本文關(guān)鍵詞：超聲心肌量化分析的斑點追蹤算法研究

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【摘要】：目前心血管疾病已經(jīng)成為我國患病人數(shù)、死亡人數(shù)最多的疾病之一,不僅給患者帶來身心上的困擾,而且給國家社會的發(fā)展帶來了沉重的壓力。超聲影像技術(shù)作為心血管疾病預防和治療最為直接、有效的手段之一,可以無創(chuàng)地對心臟運動進行觀察與檢測。為了能夠在心臟超聲影像上直接、有效、準確地獲得心肌運動數(shù)據(jù),斑點追蹤算法應運而生。本文主要圍繞斑點追蹤算法開展研究工作。首先介紹了超聲圖像的成像原理以及圖像斑點,對斑點追蹤技術(shù)應用于超聲圖像的可行性做了分析。之后闡述了實現(xiàn)斑點追蹤的兩種主要方法:光流法與塊匹配法,分析了兩種方法的主要特點。相較于基于光流法的斑點追蹤算法,基于塊匹配法的斑點追蹤算法追蹤精確度更高、計算速度更快、抗干擾性更好。根據(jù)臨床應用需求,選用了匹配精度最高的全搜索塊匹配法作為斑點追蹤算法的基本方法。其次,給出了全搜索塊匹配斑點追蹤算法的基本流程及其在實際的心臟超聲圖像序列中的追蹤結(jié)果,對其進行了簡要分析,針對全搜索塊匹配斑點追蹤算法的缺點提出了追蹤誤差計算的方法,基于追蹤誤差計算的斑點追蹤算法在實際的心臟超聲圖像序列中具有良好的追蹤效果,說明了此算法有效地提高了在不同超聲圖像序列以及同一圖像序列不同區(qū)域多點追蹤的適用性、穩(wěn)定性與精確性。然后,為了更好地滿足超聲臨床醫(yī)療的實時性需求,采用了GPU并行計算的方法。將全搜索塊匹配斑點追蹤算法并行化并采用CUDA實現(xiàn),設計了多種不同的模板塊邊長與追蹤距離模式以及不同的圖像存儲方案,在此基礎(chǔ)上進行加速倍數(shù)的實驗,對其結(jié)果進行分析。最后將加速效果最好的存儲方案應用于基于追蹤誤差計算的斑點追蹤算法CUDA實現(xiàn)中,極大地加快了斑點追蹤算法的計算速度。最后,根據(jù)基于追蹤誤差計算的斑點追蹤算法在心臟超聲圖像序列中的追蹤數(shù)據(jù)計算出可用于臨床診斷的定量心肌參數(shù)曲線。為了避免可能發(fā)生的追蹤錯誤影響心肌參數(shù)的準確性,應用隨機抽樣一致性方法去除錯誤追蹤數(shù)據(jù),減少了錯誤追蹤帶來的參數(shù)計算誤差,計算結(jié)果表明應用隨機抽樣一致性方法可以有效保障參數(shù)曲線計算的正確性。
【關(guān)鍵詞】：斑點追蹤算法 全搜索塊匹配法 GPU并行計算 隨機抽樣一致性算法
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;R445.1;R54
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-14
• 1.1 課題背景及研究意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史及發(fā)展狀況10-12
• 1.3 課題的研究內(nèi)容12-14
• 第2章 斑點追蹤算法分析14-28
• 2.1 斑點追蹤技術(shù)的物理基礎(chǔ)14-16
• 2.1.1 超聲圖像成像原理14-15
• 2.1.2 超聲斑點形成原理15
• 2.1.3 心肌量化分析應用15-16
• 2.1.4 斑點追蹤技術(shù)應用于超聲心動圖的可行性分析16
• 2.2 基于斑點追蹤技術(shù)的心肌量化分析16-18
• 2.3 斑點追蹤基本方法18-27
• 2.3.1 光流法18-19
• 2.3.2 塊匹配法19-25
• 2.3.3 光流法與塊匹配法的比較與分析25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 全搜索塊匹配斑點追蹤算法的改進28-38
• 3.1 全搜索塊匹配斑點追蹤算法28-34
• 3.1.1 算法流程28-29
• 3.1.2 追蹤結(jié)果與分析29-34
• 3.2 基于追蹤誤差計算的斑點追蹤算法34-37
• 3.2.1 追蹤誤差計算34-35
• 3.2.2 算法流程35-36
• 3.2.3 追蹤結(jié)果與分析36-37
• 3.3 本章小結(jié)37-38
• 第4章 斑點追蹤算法的GPU并行計算38-52
• 4.1 GPU通用計算38-41
• 4.1.1 圖形處理器GPU38-39
• 4.1.2 CUDA39-41
• 4.2 圖像處理算法GPU并行化研究41-42
• 4.3 全搜索塊匹配斑點追蹤算法的CUDA實現(xiàn)42-48
• 4.3.1 CUDA實現(xiàn)42-44
• 4.3.2 加速結(jié)果與分析44-48
• 4.4 基于追蹤誤差計算斑點追蹤算法的CUDA實現(xiàn)48-51
• 4.4.1 CUDA實現(xiàn)48-49
• 4.4.2 加速結(jié)果與分析49-51
• 4.5 本章小結(jié)51-52
• 第5章 心肌量化參數(shù)計算52-62
• 5.1 心肌量化參數(shù)52-58
• 5.1.1 心肌參數(shù)計算方法52-55
• 5.1.2 參數(shù)計算結(jié)果與分析55-58
• 5.2 基于隨機抽樣一致性的參數(shù)計算58-61
• 5.2.1 隨機抽樣一致性原理概述58-59
• 5.2.2 基于隨機抽樣一致性的參數(shù)計算59-60
• 5.2.3 實驗結(jié)果與分析60-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-64
• 參考文獻64-71
• 致謝71

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