鬼佬大哥大
  • / 8
  • 下載費用:30 金幣  

一種光聲圖像的多維譜分析方法.pdf

關 鍵 詞:
一種 圖像 多維 譜分析 方法
  專利查詢網所有資源均是用戶自行上傳分享,僅供網友學習交流,未經上傳用戶書面授權,請勿作他用。
摘要
申請專利號:

CN201310062449.6

申請日:

20130228

公開號:

CN103099606A

公開日:

20130515

當前法律狀態:

有效性:

失效

法律詳情:
IPC分類號: A61B5/00,A61B8/00 主分類號: A61B5/00,A61B8/00
申請人: 南京大學
發明人: 袁杰,邵真天,溫馨,鄭暉,封婷,朱毅,張星,李文超,沈慶宏,都思丹
地址: 210093 江蘇省南京市鼓樓區漢口路22號南京大學1019信箱
優先權: CN201310062449A
專利代理機構: 代理人:
PDF完整版下載: PDF下載
法律狀態
申請(專利)號:

CN201310062449.6

授權公告號:

法律狀態公告日:

法律狀態類型:

摘要

本發明公開了一種光聲圖像的多維譜分析方法,包括以下步驟:以實際病變組織重建得到的光聲圖像上的每一個像素為,基礎切割一個像素塊;計算該像素塊的二維實數功率譜;用待定系數的二次曲面去擬合該像素塊的二維實數功率譜,得到最佳擬合曲面的多種參數值;針對每個像素塊,將得到的同種參數值組合成多個參數矩陣,并以圖像方式顯示,以便建立這些圖像與病變組織之間的對應關系。本發明從已重建的光聲圖像入手,研究多維譜分析技術在提取有助于醫學臨床診斷和診療的信息的方法,具有較好的創新性。

權利要求書

1.一種光聲圖像的多維譜分析方法,其特征在于,包括以下步驟:步驟一,以實際病變組織重建得到的光聲圖像上的每一個像素為基礎,切割一個像素塊;步驟二,計算該像素塊的二維實數功率譜;步驟三,用待定系數的二次曲面去擬合該像素塊的二維實數功率譜,得到最佳擬合曲面的多種參數值;步驟四,針對每個像素塊,將得到的同種參數值組合成多個參數矩陣,并以圖像方式顯示,以便建立這些圖像與實際病變組織之間的對應關系。2.根據權利要求1所述的一種光聲圖像的多維譜分析方法,其特征在于,所述步驟一以實際病變組織重建得到的光聲圖像為基礎,遍歷圖像中所有像素,并以當前像素為基礎,切割出一塊長寬為M×N的像素塊,切割時可以以當前像素點為中心(或一個角),對圖像邊界的像素可以簡單的忽略或先進行對稱處理再切割。M、N的取值通常可根據實際光聲成像中病變組織的大小來選取,選取尺寸應與病變組織大小相當。3.根據權利要求1所述的一種光聲圖像的多維譜分析方法,其特征在于,所述步驟二以每個像素塊為基礎,計算其二維實數功率譜。4.根據權利要求1所述的一種光聲圖像的多維譜分析方法,其特征在于,所述步驟三用待定系數的二次曲面去擬合該像素塊的二維實數功率譜,獲得最佳擬合曲面的參數值。5.根據權利要求1所述的一種光聲圖像的多維譜分析方法,其特征在于,所述步驟四以每個像素塊擬合得到的多種參數值為基礎,將不同像素塊對應的同類型參數組合成一個參數矩陣并以圖像方式顯示,通過建立這些圖像與實際病變組織之間的對應關系,更好的了解重建得到的光聲圖像是否發生病變及發生病變的具體位置。

說明書

技術領域

本發明涉及信號及圖像處理領域,特別是一種光聲圖像的多維譜分析方法。

背景技術

光聲圖像重建的信號來源是物體在接收到光照后熱膨脹時發出的超聲波。與其他醫學成像技術相比,用于重建的原始信號非常微弱,信噪比很低,因此基于光聲信號重建后的圖像質量不高是約束其應用的一個重要因素。但在醫學上,光聲成像技術比現有其他成像技術在輻射方面更小,在檢測生物體內微小結構時更有優勢,因此已經成為當前醫學成像的一個研究熱點。

目前,光聲圖像重建的研究大多圍繞重建算法,其主要目的是重建出更清晰的圖像。提高圖像質量固然有助于醫學分析和診斷,但醫學診斷和治療最終需要的是能夠反映生物體是否發生病變的信息及發生病變的具體位置。而從已重建的光聲圖像入手,研究多維譜分析技術將有助于進行醫學臨床診斷和提取診療信息。

發明內容

發明目的:本發明所要解決的技術問題是針對光聲重建得到的光聲圖像無法準確的提供生物體是否發生病變的信息及發生病變的具體位置等問題,提供一種光聲圖像的多維譜分析方法。

為了解決上述技術問題,本發明公開了一種光聲圖像的多維譜分析方法,包括以下步驟:

步驟一,以實際病變組織重建得到的光聲圖像上的每一個像素為基礎,切割一個像素塊;

步驟二,計算該像素塊的二維實數功率譜;

步驟三,用待定系數的二次曲面去擬合該像素塊的二維實數功率譜,得到最佳擬合曲面的多種參數值;

步驟四,針對每個像素塊,將得到的同種參數值組合成多個參數矩陣,并以圖像方式顯示,以便建立這些圖像與病變組織之間的對應關系。

本發明中,優選地,所述步驟一以實際病變組織重建得到的光聲圖像中的每個像素為基礎,以當前像素點為中心(或一角)切割出一塊長寬為M×N的像素塊,其中M、N的取值通常可根據實際光聲成像中病變組織的大小來選取,選取尺寸應與病變組織大小相當。對于圖像邊界區域可以簡單的忽略或先對邊界進行對稱處理后再切割。

本發明中,優選地,所述步驟二以切割得到的M×N像素塊為基礎,計算其二維實數功率譜。

本發明中,優選地,所述步驟三中針對每個像素,使用待定系數的二次曲面去擬合該像素塊的二維實數功率譜,并記錄得到最佳擬合曲面時的多個參數值。

本發明中,優選地,所述步驟四將不同像素塊對應擬合得到的參數中的同類型參數組合成一個參數矩陣并以圖像方式顯示,通過建立這些圖像與實際病變組織之間的對應關系,能更好的了解重建得到的光聲圖像是否發生病變及發生病變的具體位置。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做更進一步的具體說明,本發明的上述和/或其他方面的優點將會變得更加清楚。

圖1是本發明方法的流程圖。

圖2是光聲圖像中某一像素對應的像素塊切割示意圖。

圖3是典型的像素塊二維實數功率譜的三維顯示圖。

圖4是二維實數功率譜進行二次曲面擬合后的結果圖。

具體實施方式:

本發明以光聲信號重建后的光聲圖像為基礎,計算每個像素塊的二維實數功率譜,并用二次曲面進行擬合,得到用于分析光聲圖像與病變組織關系的多種參數矩陣。

如圖1所示,本發明公開了一種光聲圖像的多維譜分析方法,包括以下步驟:

步驟一,以實際病變組織重建得到的光聲圖像上的每一個像素為基礎,切割一個像素塊;

步驟二,計算該像素塊的二維實數功率譜;

步驟三,用待定系數的二次曲面去擬合該像素塊的二維實數功率譜,得到最佳擬合曲面的多種參數值;

步驟四,針對每個像素塊,將得到的同種參數值組合成多個參數矩陣,并以圖像方式顯示,以便建立這些圖像與病變組織之間的對應關系。

本發明中,步驟一,以實際病變組織重建得到的光聲圖像為基礎,遍歷其中的每一個像素,并以該像素為中心(或一角),切割出一塊M×N大小的像素塊,其中M、N的取值通常可根據實際光聲成像中病變組織的大小來選取,選取尺寸應與病變組織大小相當,如圖2所示。對于圖像邊界區域,可以選擇忽略不能切割出像素塊的像素,也可以通過對邊界進行對稱擴充后再進行像素塊的切割。

本發明中,步驟二,計算步驟一中切割得到的像素塊的二維實數功率譜,首先計算該像素塊的二維快速傅里葉變換(FFT),可利用公式(1)計算得到:

F ( u , v ) = 1 MN Σ x = 0 M - 1 Σ y = 0 N - 1 f ( x , y ) e - j 2 π ( ux / M + vy / N ) - - - ( 1 ) ]]>

其中,f(x,y)為像素塊中在(x,y)處的像素值,F(u,v)為該像素塊在(u,v)處的頻譜值。然后以FFT頻譜幅值的平方,再取對數并放大10倍后的結果,作為該像素塊的二維實數功率譜,如公式(2)所示:

P(u,v)=10log10|F(u,v)|2???????????(2)

其中,P(u,v)即為該像素塊在(u,v)處的二維實數功率譜值。圖3給出了一個典型的二維實數功率譜三維圖像。

本發明中,步驟三,針對光聲圖像中的每個像素,使用待定系數的二次曲面去擬合該像素塊的二維實數功率譜。二次曲面方程可描述為:

f(u,v,p)=α1u2+α2v2+α3p2+α4uv+α5vp+α6up+α7u+α8v+α9p+α10=0????(3)

其中,(u,v,p)為二次曲面上任意點的坐標,αs,s=1,2,...,10為二次曲面方程的參數。

將二維實數功率譜數據(ui,vi,pi),i=1,2,...,M×N作為觀測坐標代入公式(3),得到二次曲面的誤差方程:

V i = α ^ 1 u i 2 + α ^ 2 v i 2 + α ^ 3 p i 2 + α ^ 4 u i v i + α ^ 5 v i p i + α ^ 6 u i p i + α ^ 7 u i + α ^ 8 v i + α ^ 1 - ( - p i ) - - - ( 4 ) ]]>

其中, α ^ s = α s / α 9 , s = 1,2,3,4,5,6,7,8,10 , ]]>為二次曲面的擬合參數。

將公式(4)寫成矩陣形式為:

V i = A i Δ α ^ - L i - - - ( 5 ) ]]>

其中 A i = [ u i 2 , v i 2 , p i 2 , u i v i , v i p i , u i p i , u i p i , u i , v i , 1 ] , ]]> Δ α ^ = [ α ^ 1 , α ^ 2 , α ^ 3 , α ^ 4 , α ^ 5 , α ^ 6 , α ^ 7 , α ^ 8 , α ^ 10 ] T , ]]>Li=-pi。

為求解參數根據間接平差原理,列出法方程:

NΔ α ^ = C - - - ( 6 ) ]]>

其中,N=ATA,C=ATL,L=[-p1,-p2,...,-pn]T為常數向量,n=M×N為二維實數功率譜中元素個數,A為誤差矩陣,如下所示:

A = u 1 2 v 1 2 p 1 2 u 1 v 1 v 1 p 1 u 1 p 1 u 1 v 1 1 u 2 2 v 2 2 p 2 2 u 2 v 2 v 2 p 2 u 2 p 2 u 2 v 2 1 M M M M M M M M M u n 2 v n 2 p n 2 u n v n v n p n u n p n u n v n 1 - - - ( 7 ) ]]>

求解矩陣N的特征向量矩陣R和特征根Λ,則

Δ α ^ = RΛ - 1 R T C - - - ( 8 ) ]]>

記錄得到最佳擬合時的擬合參數為圖4給出了一個最佳擬合結果。

本發明中,步驟四,將光聲圖像中不同像素塊對應的二維實數功率譜擬合得到的多種參數中的同類型參數組合成參數矩陣As,s=1,2,3,4,5,6,7,8,10。假設光聲圖像中位于坐標(m,n)處擬合得到的參數值對應為則有:

A s = α ^ s ( 0,0 ) α ^ s ( 0,1 ) L α ^ s ( 0 , Y - 1 ) α ^ s ( 1,0 ) α ^ s ( 1,1 ) L α ^ s ( 1 , Y - 1 ) M M O M α ^ s ( X - 1,0 ) α ^ s ( X - 1,1 ) L α ^ s ( X - 1 , Y - 1 ) X × Y , ]]>s=1,2,3,4,5,6,7,8,10????(9)

其中X、Y為光聲圖像的大小。以圖像的方式顯示這些矩陣,通過對這些圖像的分析,建立這些圖像與實際病變組織之間的對應關系,從而更好的了解重建得到的光聲圖像是否發生病變及發生病變的具體位置。

本發明提供了一種光聲圖像的多維譜分析方法,應當指出,對于本技術領域的普通技術人員來說,在不脫離本發明原理的前提下,還可以做出若干改進和潤飾,如將二次曲面簡化為平面、以二次曲面擬合得到的參數為基礎計算其它的參數矩陣等,這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。另外,本實施例中未明確的各組成部分均可用現有技術加以實現。

關于本文
本文標題:一種光聲圖像的多維譜分析方法.pdf
鏈接地址:http://www.wwszu.club/p-6914338.html
關于我們 - 網站聲明 - 網站地圖 - 資源地圖 - 友情鏈接 - 網站客服 - 聯系我們

[email protected] 2017-2018 zhuanlichaxun.net網站版權所有
經營許可證編號:粵ICP備17046363號-1 
 


收起
展開
鬼佬大哥大