的数量是否超出预设值；
当不满足所述预设条件的数量没有超出预设值时，提取上一次的目标帧对图像数据，以作为当前的目标帧对图像数据。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述从所述位移数据矩阵中提取位移曲线沿深度方向的第一拟合参数，包括：
对所述位移数据矩阵的每行数据求和取平均，得到所述沿深度方向的位移曲线；
对所述沿深度方向的位移曲线进行拟合，得到所述第一拟合斜率以及第一拟合度；
和/或，
所述从所述位移数据矩阵中提取沿水平方向的位移曲线的第二拟合参数，包括：
对所述位移数据矩阵的每列数据求和取平均，得到所述沿水平方向的位移曲线；
对所述沿水平方向的位移曲线进行拟合，得到所述第二拟合度。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，所述基于存储的弹性计算结果形成弹性图像，包括：
对存储的弹性计算结果进行加权求和，得到所述弹性图像。
9.一种弹性成像装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取多帧图像数据；
帧对构造模块，用于从所述多帧图像数据的首帧图像数据开始，依次与相邻的预设数量的图像数据形成多组帧对图像数据；其中，每组帧对图像数据包括所述预设数量的帧对图像数据；
筛选模块，用于对所述多组帧对图像数据进行筛选，得到目标帧对图像数据；
弹性计算模块，用于对所述目标帧对图像数据进行弹性计算得到弹性计算结果，并对所述弹性计算结果进行存储；
弹性图像形成模块，用于基于存储的弹性计算结果形成弹性图像。
10.一种医疗设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-8中任一项所述的弹性成像方法。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-8中任一项所述的弹性成像方法。
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