十二指肠-胃反流超声检测中的图像分析处理研究

摘要

超声成像技术是目前临床常用的十二指肠-胃反流检测手段之一。超声检查因可实时成像、价格低廉、使用便捷、无创、可重复性好等优点，在胃肠动力学的综合评估中具有重大意义。目前十二指肠-胃反流检测的数据分析仍依赖人工处理，效率低，易受主观影响。本论文的研究目标是开发一套基于胃部超声检测的图像分析系统，尽量减少数据分析过程中的人工干预，提高分析的自动化程度，从而加快超声视频的处理速度，并为医生提供有用的定量分析数据。本论文针对系统的设计，分别从感兴趣区域(Region of Interest，ROI)提取、基于图像测速以及自动化运动分析三个方面进行了研究。
　　第一部分感兴趣区域的自动提取采用边缘跟踪的策略，根据跟踪所得的局部胃肠壁的位置信息可获得图像中幽门区域的结构信息。本论文提出了一种基于边缘的光流场算法。该算法在跟踪中考虑了图像的时空信息和目标本身的特征，能够保证跟踪结果的边缘特性，从而提高跟踪精度。仿真和实际实验结果表明，在超声图像序列中，该算法相比于其他跟踪算法具有最高的跟踪精度和稳定的跟踪性能。
　　第二部分提出了基于加权互相关光流法的运动估计算法，能够实现基于图像的运动估计。该算法结合了局部的区域统计信息与全局的运动场约束，在原始互相关光流法的基础上，加入了自适应的视觉相似性权重，从而令运动估计的假设更合理，改善了原始算法在边缘附近运动估计不理想的情况，在图像噪声严重、存在阴影、多运动的情况下能够保证良好的运动估计精度。实验结果表明，该算法的运动估计性能优于其他三种比较算法，适用于超声序列中的图像测速。
　　第三部分给出了基于胃部超声检测的图像分析系统的工作流程。该系统使用图像测速方法来估计运动场，并提出了结合运动和结构信息的流向判断准则，从而实现对液体流向的自动分析判断。系统性能的评估基于十段实际B型超声图像序列，共1000帧图像数据。实验结果表明，系统自动分析得到的流向判断与金标准的吻合度达95.9％，具有较高的准确率。系统能成功实现十二指肠-胃反流的检测，并给出反流的持续时间，有望成为十二指肠-胃反流自动化定量分析的基础。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 十二指肠-胃反流的基本概念

1．2 十二指肠-胃反流的检测方法

1．3 十二指肠-胃反流超声检测的意义与现状

1．4 本论文主要工作和创新点

第二章 幽门区域结构特征的提取

2．1 检测策略

2．2 基本算法

2．3 基于边缘的改进光流场算法

2．4 实验与结果

2．5 本章小结

第三章 幽门区域运动的自动检测

3．1 原理与基本算法

3．2 基于加权互相关的变分光流场算法

3．3 实验与结果

3．4 本章小结

第四章 基于胃部超声检测的图像分析系统

4．1 系统工作流程介绍

4．2 系统性能评估

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录：硕士期间发表论文

致谢

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