基于灰度概率分布-交叉熵法的无损测温方法.pdf

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1、第29卷第2期电子测量与仪器学报f．29No．22015年2JOURNALOFELECTRONICMEAsUREMENTANDINsTRUMENTATloN·247·DOI：10．13382／j．jemi．2015．02．013基于灰度概率分布-交叉熵法的无损测温方法术李勇丁亚军，钱盛友段先知邹孝(1．湖南师范大学物理与信息科学学院长沙410081；2．湖南师范大学图像识别与计算机视觉研究所长沙410081)摘要：本研究利用高强度聚焦超声(HIFU)对新鲜离体猪肉组织进行辐照，并利用B超获取辐照前后的超声图像。运用灰度概率分布．交叉熵法对图像进行处理，将辐照前后图像

2、的交叉熵作为检测温度的信息参数。通过曲线拟合，发现多组数据的交叉熵与温度都成近似的线性关系，且斜率非常接近；其确定系数大、误差小、温度分辨率高，明显地优于传统的灰度统计法和离散Fourier变换直流分量法，能够为超声治疗中的无损测温提供实时、可靠的依据。关键词：高强度聚焦超声；无损测温；灰度概率分布；交叉熵中图分类号：0426．9；TP274文献标识码：A国家标准学科分类代码：520．6040Noninvasivetemperatureestimationmethodbasedongrayprobabilitydistribution-crossentropyLiY

3、ongDingYajun·QianShengyouDuanXianzhiZouXiao(1．CollegeofPhysicsandInformationScience，HunanNormalUniversity，Changsha410081，China；2．InstituteofImageRecognition&ComputerVision，HunanNormalUniversity，Changsha410081，China)Abstract：Irradiatingfreshporkinvitrotissuewithhighintensityfocusedultra

4、sound(HIFU)，theultrasoundima-gesbeforeandafterirradiationwereobtainedbyusingBultrasound．Aftertheseimageswereprocessedbyusinggrayprobabilitydistribution—crossentropymethod，thecrossentropyofimagesbeforeandafterirradiationwasregar-dedasdetectiontemperatureinformationparameter．Throughcurve

5、fitting，itshowsthatthereisanapproximatelinearrelationshipbetweencross—entropyofmultiplesetsofdataandtemperature，andtheseslopesareveryclose．BecauseofthesuperiorR—square，lesserrorsandhigherresolutionoftemperature，thismethodisbetterthanthetraditionalgrayscalestatisticsandDiscreteFourierTr

6、ansformDirectComponentmethod．Itcanprovideasynchro-nousandreliablebasisfornoninvasivetemperatureestimationinHIFUtherapy．Keywords：highintensityfocusedultrasound；noninvasivetemperatureestimation；grayprobabilitydistribution；cross-entropy重要，温度过高或者温度过低都不能达到良好的疗1引言效。因此，如何快速准确的测定治疗区域的温度成近年来，高强

7、度聚焦超声(high—intensityfocused为这一技术的重要组成部分j。侯珍秀等人]利用ultrasound，HIFU)治疗越来越受到医学界的关注，HIFU对新鲜的离体猪肉猪肝组织进行26—63℃范部分技术已经步人临床应用阶段。该方法主要是围内的测温实验，处理采集到的超声图像发现灰度通过超声波将能量聚集到体内，利用超声波的机械均值与温度有近似的线性关系。FengYanling等效应、热效应、空化效应等机制在病灶区瞬间产生人利用数据挖掘的方式处理获取的B超图像，发现60℃以上的高温来杀死肿瘤细胞以达到治疗的目温度与图像的GLCM惯性矩_9J、均值和、梯度