專(zhuān)利名稱(chēng)：自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲成像領(lǐng)域，尤其涉及自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
通常情況下，醫(yī)用診斷超聲系統(tǒng)主要通過(guò)發(fā)射聲波到人體組織，通過(guò)接收反射的 回波信號(hào)來(lái)獲取人體組織的信息。圖像是超聲診斷系統(tǒng)最終的結(jié)果表現(xiàn)，圖像的質(zhì)量直接決定了系統(tǒng)的好壞。對(duì)于 圖像質(zhì)量有幾個(gè)常用的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，其中對(duì)比度是二維超聲圖像的一個(gè)重要特征，良好的對(duì) 比度可以有效地幫助醫(yī)生診斷。對(duì)比度主要受限于系統(tǒng)的信噪比以及動(dòng)態(tài)范圍的設(shè)置。信 噪比是由系統(tǒng)的前端電路和信號(hào)處理流程決定的，而動(dòng)態(tài)范圍與診斷條件相關(guān)。醫(yī)生通過(guò) 調(diào)整動(dòng)態(tài)范圍，可以改變圖像對(duì)比度，對(duì)圖像做出一定的有利于診斷的優(yōu)化。目前采用的動(dòng) 態(tài)范圍調(diào)整方法很多，常用的一種為將調(diào)整前的圖像灰度與調(diào)整后的灰度作線性映射，輸 入0-255對(duì)應(yīng)輸出0-255，取其中某一灰度值作為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，通過(guò)將灰度映射直線繞旋轉(zhuǎn)點(diǎn)旋 轉(zhuǎn)，來(lái)改變輸出圖像的動(dòng)態(tài)范圍，借此改變圖像的對(duì)比度。對(duì)于旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的選取，多采用一個(gè) 固定值。由于灰度映射直線的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)固定，當(dāng)圖像亮度變化較大時(shí)，動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整后的圖像 并不能都達(dá)到較優(yōu)的效果。醫(yī)生一般希望在動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整時(shí)，圖像的組織灰度能夠保持不 變或者變化較小，而旋轉(zhuǎn)點(diǎn)固定的動(dòng)態(tài)調(diào)整方法無(wú)法做到這一點(diǎn)。因此，需要一種自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法和設(shè)備，以解決在動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整時(shí)圖 像的組織灰度發(fā)生變化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法和設(shè)備，該方法和 設(shè)備通過(guò)改變旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置來(lái)適應(yīng)不同增益下的圖像動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整。該旋轉(zhuǎn)點(diǎn)是圖像上組 織信息均值的結(jié)果，可以實(shí)時(shí)調(diào)整，也可以定時(shí)調(diào)整或通過(guò)用戶界面操作實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明提供的自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法包括圖像數(shù)據(jù)獲取步驟，用于獲取當(dāng) 前幀的圖像數(shù)據(jù)；組織信息均值計(jì)算步驟，用于根據(jù)所獲取的圖像數(shù)據(jù)計(jì)算組織信息均值； 和旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算步驟，用于根據(jù)計(jì)算得到的組織信息均值計(jì)算動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。本發(fā)明提供的自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整設(shè)備，包括圖像數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取當(dāng) 前幀的圖像數(shù)據(jù)；組織信息均值計(jì)算單元，用于根據(jù)所獲取的圖像數(shù)據(jù)計(jì)算組織信息均值； 和旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算單元，用于根據(jù)計(jì)算得到的組織信息均值計(jì)算動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。本發(fā)明可以改善圖像動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整時(shí)圖像整體亮度變化的問(wèn)題，并使圖像在動(dòng)態(tài) 范圍調(diào)整時(shí)都能保持較優(yōu)的狀態(tài)。


通過(guò)結(jié)合以下附圖，并且參考以下對(duì)具體實(shí)施方式
的詳細(xì)說(shuō)明，可以對(duì)本發(fā)明有 更透徹的理解。
圖1示出的是B模式醫(yī)用診斷超聲成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2示出的是利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法進(jìn)行圖像顯示的方法流程圖。圖3示出的是利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的對(duì)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的示意 圖。圖4示出的是利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整設(shè)備進(jìn)行 圖像顯示的設(shè)備方框圖。圖5示出的是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例計(jì)算圖像組織信息均值的方法的流程圖。圖6示出的是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例計(jì)算圖像組織信息均值的方法的流程圖。圖7示出的是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例計(jì)算圖像組織信息均值的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出的是B模式醫(yī)用診斷超聲成像系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。如圖1所示，通常B模式醫(yī)用診斷超聲系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)部分探頭101由多個(gè)振元構(gòu)成，振元在電壓的激勵(lì)下可以產(chǎn)生一定頻帶的聲波，聲波 在人體組織內(nèi)傳播過(guò)程中被反射回探頭101，由振元將回波信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。發(fā)射電路102產(chǎn)生激勵(lì)探頭101發(fā)射所需要的電壓，不同振元所需要的發(fā)射電壓 及發(fā)射延遲可能是不同的，發(fā)射電路2根據(jù)不同的需要為每個(gè)振元產(chǎn)生不同的發(fā)射電壓及 延遲。接收通路103接收來(lái)自探頭101轉(zhuǎn)化后的電信號(hào)，對(duì)每個(gè)振元產(chǎn)生的電信號(hào)分別 進(jìn)行預(yù)放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理，為后面的處理做準(zhǔn)備。波束合成模塊104對(duì)接收通路103處理過(guò)的每一個(gè)通路信號(hào)進(jìn)行延遲相加，根據(jù) 不同的延遲參數(shù)計(jì)算得到不同接收線上每一點(diǎn)的信號(hào)強(qiáng)度。還可以對(duì)不同通道的信號(hào)取不 同權(quán)值進(jìn)行相加，以改善橫向分辨率。B信號(hào)處理模塊105對(duì)波束合成后的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，包括包絡(luò)檢測(cè)、對(duì)數(shù)壓縮、濾 波、圖像處理、動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整等，最終處理為8比特的無(wú)符號(hào)數(shù)。輸出顯示模塊106對(duì)最終得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出顯示。對(duì)于動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整，醫(yī)生希望根據(jù)不同的診斷需要來(lái)決定將其他弱信號(hào)和強(qiáng)信號(hào) 進(jìn)行壓縮以提高對(duì)比度，或者拉伸組織信號(hào)以提高細(xì)節(jié)分辨能力，而在調(diào)節(jié)過(guò)程中自己關(guān) 心的組織信號(hào)亮度能夠保持不變，從而保證圖像不會(huì)發(fā)生整體上的變化?，F(xiàn)有的圖像動(dòng)態(tài) 范圍調(diào)整技術(shù)，其輸入輸出映射曲線的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)是固定不變的，一般靠醫(yī)生的經(jīng)驗(yàn)來(lái)決定旋 轉(zhuǎn)點(diǎn)的盡可能適合的位置。而實(shí)際應(yīng)用中，不同醫(yī)生對(duì)組織信號(hào)亮度的需求是不一致的，固 定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的方法不可能每次都恰好匹配圖像組織灰度，因此動(dòng)態(tài)調(diào)整后的組織亮度可能發(fā) 生變化。本發(fā)明可以有效地減少這種情況的發(fā)生。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整時(shí)，首先根據(jù)當(dāng)前幀的數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)像 素點(diǎn)進(jìn)行是否為組織信息點(diǎn)的判斷，將代表組織信息的點(diǎn)的值取平均得到組織信息均值。 假設(shè)數(shù)據(jù)源為當(dāng)前幀的二維黑白圖像，則組織信息均值即組織灰度均值。根據(jù)組織灰度均 值來(lái)調(diào)整旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置，保證在動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整前后圖像的組織信息亮度基本保持不變，而 將弱信號(hào)及強(qiáng)信號(hào)按照需要進(jìn)行壓縮或拉伸。
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖2所示，利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法進(jìn)行圖 像顯示的方法包括圖像數(shù)據(jù)獲取步驟201、組織信息點(diǎn)判斷及均值計(jì)算步驟202、動(dòng)態(tài)范 圍調(diào)整步驟203以及最后的圖像顯示步驟204。在圖像數(shù)據(jù)獲取步驟201中，系統(tǒng)獲取當(dāng)前幀的數(shù)據(jù)用于下一步的處理。數(shù)據(jù)來(lái) 源可以是數(shù)字掃描變換前的數(shù)據(jù)，也可以是數(shù)字掃描變換后的數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施 例中，數(shù)據(jù)值代表圖像上每一點(diǎn)的灰度值。在組織信息點(diǎn)判斷及均值計(jì)算步驟202中，系統(tǒng)根據(jù)上一步中獲得的數(shù)據(jù)，判斷 每個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)點(diǎn)是否代表組織信息。對(duì)于代表組織信息的數(shù)據(jù)，標(biāo)記為組織信息點(diǎn)，參與 圖像組織信息均值統(tǒng)計(jì)，若不是組織信息點(diǎn)則被排除掉。根據(jù)判斷得到的代表組織信息的 點(diǎn)來(lái)計(jì)算組織信息均值，并輸出結(jié)果到下一步。在動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整步驟203中，系統(tǒng)對(duì)圖像進(jìn)行動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整。參照?qǐng)D3，實(shí)現(xiàn)方式 如下橫坐標(biāo)為輸入DRin，縱坐標(biāo)為輸出DRout，初始狀態(tài)下兩者的對(duì)應(yīng)關(guān)系為輸入輸 出映射曲線23，輸入的最大最小值分別對(duì)應(yīng)輸出的最大最小值。當(dāng)需要調(diào)整輸出的動(dòng)態(tài) 范圍時(shí)，以輸入輸出映射曲線23上的某一點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，將輸入輸出映射曲線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，得 到新的輸入輸出映射曲線24。若輸出超出范圍，則進(jìn)行截位保護(hù)，即假設(shè)輸出范圍為W， 255]，若輸出結(jié)果大于255，則取255 ；若小于0，則取0。旋轉(zhuǎn)點(diǎn)Point根據(jù)組織信息點(diǎn)判 斷及均值計(jì)算步驟202輸出的組織信息均值計(jì)算得到。當(dāng)圖像發(fā)生變化，組織信息均值也 會(huì)相應(yīng)改變，此時(shí)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)Point相應(yīng)作出調(diào)整，如圖3所示，輸入輸出映射曲線由24調(diào)整為 25。在圖像顯示步驟204中，經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的信號(hào)，轉(zhuǎn)化為8比特的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示 輸出。需要注意的是，圖2中的圖像數(shù)據(jù)獲取步驟201和組織信息點(diǎn)判斷及均值計(jì)算步 驟202還可以有其他變化。例如，系統(tǒng)可以將計(jì)算得到的組織信息均值與先前的一幀或多 幀的組織信息均值進(jìn)行相關(guān)處理，即進(jìn)行加權(quán)相加以得到更新的組織信息均值。具體而言， 系統(tǒng)在圖像數(shù)據(jù)獲取步驟201獲取當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)，在組織信息點(diǎn)判斷及均值計(jì)算步 驟202判斷每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是否代表組織信息，計(jì)算得到當(dāng)前幀的組織信息均值并存儲(chǔ)，并繼 續(xù)進(jìn)行余下步驟直至完成動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整。當(dāng)調(diào)整下一幀圖像的動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，系統(tǒng)在組織信 息點(diǎn)判斷及均值計(jì)算步驟202計(jì)算得到該幀的組織信息均值，并與前一次存儲(chǔ)的組織信息 均值進(jìn)行加權(quán)相加，作為組織信息點(diǎn)判斷及均值計(jì)算步驟202輸出的數(shù)據(jù)即更新的組織信 息均值并存儲(chǔ)，便于進(jìn)行以后的處理。組織信息點(diǎn)判斷及均值計(jì)算步驟202輸出的數(shù)據(jù)可 以是由當(dāng)前幀的計(jì)算結(jié)果與前面幾幀的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行加權(quán)相加的結(jié)果，而不需要局限于與 前一幀的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行加權(quán)相加的結(jié)果，組織信息點(diǎn)判斷及均值計(jì)算步驟202輸出的數(shù)據(jù) TisMean的計(jì)算公式可以為T(mén)isMean = TisMeanL^TATisMeanL2 *T2+...+TisMeanLm *Tm+TisMeanc*Tm+1 (1)其中TisMearkm為存儲(chǔ)的上一幀組織信息均值，TisMeanc為計(jì)算得到的當(dāng)前幀的 組織信息均值；Tm分別為加權(quán)系數(shù)，并且1\+1^"+1^ = 1，其中m為正整數(shù)。如圖4所示，利用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整設(shè)備進(jìn)行圖像顯示的設(shè)備主要包括信號(hào)處理單元401、動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整單元402、組織信息均值計(jì)算單 元405、旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算單元406、圖像后處理單元403和圖像顯示單元404。在信號(hào)處理單元401中，前端波束合成后的RF數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)包絡(luò)檢測(cè)、濾波等處理， 得到B模式的幅度信號(hào)，處理過(guò)程包括對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換。處理后的數(shù)據(jù)輸入動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整單元 402，動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整單元402對(duì)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行調(diào)整。
圖像后處理單元403對(duì)經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整后的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字掃描變換、圖像增強(qiáng) 等處理，并將數(shù) 據(jù)壓縮為8比特的無(wú)符號(hào)數(shù)，送圖像顯示單元404輸出圖像。同時(shí)圖像后處 理單元403中的數(shù)據(jù)也送組織信息均值計(jì)算單元405進(jìn)行組織信息均值計(jì)算，其數(shù)據(jù)來(lái)源 可以是圖像后處理單元403中任何一步處理后的數(shù)據(jù)，可以是數(shù)字掃描變換前后的階段數(shù) 據(jù)，也可以是圖像增強(qiáng)處理前后的階段數(shù)據(jù)。旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算單元406根據(jù)組織信息均值計(jì)算 單元405計(jì)算得到的組織信息均值及動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整單元402的數(shù)據(jù)位寬，計(jì)算得到動(dòng)態(tài)范 圍調(diào)整所需要的動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，送動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整單元402。對(duì)于圖4中組織信息均值計(jì)算單元405的圖像組織信息均值計(jì)算方法，下面給出 幾種算法。圖5示出的是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例計(jì)算圖像組織信息均值的方法的流程圖。在步驟501中，對(duì)得到的圖像數(shù)據(jù)的每一像素點(diǎn)進(jìn)行3X3鄰域的均值濾波，計(jì)算
得到均值數(shù)據(jù)GrayAvg。若獲取的數(shù)據(jù)階段在數(shù)字掃描變換之前，則將每一幀的掃描線按照
順序組成矩陣，對(duì)其中的每一點(diǎn)進(jìn)行3 X 3鄰域的均值濾波。其目的是為減少噪聲對(duì)后面計(jì)
算的干擾。3X3均值濾波計(jì)算公式可以如下 其中Gray(i，j)為原始圖像像素值。在步驟502中，對(duì)經(jīng)過(guò)濾波的每個(gè)像素點(diǎn)，計(jì)算其5X5鄰域的方差Var。計(jì)算公式 可以如下

其中GrayAvg為在步驟501中經(jīng)過(guò)均值濾波后的圖像像素值。在步驟503中，將計(jì)算得到的方差Var與設(shè)定的門(mén)限VarThreshold相比較。 若Var > VarThreshold，則認(rèn)為當(dāng)前像素點(diǎn)不是組織信息點(diǎn)，停止計(jì)算當(dāng)前像素點(diǎn)；若 Var ^ VarThreshold，則繼續(xù)下一步判斷。VarThreshold可根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)得到。若圖像數(shù) 據(jù)為8比特，則VarThreshold的取值范圍可以是40-70，比如可以取60。在步驟504中，對(duì)均值濾波后的圖像數(shù)據(jù)GrayAvg計(jì)算中心像素點(diǎn)的二維拉普拉 斯 LAPLACIAN 值 Lap，計(jì)算模板可以用{{0,-1,0}, {-1,4,-1}, {0，_1，0}}。在步驟505中，將計(jì)算得到的二維LAPLACIAN值Lap與設(shè)定的門(mén)限LapThreshold 相比較。若Lap < LapThreshold，則認(rèn)為當(dāng)前像素點(diǎn)不滿足認(rèn)定為組織信息點(diǎn)的某些條件， 停止計(jì)算當(dāng)前像素點(diǎn)；若Lap SLapThreshold，則判定當(dāng)前像素點(diǎn)為組織信息點(diǎn)，參與下一 步的計(jì)算。LapThreshold可根據(jù)多次實(shí)驗(yàn)得到。若圖像數(shù)據(jù)為8比特，則VarThreshold的 取值范圍可以是2-4，比如可以取4。在步驟506中，將滿足上述條件的像素點(diǎn)標(biāo)記為組織信息點(diǎn)。
在步驟507中，將所有組織信息點(diǎn)的像素值取平均，得到當(dāng)前幀圖像的組織信息 均值 TisMean。需要注意的是，對(duì)于步驟504，如果當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)過(guò)于極端，圖像組織信息均 值TisMean的計(jì)算可能出現(xiàn)異常，此時(shí)TisMean的值可能過(guò)大或過(guò)小，從而不能代表組織灰 度信息。由此，根據(jù)圖像組織信息均值設(shè)定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)會(huì)不合適，圖像動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整后的圖像會(huì) 出現(xiàn)不能達(dá)到預(yù)期目的的結(jié)果。圖6示出的是根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例計(jì)算圖像組織信息均值的方法的流程圖。 該方法在計(jì)算得到的TisMean基礎(chǔ)上加一個(gè)限制范圍。當(dāng)超出范圍時(shí)，認(rèn)為計(jì)算誤差較大， 采用另外的方法來(lái)確定TisMean。在步驟601中，對(duì)得到的圖像數(shù)據(jù)的每一像素點(diǎn)進(jìn)行3X3鄰域的均值濾波，計(jì)算 得到均值數(shù)據(jù)GrayAvg。在步驟602中，對(duì)經(jīng)過(guò)濾波的每個(gè)像素點(diǎn)，計(jì)算其5X5鄰域的方差Var。在步驟603中，將計(jì)算得到的方差Var與設(shè)定的門(mén)限VarThreshold相比較。若Var >VarThreshold，則認(rèn)為當(dāng)前像素點(diǎn)不滿足認(rèn)定為組織信息點(diǎn)的某些條件，停止計(jì)算當(dāng)前 像素點(diǎn)；若Var ^ VarThreshold，則繼續(xù)下一步判斷。在步驟604中，對(duì)均值濾波后的圖像數(shù)據(jù)GrayAvg計(jì)算中心像素點(diǎn)的二維 LAPLACIAN 值 Lap，計(jì)算模板可以用{{0, -1,0}, {-1,4, -1}, {0，_1，0}}。在步驟605中，將計(jì)算得到的二維LAPLACIAN值Lap與設(shè)定的門(mén)限LapThreshold 相比較。若Lap < LapThreshold，則認(rèn)為當(dāng)前像素點(diǎn)不滿足認(rèn)定為組織信息點(diǎn)的某些條件， 停止計(jì)算當(dāng)前像素點(diǎn)；若Lap ^ LapThreshold,則判定當(dāng)前像素點(diǎn)為組織信息點(diǎn)，參與下一 步的計(jì)算。在步驟606中，將滿足上述條件的像素點(diǎn)標(biāo)記為組織信息點(diǎn)。在步驟607中，將所有組織信息點(diǎn)的像素值取平均，得到當(dāng)前幀圖像的組織信息 均值 TisMean。在步驟608中，對(duì)上一步計(jì)算得到的組織信息均值，按照計(jì)算結(jié)果采取不同的處 理。設(shè)定一個(gè)范圍[MinMean，MaxMean]，若TisMean落在范圍內(nèi)，則執(zhí)行步驟609 ；否則執(zhí)行 步驟610。MinMean與MaxMean可以由試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)得到。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，范圍選取 [20，160]。在步驟609中，若TisMean落在范圍內(nèi)，則TisMean就是最終的組織信息均值。在步驟610中，若TisMean超出設(shè)定的范圍，則TisMean取預(yù)定的值Gray。 對(duì)于步驟608中的范圍選取，基于以下的考慮。醫(yī)生在觀察圖像時(shí)總會(huì)將組織信 息調(diào)整到一個(gè)合適的灰度值。不同的醫(yī)生可能對(duì)組織灰度值的需求并不一致，但總體而 言，適合組織的灰度值有一個(gè)范圍，過(guò)高或過(guò)低都不利于醫(yī)生的診斷。因此，步驟608中的 MinMean與MaxMean可以確定一個(gè)合適的范圍。當(dāng)計(jì)算得到的TisMean超出這個(gè)范圍時(shí)，認(rèn) 為組織信息均值計(jì)算單元405可能出現(xiàn)較大誤差，直接使用計(jì)算結(jié)果可能導(dǎo)致圖像效果不 理想。為避免這種情況的出現(xiàn)，在步驟610中，對(duì)TisMean直接賦值一個(gè)較通用的數(shù)，如64 或者其他。相對(duì)于第一實(shí)施例，第二實(shí)施例先對(duì)計(jì)算得到的組織信息均值進(jìn)行判斷。若計(jì)算 得到的組織信息均值超出了合理范圍，則不使用計(jì)算得到的組織信息均值，這樣減少了在圖像動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整中發(fā)生錯(cuò)誤的可能。圖7示出的是根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例計(jì)算圖像組織信息均值的方法的流程 圖。與第一實(shí)施例相比，第三實(shí)施例增加了對(duì)數(shù)字時(shí)間增益補(bǔ)償DTGC(Digital Time Gain Compensation)的考慮。醫(yī)生在使用超聲設(shè)備時(shí)，會(huì)人為地選擇DTGC撥桿位置。當(dāng)DTGC曲 線有突變時(shí)，圖像亮度會(huì)有變化。由于組織信息點(diǎn)的判斷依賴(lài)于像素灰度值，因此DTGC曲 線的形態(tài)會(huì)影響到組織判斷的準(zhǔn)確性。第三實(shí)施例首先消除DTGC對(duì)獲得的圖像數(shù)據(jù)的影 響，從而抵消DTGC對(duì)算法精度的影響。參照?qǐng)D7，具體流程如下。在步驟701中，消除DTGC對(duì)獲得的圖像數(shù)據(jù)的影響。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，這 通過(guò)將當(dāng)前獲得的圖像數(shù)據(jù)除以DTGC增益因子來(lái)實(shí)現(xiàn)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，當(dāng)獲得 的圖像數(shù)據(jù)和DTGC均為對(duì)數(shù)處理后的數(shù)據(jù)時(shí)，可以將獲得的圖像數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)深度的DTGC 進(jìn)行加權(quán)相加，如下式所示Gray' (i, j) = Gray(i, j)-DTGC(j)(4)其中Gray(i，j)為原始圖像數(shù)據(jù)，DTGC (j)為對(duì)應(yīng)深度下的DTGC值。在步驟702中，對(duì)上一步得到的圖像數(shù)據(jù)Gray' (i，j)進(jìn)行3X3鄰域的均值濾 波，計(jì)算得到均值數(shù)據(jù)GrayAvg。在步驟703中，對(duì)經(jīng)過(guò)濾波的每個(gè)像素點(diǎn)，計(jì)算其5X5鄰域的方差Var。在步驟704中，將計(jì)算得到的方差Var與設(shè)定的門(mén)限VarThreshold相比較。 若Var > VarThreshold，則認(rèn)為當(dāng)前像素點(diǎn)不是組織信息點(diǎn)，停止計(jì)算當(dāng)前像素點(diǎn)；若 Var ^ VarThreshold，則繼續(xù)下一步判斷。在步驟705中，對(duì)均值濾波后的圖像數(shù)據(jù)GrayAvg計(jì)算中心像素點(diǎn)的二維 LAPLACIAN值 Lap。在步驟706中，將計(jì)算得到的二維LAPLACIAN值Lap與設(shè)定的門(mén)限LapThreshold 相比較。若Lap < LapThreshold，則認(rèn)為當(dāng)前像素點(diǎn)不滿足認(rèn)定為組織信息點(diǎn)的某些條件， 停止計(jì)算當(dāng)前像素點(diǎn)；若Lap ^ LapThreshold,則判定當(dāng)前像素點(diǎn)為組織信息點(diǎn)，參與下一 步的計(jì)算。在步驟707中，將滿足上述條件的像素點(diǎn)標(biāo)記為組織信息點(diǎn)。在步驟708中，將所有組織信息點(diǎn)的像素值取平均，得到當(dāng)前幀圖像的組織信息 均值 TisMean。以上是圖像組織信息點(diǎn)判斷及均值計(jì)算的三個(gè)實(shí)施例。需要注意的是，在第二實(shí) 施例的步驟601之前，也可以將獲得的圖像數(shù)據(jù)與對(duì)應(yīng)深度的DTGC加權(quán)相加，從而抵消 DTGC對(duì)算法精度的影響。以上步驟中還可以進(jìn)行以下適當(dāng)?shù)淖兓Ｔ诓襟E501、601、702中的均值濾波，也可以取5X 5鄰域范圍或者其他，其目的是 為了減少噪聲對(duì)計(jì)算的影響。還可以用其他濾波方法，如中值濾波等，取濾波后的數(shù)據(jù)進(jìn)入 下一步計(jì)算。當(dāng)然，也可以簡(jiǎn)化計(jì)算而不進(jìn)行均值濾波。在步驟502、602、703中，對(duì)經(jīng)過(guò)濾波的每個(gè)像素點(diǎn)，也可以采用3X3鄰域的方法
來(lái)計(jì)算方差Var。在步驟504、604、705中，用于計(jì)算二維LAPLACIAN值的模板也可以用{{0， 1,0}, {1，-4,1}, {0,1,0}}來(lái)代替，相應(yīng)的步驟505、605、706中，判斷式修改為L(zhǎng)ap > LapThreshold，相應(yīng) LapThreshold 的值也要調(diào)整。
現(xiàn)回到圖4，旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算單元406計(jì)算旋轉(zhuǎn)點(diǎn)Point的方法如下。假設(shè)組織信息均值計(jì)算單元405接收的圖像數(shù)據(jù)位寬為N，RF信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)處理單元401處理后送動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整單元402的數(shù)據(jù)位寬為M，則旋轉(zhuǎn)點(diǎn)Point的計(jì)算根據(jù)組織 信息均值計(jì)算單元405計(jì)算得到的組織信息均值TisMean，按照如下公式計(jì)算Point = TisMean*2(M)(5)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)Point的計(jì)算還可以采用其他方法，如將上述方法與固定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)方法加 權(quán)。假設(shè)固定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)方法的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)設(shè)置為P，則Point = TisMean*2(M)*Taut。+P*Ts(6)其中Taut。+Ts= 1，Taut。和Ts的取值范圍為
，M、N的含義與公式5相同。當(dāng)Taut。= 1時(shí)，公式6與公式5相同，此時(shí)的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)Point絕對(duì)匹配計(jì)算得到的組 織信息均值；當(dāng)Taut。= 0時(shí)，旋轉(zhuǎn)點(diǎn)Point的計(jì)算方法即為通用的固定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)方法。這種 方法可以通過(guò)調(diào)整Taut。的大小，調(diào)整經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整后的圖像效果，適應(yīng)范圍更廣。當(dāng)然，公式6還可以有其他變形，如公式7所示。其核心思想一致，都是與固定旋 轉(zhuǎn)點(diǎn)方法加權(quán)。Point = TisMean氺氺sin2 (a* π /2) +P氺cos2 (a* π /2)(7)其中a為一系數(shù)，取值范圍為W，l]，其余符號(hào)的含義與公式6相同。另外，對(duì)于組織信息均值的計(jì)算，數(shù)據(jù)源既可以是8比特的灰度值，也可以是包絡(luò) 檢測(cè)后的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)源是包絡(luò)檢測(cè)后的數(shù)據(jù)時(shí)，由此計(jì)算得到的組織信息均值需要轉(zhuǎn)化 為8比特，以確定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置。對(duì)于動(dòng)態(tài)范圍的調(diào)整，輸出不一定要求為8比特。假設(shè)動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的輸入是12 比特，動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的輸出也可以是12比特。然后在圖像顯示以前將數(shù)據(jù)量化為8比特。 此時(shí)的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)需要根據(jù)計(jì)算得到的組織信息均值量化為12比特，以適應(yīng)動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的 輸入輸出。本發(fā)明在一定程度上解決了圖像動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整時(shí)會(huì)造成圖像整體變化的問(wèn)題，使 在圖像動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整前后，組織的灰度保持在一定范圍內(nèi)，從而提高圖像的整體效果。以上通過(guò)特定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的描述，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施 例。在不脫離本發(fā)明范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變更。本發(fā)明的范圍由 所附權(quán)利要求書(shū)限定。
權(quán)利要求
一種自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法，包括圖像數(shù)據(jù)獲取步驟，獲取當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)；組織信息均值計(jì)算步驟，根據(jù)所獲取的圖像數(shù)據(jù)計(jì)算組織信息均值；和旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算步驟，根據(jù)計(jì)算得到的組織信息均值計(jì)算動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述組織信息均值計(jì)算步驟與所述旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算 步驟之間還包括相關(guān)處理步驟，所述相關(guān)處理步驟將計(jì)算得到的組織信息均值與先前的一 幀或多幀的組織信息均值進(jìn)行加權(quán)相加以得到更新的組織信息均值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在所述圖像數(shù)據(jù)獲取步驟和所述組織信息均值 計(jì)算步驟之間還包括補(bǔ)償消除步驟，所述補(bǔ)償消除步驟消除數(shù)字時(shí)間增益補(bǔ)償對(duì)所獲取的 圖像數(shù)據(jù)的影響。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述組織信息均值計(jì)算步驟和所述 旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算步驟之間還包括組織信息均值判斷步驟，判斷計(jì)算得到的組織信息均值是否異常。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述組織信息均值判斷步驟判斷計(jì)算得到的組織信 息均值是否落在預(yù)定范圍內(nèi)，若計(jì)算得到的組織信息均值落在預(yù)定范圍內(nèi)，則計(jì)算得到的 組織信息均值無(wú)異常；否則，將計(jì)算得到的組織信息均值設(shè)為預(yù)定值。
6.如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述組織信息均值計(jì)算步驟包括組織信息點(diǎn)判斷步驟，判斷所獲取的圖像數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是否代表組織信息并將代 表組織信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記為組織信息點(diǎn)；和均值計(jì)算步驟，將所有組織信息點(diǎn)的數(shù)據(jù)值取平均，得到組織信息均值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述組織信息點(diǎn)判斷步驟包括方差計(jì)算步驟，計(jì)算所獲取的圖像數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的鄰域的方差，其中n為正整數(shù)；方差比較步驟，將計(jì)算得到的方差與方差門(mén)限相比較，若計(jì)算得到的方差大于方差門(mén) 限，則判定當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)不是組織信息點(diǎn)，停止計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)；否則，則繼續(xù)下一步； 二維拉普拉斯值計(jì)算步驟，計(jì)算中心數(shù)據(jù)點(diǎn)的二維拉普拉斯值；和 二維拉普拉斯值比較步驟，將計(jì)算得到的二維拉普拉斯值與二維拉普拉斯值門(mén)限相比 較，若計(jì)算得到的二維拉普拉斯值小于二維拉普拉斯值門(mén)限，則判定當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)不是組織 信息點(diǎn)，停止計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)；否則，則判定當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)為組織信息點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，在所述方差計(jì)算步驟之前還包括濾波步驟，所述濾 波步驟對(duì)所獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波以減少噪聲的影響。
9.如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算步驟通過(guò)將所述組織 信息均值與預(yù)定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)相加來(lái)得到所述旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。
10.一種自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整設(shè)備，包括 圖像數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)；組織信息均值計(jì)算單元，用于根據(jù)所獲取的圖像數(shù)據(jù)計(jì)算組織信息均值；和 旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算單元，用于根據(jù)計(jì)算得到的組織信息均值計(jì)算動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，還包括相關(guān)處理單元，用于將計(jì)算得到的組織信 息均值與先前的一幀或多幀的組織信息均值進(jìn)行加權(quán)相加以得到更新的組織信息均值。
12.如權(quán)利要求10或11所述的設(shè)備，其中，還包括補(bǔ)償消除單元，用于消除數(shù)字時(shí)間增 益補(bǔ)償對(duì)所獲取的圖像數(shù)據(jù)的影響。
13.如權(quán)利要求10-12所述的設(shè)備，其中，還包括組織信息均值判斷單元，用于判斷計(jì) 算得到的組織信息均值是否異常。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中所述組織信息均值判斷單元判斷計(jì)算得到的組織 信息均值是否落在預(yù)定范圍內(nèi)，若計(jì)算得到的組織信息均值落在預(yù)定范圍內(nèi)，則計(jì)算得到 的組織信息均值無(wú)異常；否則，將計(jì)算得到的組織信息均值設(shè)為預(yù)定值。
15.如權(quán)利要求10-14中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述組織信息均值計(jì)算單元包括 組織信息點(diǎn)判斷裝置，用于判斷所獲取的圖像數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)是否代表組織信息并將代表組織信息的數(shù)據(jù)點(diǎn)標(biāo)記為組織信息點(diǎn)；和均值計(jì)算裝置，用于將所有組織信息點(diǎn)的數(shù)據(jù)值取平均，得到組織信息均值。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述組織信息點(diǎn)判斷裝置包括方差計(jì)算模塊，用于計(jì)算所獲取的圖像數(shù)據(jù)的各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的鄰域的方差，其中n為 正整數(shù)；方差比較模塊，用于將計(jì)算得到的方差與方差門(mén)限相比較，若計(jì)算得到的方差大于方 差門(mén)限，則判定當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)不是組織信息點(diǎn)，停止計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)；否則，則繼續(xù)下一步； 二維拉普拉斯值計(jì)算模塊，用于計(jì)算中心數(shù)據(jù)點(diǎn)的二維拉普拉斯值；和 二維拉普拉斯值比較模塊，用于將計(jì)算得到的二維拉普拉斯值與二維拉普拉斯值門(mén)限 相比較，若計(jì)算得到的二維拉普拉斯值小于二維拉普拉斯值門(mén)限，則判定當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)不是 組織信息點(diǎn)，停止計(jì)算當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)；否則，則判定當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)為組織信息點(diǎn)。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中，所述組織信息點(diǎn)判斷裝置還包括濾波模塊，用于 對(duì)所獲取的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波以減少噪聲的影響。
18.如權(quán)利要求10-17中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述旋轉(zhuǎn)點(diǎn)計(jì)算單元通過(guò)將所述組 織信息均值與預(yù)定旋轉(zhuǎn)點(diǎn)進(jìn)行加權(quán)相加來(lái)得到所述旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整方法和設(shè)備。在動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整時(shí)，本發(fā)明首先根據(jù)當(dāng)前幀的圖像數(shù)據(jù)，對(duì)每個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行是否為組織信息點(diǎn)的判斷，將代表組織信息的點(diǎn)的值取平均得到組織信息均值。根據(jù)組織信息均值來(lái)調(diào)整旋轉(zhuǎn)點(diǎn)的位置，保證在動(dòng)態(tài)范圍調(diào)整前后圖像的組織信息亮度基本保持不變，而將弱信號(hào)及強(qiáng)信號(hào)按照需要進(jìn)行壓縮或拉伸。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101836868SQ20091010610
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月16日
發(fā)明者李慶鵬, 黃勇 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司