DE60302794T2

DE60302794T2 - Verfahren zur Bestimmung von Gewebedeformation und Gewebegeschwindigkeitsvektoren mittels Ultraschallbilddarstellung

Info

Publication number: DE60302794T2
Application number: DE60302794T
Authority: DE
Inventors: Gianni Pedrizzetti; Giovanni Tonti
Original assignee: Esaote SpA; Amid Srl
Current assignee: Amid Srl Rom/roma It; Bracco Imaging SpA; Esaote SpA
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2023-10-01
Also published as: US8029444B2; EP1520517B1; US20050070798A1; ES2252649T3; ATE312557T1; EP1520517A1; DE60302794D1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeitsvektoren von Gewebe sowie der Gewebedeformation, der richtungsbezogenen Dehnung und der Scherung mittels Daten der Ultraschalldiagnostik-Bildgebung, das folgende Verfahrensschritte umfaßt:
Erfassung der Ultraschallbildgebungsdaten eines Objekts durch das Senden von Ultraschallstrahlen auf das besagte Objekt und den Empfang der entsprechenden von dem besagten Objekt reflektierten Strahlen;
Festlegung einer bestimmten Anzahl von Referenzpunkten in einem Ultraschallbildfeld, das den durch Auswertung der reflektierten Ultraschallstrahlen erhaltenen Ultraschallbilddaten entspricht;
Bestimmung der Bewegungsrichtung und des Geschwindigkeitsvektors der besagten Referenzpunkte aus den Ultraschallbilddaten;
Beurteilung des Verformungszustands um die besagten Referenzpunkte herum aus den ermittelten Geschwindigkeitsdaten;
In vielen diagnostischen Auswertungen von Ultraschallbildern lassen sich Funktionsstörungen durch die quantitative Einschätzung der kinematischen Gewebeeigenschaften (Geschwindigkeit und Verformung) besser erkennen.
Ein Gebiet, in dem diese Art der Analyse besondere Bedeutung hat, ist die echokardiographische diagnostische Bildgebung. Auf diesem Gebiet ist für die Beurteilung der effektiven ventrikulären Funktion die Kenntnis zahlreicher Eigenschaften der ventrikulären Dynamik erforderlich.
Ein neueres Verfahren zur Geschwindigkeitsbeurteilung ist der so genannte Gewebedoppler, DTI genannt. Dieses Verfahren ermöglicht es, die Geschwindigkeit von Gewebe an allen Punkten in der ventrikulären Wand zu messen. Die Geschwindigkeitsmessung selbst liefert direkte Informationen zur Wandbewegung und hilft dabei, Störungen zu erkennen, die bei der Visualisierung im B-Mode nicht sofort erkennbar sind. Die Geschwindigkeit liefert sowohl Informationen über Starrkörperverschiebung als auch zu Kontraktion/Dehnung, wobei letzteres sofort mit der Herzmuskelaktivität in Beziehung gebracht wird. Die Nachbearbeitung der DTI-Geschwindigkeitsdaten ermöglicht die Auswertung zusätzlicher Größen, nämlich Dehnung und Dehnungsrate, die streng mit der regionalen Funktion verbunden sind. Die segmentäre Dehnung liefert eine direkte Beurteilung des Kontraktilitätsgrads des Myokards während der Systole, sowie dessen Entspannung während der ventrikulären Füllung.
Nichtsdestotrotz weist DTI einige Nachteile auf. Diese bestehen darin, daß das Verfahren Grenzen unterworfen ist. Die Geschwindigkeitsbeurteilung, und in einem noch größeren Maß, wenn Dehnungsrate und Dehnung beurteilt werden, erfordert eine höhere Bildfrequenz in Bezug auf die Mode-Bildgebung, da es sich bei der Geschwindigkeit um eine sich schneller ändernde Funktion handelt als bei der B-Mode-Verschiebung. Ein Dopplersignal erfordert zusätzliche Verarbeitung bezüglich des einfachen Echos.
Aufgrund der Tatsache, daß nur die Komponente der Geschwindigkeit an einer Scanlinie gemessen werden kann, unterliegt der Gewebedoppler außerdem einer intrinsischen Begrenzung. Diese Begrenzung hat mehrere Nachteile. Wenn sich das Gewebe in eine Richtung bewegt, die nicht auf die Scanlinie ausgerichtet ist, gibt die Dopplergeschwindigkeit nicht die tatsächliche Gewebekinematik wider. Es kann lediglich die Komponente der Dehnung und der Dehnungsrate an der Scanlinie ausgewertet werden, wobei nur eine reduzierte Sicht auf den lokalen Verformungszustand ermöglicht wird. Das beschränkt die Anwendung von DTI auf die anatomischen Stellen, die an einer Scanlinie ausgerichtet dargestellt werden können. In der Echokardiographie entspricht das im Wesentlichen der interventrikulären Wand und den Seitenwänden in apikaler Darstellung.
Ein Verfahren zur Analyse der Dehnungsrate in der Ultraschalldiagnostik-Bildgebung, bei dem das oben genannte DTI-Verfahren angewendet wird, ist im Dokument WO 02/45587 beschrieben. Entsprechend diesem Dokument wird die Analyse der Dehnungsrate für Ultraschallbilder durchgeführt, bei denen der räumliche Geschwindigkeitsgradient in Richtung der Gewebebewegung berechnet wird. Bei Ultraschallbildern des Herzens wird die Dehnungsrate in Richtung der Bewegung berechnet, die bei Bildern des Herzmuskels entweder auf der Ebene des Herzmuskels oder durch den Herzmuskel hindurch verläuft. Für eine Bildfolge eines Herzzyklus werden Angaben zur Dehnungsrate berechnet und für eine automatisch gezeichnete Kontur wie z. B. die Endokardkontur für den gesamten Herzzyklus angezeigt. Bei Anwendung des DTI-Verfahrens hat die Methode aus dem Dokument WO 02/45587 die gleichen Nachteile wie das DTI-Verfahren selbst. Desweiteren wird im Dokument WO 02/45587 das automatische Zeichnen einer Kontur und die schrittweise Nachverfolgung dieser Kontur während ihrer Bewegung beschrieben. Auf jeden Fall ist eine solche Methode, so wie alle anderen Methoden zur Konturenerkennung, die auf beliebigen Konturendefinitionen beruhen, nicht vollkommen zuverlässig und ist somit von einer geringen praktischen Anwendung im Bereich der klinischen Diagnose betroffen, da die abgebildeten Strukturen oft nicht einfach zu bestimmen sind.
Im Hinblick auf die Flüssigkeitsdynamik gibt es ein Verfahren zur Einschätzung des Geschwindigkeitsfelds, Particle Image Velocimetry (PIV) genannt. Nach dieser Methode wird eine Folge von Graustufenbildern auf einem beleuchteten Abschnitt mit Flüssigkeit, welche nicht schwimmende Mikropartikel enthält, erfaßt, um die Geschwindigkeit dieser Mikropartikel in der Bildfolge zu messen. Die Methode ist ein optisches Durchflussverfahren, und als ein solches basiert es auf der Voraussetzung der Helligkeitserhaltung. Gemäß dieser Voraussetzung wird ein Objekt (helle Stelle) ohne lokale Änderungen von einem Bild zum nächsten verschoben. Tatsächlich eignet sich PIV gut für die Bewegung von Flüssigkeiten, wo maßgebliche Verformungen stattfinden, und es wurde weitgehend bei der Messung von Wirbelströmung verwendet, wo es unter solchen Extrembedingungen, bei denen ein explizites Subjekt nicht klar erkennbar ist, eine hohe Zuverlässigkeit aufwies. Zum besseren Verständnis von PIV wird auf folgende Werke verwiesen: Adrian RJ, Particle-Image technique for experimental fluid mechanics Annu. Rev. Fluid Mech. 1991, 23; 261; Melling A, Tracer particles and seeding for particle image velocimetry Meas. Sci. Technol. 1997, 8, 1406. Singh A. Optic Flow Computation: A unified Perspective. Piscataway, NJ; IEEE Comput. Soc. Press, 1992; Barrow JL, Fleet DJ, Beuchermin S. Performance of optical flow techniques, International Journal of Computer Vision 1994, 12; 43-77; Hu H. Saga, T. Kobayashi, T. Taniguchi, N. Research on the vertical and turbulent structures in the lobed jet flow by using LIF and PIV. Meas.Sci. Technolo. 2000, 1; 698 and Browne P, Ramuzat A, Saxena R, Yoganathan AP.
Die Erfindung zielt auf die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bestimmung der Geschwindigkeitsvektoren von Gewebe sowie der Gewebedeformation, der richtungsbezogenen Dehnung und der Scherung mittels Daten der Ultraschalldiagnostik-Bildgebung, das keine Ultraschalldiagnostik-Bildgebung im Doppler-Mode erfassen muß und das die Nachteile der Geschwindigkeits- und Dehnungsbeurteilung, die ausgehend von der besagten Ultraschalldiagnostik-Bildgebung im Doppler-Mode durchgeführt wird, umgehen kann, und welches dabei noch eine zuverlässige und genaue Beurteilung des Geschwindigkeitsvektors und des Verformungstensors liefert.
Desweiteren zielt die Erfindung auf die Bereitstellung eines Verfahrens zur Bestimmung von Geschwindigkeitsvektoren und Dehnungsdaten, welches die Bestimmung der Geschwindigkeitskomponenten ermöglicht, die quer zur Scanlinie und allen unabhängigen Komponenten einer zweidimensionalen Dehnung liegen, welche aus der Längsdehnung an zwei orthogonalen Achsen, insbesondere entlang des Gewebes und durch die Dicke, und aus der Scherung bestehen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeitsvektoren von Gewebe und der Verformung mittels Daten der Ultraschalldiagnostik-Bildgebung folgende Verfahrensschritte:
Erfassung der Ultraschallbildgebungsdaten eines Objekts durch das Senden von Ultraschallstrahlen auf das besagte Objekt und den Empfang der entsprechenden von dem besagten Objekt reflektierten Strahlen;
Bestimmung von einer bestimmten Anzahl von Referenzpunkten in einem Ultraschallbildfeld, das den durch Auswertung der reflektierten Ultraschallstrahlen erhaltenen Ultraschallbildgebungsdaten entspricht;
Bestimmung der Bewegungsrichtung und des Geschwindigkeitsvektors der besagten Referenzpunkte aus den Daten der Ultraschallbildgebung;
Die Daten der Ultraschallbildgebung ergeben eine Abfolge mindestens zweier Bilder;
Die Bilddaten sind graustufige Echographiebilder im B-Mode;
Die Bewegungsgeschwindigkeit eines jeden Referenzpunkts zwischen zwei aufeinander folgenden B-Mode-Bildern wird durch Anwendung eines so genannten optischen Durchflussverfahrens, wie z. B. das Particle Image Velocimetry-Verfahren, kurz PIV, bestimmt. Genauer gesagt umfaßt das in der vorliegenden Erfindung angewendete PIV-Verfahren die folgenden Schritte:

a) Erhalt von mindestens zwei aufeinander folgenden B-Mode- und Graustufenbildern an einer Ultraschallscanlinie;
b) Bestimmung von mindestens einem identischen Punkt in den mindestens zwei aufeinander folgenden Bildern;
c) Bestimmung eines kleinen Bereichs von N × N Pixel, wobei N eine natürliche Zahl ist und die Mitte dieses Bereichs im besagten Punkt liegt;
d) Durchführung eines ersten Ablaufs zur Bestimmung der Verschiebung und Geschwindigkeit des besagten Punkts zwischen dem ersten und zweiten Bild der besagten mindestens zwei aufeinander folgenden Bilder, indem die Kreuzkorrelation zwischen den zwei kleinen Bereichen in den zwei aufeinander folgenden Bildern errechnet wird und die Position bestimmt wird, bei welcher die lokale Korrelation der zwei aufeinander folgenden Bilder ihren Maximalwert erreicht;
e) Bestimmung der Verschiebung des besagten Maximalwerts vom ersten Bild zum zweiten Bild der besagten beiden aufeinander folgenden Bilder und Definition der besagten Verschiebung als die Verschiebung des Punkts von der Punktposition im ersten Bild zur Position des besagten Punkts im zweiten Bild der besagten beiden aufeinander folgenden Bilder;
f) Berechnung der Geschwindigkeit als Quotient der Verschiebung des Punkts von der Position des besagten Punkts im ersten der beiden aufeinander folgenden Bilder zur Position des besagten Punkts im zweiten der besagten beiden aufeinander folgenden Bilder und des Zeitabstands zwischen den besagten beiden aufeinander folgenden Bildern.
g) Auswertung der Verformung aus der Zeitintegration der jeweiligen Komponente des Geschwindigkeitsgradienten, wobei letztere durch die Einschätzung der räumlichen Ableitungen von der Geschwindigkeit in zwei oder mehr Punkten beurteilt wird.

In einer weiteren Verbesserung wird eine Sequenz von mehr als zwei aufeinander folgenden Bildern erzeugt, und es wird für jedes Paar aufeinander folgender Bilder in der besagten Sequenz von aufeinander folgenden Bildern die Verschiebung eines bestimmten definieren Punkts sowie die Geschwindigkeit, wie zuvor beschrieben, bewertet.
Nach einer weiteren Verbesserung wird mehr als ein Punkt definiert, und die besagten Verfahrensschritte, wie zuvor beschrieben, werden auf jeden dieser Punkte angewendet.
Unter Berücksichtigung eines lokalen Bereichs von Bildern aus N × N Pixel für einen bestimmten Punkt x, dessen Mittelpunkt im besagten Bereich liegt, im ersten der aufeinander folgenden Bilder in einer Sequenz von Bildern würde der oben dargelegte erste Bestimmungsablauf zur Bestimmung einer Folge von Verschiebungen Δx_i für den besagten Punkt x für ein Bild i zum folgenden Bild i + 1 führen.
Die Geschwindigkeit des Punkts x bei der Verschiebung von Bild i zum nächsten darauf folgenden Bild i + 1 der Bildfolge ist dann Δx_i/Δt_i,, was den Zeitabstand zwischen den beiden aufeinander folgenden Bildern i und i + 1 angibt.
Gegebenenfalls können die oben genannten Verfahrensschritte, welche aus einem ersten Ablauf zur Bestimmung der Verschiebungen eines bestimmten definierten Punkts oder bestimmter definierter Punkte sowie von deren Geschwindigkeit in der Sequenz von aufeinander folgenden Bildern besteht, um weitere Abläufe erweitert werden, um die Präzision zu verbessern.
Die weiteren Abläufe zur Verbesserung der Präzision der Bestimmung beinhalten folgende Schritte:
Wiederholung der vorstehend genannten Verfahrensschritte c) bis f) mindestens ein zweites Mal oder mehr als nur ein zweites Mal, indem erneut ein kleiner Bereich in jedem Bild der besagten Abfolge der aufeinander folgenden Bilder jeweils als quadratförmiger Bereich festgelegt wird, dessen Mitte in dem definierten Punkt liegt und der um den entsprechenden, bereits beim ersten oder vorhergehenden Bestimmungsablauf berechneten Weg vom Punkt im ersten Bild bis zum darauf folgenden Bild der besagten Bildfolge verschoben ist;
Durchführung der Kreuzkorrelation zwischen den besagten Bereichen und Bestimmung eines zweiten Werts der Verschiebung wie beim ersten Bestimmungsablauf;
Hinzuaddieren des besagten zweiten Werts der Verschiebung für jedes Paar aufeinander folgender Bilder zum ersten Wert der Verschiebung, der beim ersten Ablauf für das besagte Paar aufeinander folgender Bilder berechnet wurde.
Gemäß dem weiteren Beispiel in Bezug auf den Punkt x für das zweite Bild der aufeinander folgenden Bilder wird der lokale Bereich mit N × N Pixel, z. B. 64 × 64 Pixel, vom ersten Bild i zum darauf folgenden Bild i + 1 um Δx_i verschoben.
Nach einer weiteren Verbesserung wird der Bereich im ersten Bild i so gewählt, daß der Mittelpunkt bei x-Δx_i/2 liegt, und der Bereich im folgenden Bild i + 1 wird so gewählt, daß der Mittelpunkt bei x + Δx_i/2 liegt. Die Mittelpunkte dieser zwei Bereiche der beiden aufeinander folgenden Bilder befinden sich nun ungefähr auf dem gleichen beweglichen Punkt oder Objekt, und die Kreuzkorrelation der beiden Bereiche liefert einen Korrekturwert zur Verschiebung von Punkt x, der entsprechend dem ersten Bestimmungsablauf bewertet wird. Dieser Korrekturwert muß zu dem besagten Wert der Verschiebung des ersten Bestimmungsablaufs hinzugefügt werden.
Weitere Iterationen des besagten Ablaufs können durchgeführt werden, bis ein bestimmter Minimalwert der Verschiebungskorrektur erreicht ist.
Entsprechend einer weiteren Verbesserung wird der Maximalwert der lokalen Korrelation zwischen der Position des definierten Punkts in den zwei aufeinander folgenden Bildern nach der letzten Iteration noch näher bestimmt, indem die berechneten Werte der Kreuzkorrelationen interpoliert werden, um bei der Geschwindigkeitsermittlung eine Präzision im Subpixelbereich zu erlangen.
Entsprechend einem weiteren Merkmal der Methode wird der kleine Bereich in den Bildern so ausgewählt, daß die Anzahl N der Pixel in jeder räumlichen Richtung ausreichend groß ist, damit alle möglichen Verschiebungen des im ersten Bild ausgewählten Punkts in der Abfolge der nachfolgenden Bilder enthalten sind. Nach einem anderen Merkmal kann der N × N kleine Bildbereich während des Iterationsprozesses bei jeder Iterationsstufe weiter verkleinert werden, um so die Auflösung zu erhöhen.
Beispielsweise ergibt sich aus der Anwendung von n aufeinander folgenden Teilungsvorgängen durch zwei eine geschätzte Geschwindigkeit im Bereich 2^–nN × 2^–nN, wobei N und n je nach Anwendung unterschiedlich sein können.
Bei N=64 und n=2 ergibt sich normalerweise eine zulässige Präzision.
Entsprechend einem weiteren Merkmal wird eine Datenvalidierung, beispielsweise ein nicht linearer Median-Filter, auf das Ergebnis angewendet, um eine räumliche und zeitliche Kohärenz der Ergebnisse zu gewährleisten und um mögliche durch Bildrauschen verursachte Ausreißerpunkte auszuschließen.
Das Verfahren gemäß der Erfindung ist für die echokardiographische Bildgebung von besonderer Bedeutung. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nicht durch die Richtung der Scanlinie eingeschränkt wie beim Gewebedoppler-Verfahren und macht es somit möglich, die Geschwindigkeit auch in einer zur Scanlinie querliegenden Richtung zu bewerten.
Das ist ein erheblicher Vorteil, da bei der Anwendung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung die relative Lage des Prüfkopfs und des abgebildeten Objekts in Bezug auf die Bewertung von Geschwindigkeiten nach dem traditionellen DTI-Verfahren nicht kritisch ist.
Bei Vergleichen von Ergebnissen, die bei dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erzielt wurden, mit den Ergebnissen, die durch die Einschätzung der Geschwindigkeit mittels DTI-Verfahren erzielt wurden, wurden sehr gute Übereinstimmungen festgestellt.
Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, Kenntnisse zu allen Komponenten des Geschwindigkeitsvektors in einer beliebigen Richtung zu erlangen. Das ist besonders relevant für die Dehnungsberechnung aus den Geschwindigkeitsdaten und ermöglicht die Bewertung von Kontraktion/Entspannung von Gewebe (Längsdehnung) an einer beliebigen richtungsorientierten Linie.
Die Auswertung der beiden Komponenten eines zweidimensionalen Geschwindigkeitsvektors ermöglicht Beobachtungen zu Gewebebewegung und dynamischen Eigenschaften, die nicht anderweitig analysiert werden können, wie z. B. die zeitgleiche Erfassung von Quer- und Längsgeschwindigkeitskomponenten. Die Analyse der vollständigen Gewebedynamik aus einer Y-Scan-Ebenenprojektion, darunter auch der Schnitt senkrecht zur Längsachse, wird ebenfalls ermöglicht. Desweiteren können die an einer beliebigen Richtung orientierte Dehnung und Dehnungsrate und, falls erforderlich, die Gewebescherung ausgewertet werden.
Das Verfahren kann ohne konzeptionelle Änderungen an der Abfolge von dreidimensionalen Bilddaten oder volumetrischen Datensätzen angewendet werden. In diesem Fall wird der Bildbereich N × N durch ein Volumen N × N × N ersetzt. Die Korrelation zwischen zwei aufeinander folgenden dreidimensionalen Feldern wird identisch mathematisch definiert. Aus dieser Verfahrensweise ergibt sich ein dreidimensionaler Verschiebungsvektor.
Die Anwendung auf die dreidimensionale Bildgebung ermöglicht die Auswertung des dreidimensionalen Geschwindigkeitsvektors in einem oder mehreren Punkten sowie der sechs Komponenten der Verformung, einschließlich Ausdehnung in jede Richtung im Raum, und der Scherung um jede Achse.

Claims

Verfahren zur Bestimmung der Geschwindigkeitsvektoren von Gewebe und der richtungsbezogenen Dehnung mittels Daten der Ultraschalldiagnostik-Bildgebung, das folgende Verfahrensschritte umfaßt: Erfassung der Ultraschallbildgebungsdaten eines Objekts durch das Senden von Ultraschallstrahlen auf das besagte Objekt und den Empfang der entsprechenden von dem besagten Objekt reflektierten Strahlen; Bestimmung von mindestens einem oder einer bestimmten Anzahl von Referenzpunkten in einem Ultraschallbildfeld, das den durch Auswertung der reflektierten Ultraschallstrahlen erhaltenen Ultraschallbildgebungsdaten entspricht; Bestimmung der Bewegungsrichtung und des Geschwindigkeitsvektors der besagten Referenzpunkte aus den Daten der Ultraschallbildgebung; dadurch gekennzeichnet, daß die Daten der Ultraschallbildgebung eine Abfolge mindestens zweier Bilder ergeben, wobei die besagten Bilder zweidimensionale Bilder oder dreidimensionale Daten sind; die Bilddaten graustufige Echographiebilder im B-Mode sind; die Bewegungsgeschwindigkeit eines jeden Referenzpunkts zwischen zwei aufeinander folgenden B-Mode-Bildern durch Anwendung des sogenannten PIV-Verfahrens (PIV = Particle Image Velocimetry) bestimmt wird; Die Komponenten der Dehnung erhält man dann aus der Zeitintegration der Dehnungsrate, die aus dem durch Bestimmung der Geschwindigkeitsdaten an zwei oder mehr Punkten ermittelten Geschwindigkeitsgradienten ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 mit folgenden Verfahrensschritten: a) Erhalt von mindestens zwei aufeinander folgenden B-Mode- und Graustufenbildern an einer Ultraschallscanlinie; b) Bestimmung von mindestens einem identischen Punkt in den mindestens zwei aufeinander folgenden Bildern; c) Bestimmung eines kleinen Bereichs von N × N Pixel, wobei N eine natürliche Zahl ist und die Mitte dieses Bereichs im besagten Punkt liegt; d) Durchführung eines ersten Ablaufs zur Bestimmung der Verschiebung und Geschwindigkeit des besagten Punkts zwischen dem ersten und zweiten Bild der besagten mindestens zwei aufeinander folgenden Bilder, indem die Kreuzkorrelation zwischen den zwei kleinen Bereichen in den zwei aufeinander folgenden Bildern errechnet wird und die Position bestimmt wird, bei welcher die lokale Korrelation der zwei aufeinander folgenden Bilder ihren Maximalwert erreicht; e) Bestimmung der Verschiebung des besagten Maximalwerts vom ersten Bild zum zweiten Bild der besagten beiden aufeinander folgenden Bilder und Definition der besagten Verschiebung als die Verschiebung des Punkts von der Punktposition im ersten Bild zur Position des besagten Punkts im zweiten Bild der besagten beiden aufeinander folgenden Bilder; f) Berechnung der Geschwindigkeit als Quotient der Verschiebung des Punkts von der Position des besagten Punkts im ersten der beiden aufeinander folgenden Bilder zur Position des besagten Punkts im zweiten der besagten beiden aufeinander folgenden Bilder und des Zeitabstands zwischen den besagten beiden aufeinander folgenden Bildern.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abfolge von mehr als zwei aufeinander folgenden Bildern erfaßt und die Verschiebung eines bestimmten Punkts sowie die Geschwindigkeit für jedes Paar aufeinander folgender Bilder in der besagten Abfolge aufeinander folgender Bilder, wie zuvor beschrieben, ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als ein Punkt bestimmt wird und die besagten Verfahrensschritte, wie zuvor beschrieben, auf jeden einzelnen der besagten Punkte angewendet werden.
Verfahren nach Anspruch 4 mit dem nachstehenden Schritt g) zur Einbindung der in Anspruch 2 beschriebenen Schritte: g) Ermittlung von Deformation, Dehnung und Scherung aus der Zeitintegration der entsprechenden Komponente des Geschwindigkeitsgradienten, wobei letzterer durch Bestimmung der räumlichen Ableitungen von der Geschwindigkeit an zwei oder mehr Punkten ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach den Schritten c) bis f), die einen ersten Ablauf zur Bestimmung der Verschiebungen eines bestimmten Punkts oder bestimmter Punkte und deren Geschwindigkeit in der Abfolge der aufeinander folgenden Bilder darstellen, weitere Abläufe zur Verbesserung der Präzision erfolgen können, wobei die besagten weiteren Abläufe zur Verbesserung der Präzision der Bestimmung folgende Schritte beinhalten: Wiederholung der vorstehend genannten Verfahrensschritte c) bis f) mindestens ein zweites Mal oder mehr als nur ein zweites Mal, indem erneut ein kleiner Bereich in jedem Bild der besagten Abfolge der aufeinander folgenden Bilder jeweils als quadratförmiger Bereich festgelegt wird, dessen Mitte in dem definierten Punkt liegt und der um den entsprechenden, bereits beim ersten oder vorhergehenden Bestimmungsablauf berechneten Weg vom Punkt im ersten Bild bis zum darauf folgenden Bild der besagten Bildfolge verschoben ist; Durchführung der Kreuzkorrelation zwischen den besagten Bereichen und Bestimmung eines zweiten Werts der Verschiebung wie beim ersten Bestimmungsablauf; Hinzuaddieren des besagten zweiten Werts der Verschiebung für jedes Paar aufeinander folgender Bilder zum ersten Wert der Verschiebung, der beim ersten Ablauf für das besagte Paar aufeinander folgender Bilder berechnet wurde.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß weitere Iterationen des besagten Ablaufs durchgeführt werden, bis ein bestimmter Minimalwert der Verschiebungskorrektur erreicht ist.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert der lokalen Korrelation zwischen der Position des definierten Punkts in den zwei aufeinander folgenden Bildern nach der letzten Iteration noch näher bestimmt wird, indem die berechneten Werte der Kreuzkorrelationen interpoliert werden, um bei der Geschwindigkeitsermittlung eine Präzision im Subpixelbereich zu erlangen.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Bereich in den Bildern so ausgewählt wird, daß die Anzahl N der Pixel in jeder räumlichen Richtung ausreichend groß ist, damit alle möglichen Verschiebungen des im ersten Bild ausgewählten Punkts in der Abfolge der nachfolgenden Bilder enthalten sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der kleine Bildbereich während des Iterationsprozesses zur Durchführung der Bestimmung bei jeder Iterationsstufe weiter verkleinert werden kann, um
Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Ergebnis eine Validierungsmethode angewendet wird, um mögliche Ausreißerpunkte auszuschließen.