[发明专利]一种非均匀形状约束的像素值域滤波超声成像重建方法

摘要

本发明涉及一种基于非均匀形状约束的像素值域滤波超声成像重建方法，包括：根据被测场域，获取重建所需的投影衰减测量值；构建基于路径长度的系数矩阵，即在不含内含物的空场内根据激励探头和接收探头的相对位置计算其连线即投影路径穿过场域内像素的情况；进行成像迭代计算：针对场域内每个像素计算基于非均匀滤波核的像素值滤波模板：将场域内所有像素对应滤波器模板进行卷积，得到滤波后场域内每个位置的像素值；计算滤波后边界测量值和重建估计值之间的残差，迭代直至残差满足要求。

主权项

1.一种基于非均匀形状约束的像素值域滤波超声成像重建方法，包括如下步骤：步骤一：根据被测场域，获取重建所需的第i条投影路径上衰减测量值τi，计算方式为式中fc是激励信号的中心频率，As为空场下的边界电压测量值，Ar为存在内含物情况下的边界电压测量值，ln表示对数符号；步骤二：构建基于路径长度的系数矩阵，即在不含内含物的空场内根据激励探头和接收探头的相对位置计算其连线即投影路径穿过场域内像素的情况，计算公式为：式中Ri,j是场域内第i条投影路径穿过场域内第j个像素的相对长度，同时对应系数矩阵中第i行、第j列的元素，lij为第i条投影路径穿过第j个像素的长度，lpixel为像素对角线长度，若第i条投影路径未经过第j个像素，则Rij＝0；步骤三：使用同步代数重建方法进行成像迭代计算：[1]给出上一次迭代结果得到的像素值分布aj(k‑1)，其中k表示当前迭代次数；[2]根据系数矩阵R计算投影衰减估计值n表示场域内所有像素的个数；[3]计算投影衰减测量值与投影衰减估计值的偏差[4]计算需要更新的像素值分布其中m表示场域内总的投影路径数；步骤四：根据步骤二的计算结果，针对场域内每个像素计算基于非均匀滤波核的像素值滤波模板：[1]对全场域像素进行高斯滤波权值计算[2]对全场域像素进行基于像素值的滤波权值计算[3]对全场域像素进行非均匀滤波核形状约束权值计算[4]根据上述计算的权值进行整体滤波器模板设计式中χ表示滤波中目标像素的位置，ξ表示滤波中场域任一像素的位置，f(χ)表示目标像素的像素值，f(ξ)表示场域内任一像素的像素值，σg表示高斯滤波中的位置约束系数，σb表示像素值滤波中的像素值约束系数，s表示基于灵敏度先验拟合得到的幂指数因子，σs为非均匀滤波核形状约束中的松弛因子，N表示长约内所有像素的集合，sgn表示符号函数，||·||2表示元素的二范数；步骤五：将场域内所有像素对应滤波器模板进行卷积，得到滤波后场域内每个位置的像素值，在对目标像素进行滤波计算时，所采用的滤波器窗口包含场域内所有像素，为全尺寸模板；步骤六：计算滤波后边界测量值和重建估计值之间的残差；步骤七：重复步骤二～步骤四直至残差满足要求。