一种超声造影图像识别方法、系统、电子设备及存储介质与流程

1.本发明涉及超声图像识别领域，特别是涉及一种超声造影图像识别方法、系统、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.超声成像技术具有便捷、无辐射、低成本等优点，是最常用的影像学检查手段之一。随着超声技术的发展，包括多普勒彩色超声、超声弹性成像、超声造影等多个技术已被广泛用于病灶的检查。其中超声造影技术是通过向血管中注射超声造影剂，利用形成的微气泡来增强超声的分辨率的技术。超声造影相对安全，且能够实时动态的关注血流灌注的情况，对心血管疾病和肿瘤相关疾病的检查提供了巨大的帮助。
3.超声影像数据多以受检者为储存基本单位，并未按照图像的具体类型作为检索项目。因此需要使用者人工挑选需要阅片的超声检查类型，并做进一步的定位及分析。这一过程效率低，且增加了医师的阅片负担。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种超声造影图像识别方法、系统、电子设备及存储介质，以提高超声造影识别效率。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种超声造影图像识别方法，包括：
7.获取超声图像；
8.对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像；
9.对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域；
10.根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类；所述图像种类包括非造影图像、单幅造影图像和双幅造影图像。
11.可选地，对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像，具体包括：
12.根据所述超声图像利用hsv色彩空间进行二值化处理，得到二值化图像。
13.可选地，对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域，具体包括：
14.对所述二值化图像进行中值滤波，得到降噪图像；
15.对所述降噪图像进行多次腐蚀操作和多次膨胀操作，得到超声造影连通域。
16.可选地，根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类，具体包括：
17.获取所述超声造影连通域中面积最大的前景连通域；
18.计算所述面积最大的前景连通域的外接矩形；
19.根据所述外接矩形的面积和中心点位置确定图像种类。
20.可选地，在根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类之后，还包括：
21.在所述超声图像中截取所述外接矩形区域，得到造影区域；
22.对所述超声图像和所述造影区域进行灰度化处理，并将所述超声图像的造影区域的强度值置零；
23.以灰度化后的造影区域为模板，在所述超声图像中利用模板匹配法计算归一化相似系数；
24.根据所述归一化相似系数将造影区域叠加在灰度化后的超声图像中，得到融合图像。
25.本发明还提供一种超声造影图像识别系统，包括：
26.获取模块，用于获取超声图像；
27.二值化模块，用于对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像；
28.中值滤波和腐蚀膨胀操作模块，用于对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域；
29.图像种类确定模块，用于根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类；所述图像种类包括非造影图像、单幅造影图像和双幅造影图像。
30.可选地，所述二值化模块具体包括：
31.二值化单元，用于根据所述超声图像利用hsv色彩空间进行二值化处理，得到二值化图像。
32.可选地，所述中值滤波和腐蚀膨胀操作模块具体包括：
33.中值滤波单元，用于对所述二值化图像进行中值滤波，得到降噪图像；
34.腐蚀操作和膨胀操作单元，用于对所述降噪图像进行多次腐蚀操作和多次膨胀操作，得到超声造影连通域。
35.本发明还提供一种电子设备，包括：
36.一个或多个处理器；
37.存储装置，其上存储有一个或多个程序；
38.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述的方法。
39.本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。
40.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
41.本发明获取超声图像；对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像；对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域；根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类；所述图像种类包括非造影图像、单幅造影图像和双幅造影图像。将造影图像从包含各类超声图像的图像数据集中筛选出来，从而提供了超声造影图像的识别效率。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
43.图1为各类超声图像示例图；
44.图2为二值化后的超声造影图像；
45.图3为中值滤波及腐蚀膨胀操作后的图像；
46.图4为非造影图像判断示意图一；
47.图5为非造影图像判断示意图二；
48.图6为单幅造影图像判断示意图；
49.图7为双幅造影图像判断示意图；
50.图8为造影图像定位、提取、灰度化示意图；
51.图9为灰度化造影图片及造影区域覆盖示意图；
52.图10为造影图片灰阶超声区域示意图；
53.图11为超声造影图像识别方法示意图；
54.图12为本发明提供的超声造影图像识别方法流程图。
具体实施方式
55.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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通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。
56.本发明的目的是提供一种超声造影图像识别方法、系统、电子设备及存储介质，以提高超声造影识别效率。
57.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
58.超声图像包括多种形式的检查，二维超声的图像类型主要有灰阶超声图像，多普勒彩超图像，弹性超声成像，以及超声造影图像。本发明的最终目的是将超声造影图像从包含各类其他类型的二维超声图像的图像数据集中筛选出来，并定位造影成像信息在图片中的位置，进一步与普通灰阶超声图像融合，增加超声医师的阅片效率和便捷性。
59.如图11和图12所示，本发明提供的一种超声造影图像识别方法，包括：
60.步骤101：获取超声图像。超声图像的图像类型主要有如图1中的(a)所示的灰阶超声图像，图1中的(b)所示的多普勒彩超图像，图1中的(c)所示的弹性超声成像，以及图1中的(d)所示的超声造影图像。
61.步骤102：对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像。
62.步骤102具体包括：根据所述超声图像利用hsv色彩空间进行二值化处理，得到二值化图像。
63.具体为，为了从多种超声图像中筛选出超声造影图像，首先将图片投射到hsv色彩空间即
64.v＝max(b,g,r)
[0065][0066][0067]
其中b，g，r代表原图像蓝色，绿色，红色通道中所有像素的强度，h，s，v为转换后图像色相，饱和度，明度通道的值。
[0068]
之后在hsv色彩空间对图片进行二值化处理，即对图像中任意一点之后在hsv色彩空间对图片进行二值化处理，即对图像中任意一点
[0069]
其中h(i,j)，s(i,j)，v(i,j)分别为该点在h，s，v通道对应的值，此处t
hlow
为h通道下阈值取10，t
hhigh
为h通道上阈值取40，t
slow
为s通道下阈值取40，t
shigh
为s通道上阈值取255，t
vlow
为v通道下阈值取20，t
vhigh
为v通道上阈值取255，结果如图2所示。
[0070]
步骤103：对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域。
[0071]
步骤103具体包括：对所述二值化图像进行中值滤波，得到降噪图像；对所述降噪图像进行多次腐蚀操作和多次膨胀操作，得到超声造影连通域。
[0072]
具体为，获得二值化图像后，使用中值滤波器和腐蚀膨胀操作获取超声造影连通区域。首先对图像使用3x3中值滤波即：
[0073]
i(i,j)
new
＝med{i(x-k,y-l)
old
,(k,l∈k)}
[0074]
其中i(i,j)
new
为处理后图像每个像素点的强度值，i(x-k,y-l)
old
为旧图像中对应点i(x,y)
old
周围k，l个像素的强度值，k，l在核函数k范围之内，此处核函数使用3
×
3的值全为1的矩阵即:
[0075][0076]
中值滤波可去除点状噪音信号，得到如图5的降噪图像：
[0077]
对于中值滤波后的二值化图像，使用2次图像腐蚀操作移除其他区域的小噪点，再使用2次膨胀操作恢复造影区域尺寸。之后使用3次膨胀操作增加造影区域内小连通域融合度，再使用3次腐蚀操作恢复原连通域尺寸。腐蚀操作对于平面z2中的集合x和y，表示使用图像y作为卷积模板对图像x进行腐蚀。此处y使用3
×
3正方形卷积核即：
[0078]
[0079]
使用该卷积核对图像进行扫描，对图像每一个点，对该点及其周围8个点的3
×
3区域进行单次扫查，如果在3
×
3的区域内存在值为0的点，则在腐蚀后图像中该点的值设为0。
[0080]
之后使用3次膨胀操作恢复工作区域尺寸，膨胀操作即对于二维空间平面z2中的集合x和y，表示使用图像y作为卷积模板对图像x进行膨胀，此处y使用3
×
3正方形卷积核即：
[0081][0082]
使用该卷积核对图像进行扫描，对图像每一个点，对该点及其周围8个点的3
×
3区域进行单次扫查，如果在3
×
3的区域内存在值为1的点，则在膨胀后的图像中该点的值设为1，结果如图3所示。
[0083]
步骤104：根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类；所述图像种类包括非造影图像、单幅造影图像和双幅造影图像。
[0084]
步骤104，具体包括：获取所述超声造影连通域中面积最大的前景连通域；计算所述面积最大的前景连通域的外接矩形；根据所述外接矩形的面积和中心点位置确定图像种类。
[0085]
具体为，在以上预处理操作之后，通过连通域查找的方法定位潜在的造影区域，并根据连通域尺寸和位置，判断图像是否为造影图像，以及图像是否为单一造影图像或双幅图像。本发明中在降噪后的二值图中定位8领域连通域，获取面积最大的前景连通域。计算最大前景连通域的外接矩形，并得到外接矩形的面积s
rect
及中心点位置(x
rect
,y
rect
)，同时根据原始超声图像宽度w
image
以及图像高度h
image
计算面积s
image
，根据以下条件判断当前图像是否为造影图像，以及是双幅造影图像或单幅造影图像：
[0086]srect
《t
ceussimage
→
非造影图像
[0087]srect
≥t
ceussimage
and t
l_minwimage
≤x
rect
≤t
l_maxwimage
[0088]
→
单幅造影图像
[0089]srect
≥t
ceussimage
and(x
rect
≤t
l_minwimage
orx
rect
≥t
l_maxwimage
→
双幅造影图像
[0090]
此处t
ceus
为造影面积阈值系数取0.25，t
l_min
为造影宽度阈值系数下界取0.4，t
l_max
造影宽度阈值系数上界取0.6。如图4至图7所示，其中，图4中s
rect
＝410《0.25*750*620，属于非造影图像。图5中s
rect
＝6142《0.25*750*620，属于非造影图像。图6中，s
rect
＝439067》0.25*750*620，属于超声造影图像，0.4*750《x
rect
＝366《0.6*750，属于单幅超声造影图像，图7中s
rect
＝288300》0.25*950*620，属于超声造影图像，x
rect
＝232《0.4*950，属于双幅超声造影图像。
[0091]
在步骤104之后，还包括：在所述超声图像中截取所述外接矩形区域，得到造影区域；对所述超声图像和所述造影区域进行灰度化处理，并将所述超声图像的造影区域的强度值置零；以灰度化后的造影区域为模板，在所述超声图像中利用模板匹配法计算归一化相似系数；根据所述归一化相似系数将造影区域叠加在灰度化后的超声图像中，得到融合图像。
[0092]
具体为，对于双幅图像，本发明进一步定位造影成像显示区域，并定位匹配相应灰
阶超声区域，进行融合以辅助阅片医师对造影超声图片进一步分析。首先根据前述最大前景连通域确定该连通域外接矩形位置rect(xo,yo,wo,ho)，其中rect为外接矩形，xo，yo，wo，ho分别为该矩形的左上角横坐标，左上角纵坐标，宽度高度。从原图像中截取该外接矩形区域，之后将图像转换为灰度图，即对于图片中任意像素：ig＝tbib+tgig+trir。其中ib为该像素在蓝色通道中的强度值，ig为该像素在绿色通道中的强度值，ir为该像素在红色通道中的强度值，{tb,tg,tr}为一组蓝绿红通道颜色转换系数，分别设定为{tr＝0.2989,tg＝0.5870,tb＝0.1140}，ig为最终得到的该像素在灰度图像中的强度值，效果如图8所示。其中，图8中的(a)为原始图像中识别到的造影区域，具体为矩形框区域，图8中的(b)为截取的造影区域图像，图8中的(c)为灰度化的截取造影区域图像。
[0093]
对原造影图像进行灰度化操作，并将造影图像位置强度值置0，即
[0094][0095]
如图9所示。之后利用灰度化后的造影区域图像作为模板，在原造影图像全域中使用模板匹配算法，即将模版与原图像在左上角位置重合，计算归一化相似系数r
sim
，之后向右移动一个像素，再次计算相似系数，直至右边界，之后向下移动一个像素后，开始向左移动，其中：
[0096][0097]
其中，t(x0,y0)为模板t上(x0,y0)位置像素强度值，i(x+x0,y+y0)为原图像i上对应(x0,y0)位置移动x，y个像素之后位置的像素强度值，使x，y遍历图像中每个像素，得到对应的r
sim
值，在图像中r
sim
最大的像素位置即为最佳匹配位置，此时的像素坐标(x,y)为造影区域对应灰阶图像位置左上坐标。最后将原始造影区域叠加在相应的灰阶超声图像上，形成融合图像，效果如图10所示。其中，图10中的(a)为原始图像中匹配到的灰阶超声区域，具体为矩形框区域，图10中的(b)为造影图像和灰阶超声图像的融合图像。
[0098]
本发明还提供一种超声造影图像识别系统，包括：
[0099]
获取模块，用于获取超声图像。
[0100]
二值化模块，用于对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像。
[0101]
中值滤波和腐蚀膨胀操作模块，用于对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域。
[0102]
图像种类确定模块，用于根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类；所述图像种类包括非造影图像、单幅造影图像和双幅造影图像。
[0103]
作为一种可选地实施方式，所述二值化模块具体包括：
[0104]
二值化单元，用于根据所述超声图像利用hsv色彩空间进行二值化处理，得到二值化图像。
[0105]
作为一种可选地实施方式，所述中值滤波和腐蚀膨胀操作模块具体包括：
[0106]
中值滤波单元，用于对所述二值化图像进行中值滤波，得到降噪图像。
[0107]
腐蚀操作和膨胀操作单元，用于对所述降噪图像进行多次腐蚀操作和多次膨胀操
作，得到超声造影连通域。
[0108]
本发明还提供一种电子设备，包括：
[0109]
一个或多个处理器。
[0110]
存储装置，其上存储有一个或多个程序。
[0111]
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述的方法。
[0112]
本发明还提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述的方法。
[0113]
本发明能够从普通超声、多普勒彩超图片、超声弹性成像等图片中，筛选出单幅及双幅超声造影图像，并对双幅超声造影图像中的造影部分进行定位和融合处理，提高超声相关工作者的检索和阅片效率。通过多种图像处理的技术方法，实现了自动化的超声造影图片识别，在普通办公计算机上，可在1秒内完成超过20张超声图像筛选，本发明可以用于对大规模的超声图像数据库进行分选，缓解超声阅片者人工筛选的负担，大大提高超声医师的工作效率。本发明可自动实现双幅超声造影图像的定位、提取和融合，为阅片医师提供了便捷的超声造影图像阅片方式，融合图像的观查方式增加了阅片医师的对造影图像的观察角度，在提升图像分析效率的同时，也潜在提高了分析的准确性。
[0114]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0115]
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：
1.一种超声造影图像识别方法，其特征在于，包括：获取超声图像；对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像；对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域；根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类；所述图像种类包括非造影图像、单幅造影图像和双幅造影图像。2.根据权利要求1所述的超声造影图像识别方法，其特征在于，对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像，具体包括：根据所述超声图像利用hsv色彩空间进行二值化处理，得到二值化图像。3.根据权利要求1所述的超声造影图像识别方法，其特征在于，对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域，具体包括：对所述二值化图像进行中值滤波，得到降噪图像；对所述降噪图像进行多次腐蚀操作和多次膨胀操作，得到超声造影连通域。4.根据权利要求1所述的超声造影图像识别方法，其特征在于，根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类，具体包括：获取所述超声造影连通域中面积最大的前景连通域；计算所述面积最大的前景连通域的外接矩形；根据所述外接矩形的面积和中心点位置确定图像种类。5.根据权利要求4所述的超声造影图像识别方法，其特征在于，在根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类之后，还包括：在所述超声图像中截取所述外接矩形区域，得到造影区域；对所述超声图像和所述造影区域进行灰度化处理，并将所述超声图像的造影区域的强度值置零；以灰度化后的造影区域为模板，在所述超声图像中利用模板匹配法计算归一化相似系数；根据所述归一化相似系数将造影区域叠加在灰度化后的超声图像中，得到融合图像。6.一种超声造影图像识别系统，其特征在于，包括：获取模块，用于获取超声图像；二值化模块，用于对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像；中值滤波和腐蚀膨胀操作模块，用于对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域；图像种类确定模块，用于根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类；所述图像种类包括非造影图像、单幅造影图像和双幅造影图像。7.根据权利要求6所述的超声造影图像识别系统，其特征在于，所述二值化模块具体包括：二值化单元，用于根据所述超声图像利用hsv色彩空间进行二值化处理，得到二值化图像。8.根据权利要求6所述的超声造影图像识别系统，其特征在于，所述中值滤波和腐蚀膨胀操作模块具体包括：
中值滤波单元，用于对所述二值化图像进行中值滤波，得到降噪图像；腐蚀操作和膨胀操作单元，用于对所述降噪图像进行多次腐蚀操作和多次膨胀操作，得到超声造影连通域。9.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至5中任意一项所述的方法。10.一种存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5中任意一项所述的方法。

技术总结
本发明公开一种超声造影图像识别方法、系统、电子设备及存储介质，涉及超声图像识别领域，方法包括获取超声图像；对所述超声图像进行二值化处理，得到二值化图像；对所述二值化图像进行中值滤波和腐蚀膨胀操作，得到超声造影连通域；根据所述超声造影连通域利用连通域查找方法确定图像种类；所述图像种类包括非造影图像、单幅造影图像和双幅造影图像。本发明能提高超声造影识别效率。能提高超声造影识别效率。能提高超声造影识别效率。


技术研发人员：郭俊
受保护的技术使用者：什维新智医疗科技（上海）有限公司
技术研发日：2023.05.15
技术公布日：2023/8/24