CN102750717A - 产生图像的方法、执行设备、诊断系统和医学图像系统 - Google Patents

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Abstract

提供了一种产生图像的方法、执行设备、诊断系统和医学图像系统。诊断图像产生设备包括:低分辨率图像信号合成单元,被配置为通过使用从对象反射的信号来合成多个低分辨率图像信号中的每一个;权重计算单元,被配置为利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的多个像素的各位置相应的多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算用于合成高分辨率图像信号的权重;高分辨率图像信号合成单元,被配置为通过将计算的权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号。

Description

产生图像的方法、执行设备、诊断系统和医学图像系统
技术领域
下面的描述涉及一种产生图像的方法、执行该方法的设备、诊断系统和医学图像系统。
背景技术
使用合成孔径技术的图像系统合成多个低分辨率的图像信号,并合成高分辨率图像信号,在这种情况下,可应用传输切趾权重(transmissionapodization weight)。在应用传输切趾权重时,可应用数据独立技术(data-independent technique),该数据独立技术不管输入信号如何都累加形成低分辨率图像的像素值。由于由数据独立技术产生的诊断图像可能不具有良好的对比度或分辨率,所以为获取高分辨率图像,可使用在形成低分辨率图像的所有像素计算切趾权重的数据依赖技术(data-dependent technique)。在由数据依赖技术产生的诊断图像中,可保证高分辨率性能,但发生了操作次数急剧增加,因此,难以产生诸如诊断图像的图像。
发明内容
根据一方面,提供了一种诊断图像产生设备。所述诊断图像产生设备包括:低分辨率图像信号合成单元,被配置为通过使用从对象反射的信号来合成多个低分辨率图像信号中的每一个;权重计算单元,被配置为利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的多个像素的各位置相应的多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算用于合成高分辨率图像信号的权重;高分辨率图像信号合成单元,被配置为通过将计算的权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号。
权重计算单元可将每个低分辨率图像信号划分成多个区域,并利用与每个区域中包括的一个像素的位置相应的信号值来计算权重,高分辨率图像信号合成单元可将计算的权重应用于包括与已经被用来计算权重的信号值相应的像素的区域。
权重计算单元可用最小方差技术针对与每个低分辨率图像信号中包括的某些像素的每个位置相应的信号值来计算权重。
权重计算单元可针对与每个低分辨率图像信号中包括的某些像素的每个位置相应的信号值产生协方差矩阵,计算产生的协方差的逆,并利用计算的协方差的逆来计算权重。
权重计算单元可包括:权重存储器,被配置为存储计算的权重;权重更新器,被配置为计算用于合成高分辨率图像信号的权重,并将权重存储器中存储的权重更新为计算的权重。
高分辨率图像信号合成单元可至少一次地将权重存储器中存储的权重应用于与形成低分辨率图像信号的像素的各位置相应的多个信号值中的除了与某些像素的每个位置相应的已经用来计算权重的信号值之外的信号值。
权重可对应于切趾权重。
在另一方面,提供了一种诊断系统。所述诊断系统包括:探测器,被配置为通过使用多个换能器将信号发送到对象/从对象接收信号;诊断图像产生设备,利用从探测器接收的信号合成多个低分辨率图像信号中的每一个,被配置为将权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号,并被配置为输出合成的高分辨率图像信号作为诊断图像,其中,利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的多个像素的各位置相应的多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算所述权重。
诊断图像产生设备可将每个低分辨率图像信号划分成多个区域,利用与每个区域中包括的一个像素的位置相应的信号值来计算权重,并将计算的权重应用于包括与已经被用来计算权重的信号值相应的像素的区域。
在另一方面,提供了一种医学图像系统。所述医学图像系统包括:诊断图像产生设备,被配置为通过使用从对象反射的信号合成多个低分辨率图像信号中的每一个,被配置为通过将权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号,并被配置为输出合成的高分辨率图像信号作为诊断图像,其中,利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的多个像素的各位置相应的多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算所述权重;显示单元,被配置为显示输出的诊断图像。
诊断图像产生设备可将每个低分辨率图像信号划分成多个区域,利用与每个区域中包括的一个像素的位置相应的信号值来计算权重,并可将计算的权重应用于包括与已经被用来计算权重的信号值相应的像素的区域。
在另一方面,提供了一种产生诊断图像的方法。所述方法包括:接收从对象反射的信号;通过使用接收的信号合成多个低分辨率图像信号中的每一个;利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的多个像素的各位置相应的多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算用于合成高分辨率图像信号的权重;通过将计算的权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号。
计算权重的步骤可将每个低分辨率图像信号划分成多个区域,利用与每个区域中包括的一个像素的位置相应的信号值来计算权重,合成高分辨率图像信号的步骤可将计算的权重应用于包括与已经被用来计算权重的信号值相应的像素的区域。
计算权重的步骤可用最小方差技术针对与每个低分辨率图像信号中包括的某些像素的每个位置相应的信号值来计算权重。
计算权重的步骤可针对与每个低分辨率图像信号中包括的某些像素的每个位置相应的信号值产生协方差矩阵,计算产生的协方差的逆,并利用计算的协方差的逆来计算权重。
计算权重的步骤可包括:计算用于合成高分辨率图像信号的权重;存储计算的权重;将存储的权重更新为计算的权重。
合成高分辨率图像信号的步骤可至少一次地将存储的权重应用于与形成低分辨率图像信号的像素的各位置相应的信号值中的除了与所述某些像素的每个位置相应的已经用来计算权重的信号值之外的信号值。
权重可对应于切趾权重。
所述方法还可包括:将合成的高分辨率图像信号显示为诊断图像。
一种非瞬态计算机可读存储介质可存储用于执行所述方法的计算机程序。
通过下面的详细描述、附图和权利要求书其他特征和方面会是清楚的。
附图说明
图1是示出诊断系统的使用环境的示例的示图;
图2是示出诊断图像产生设备的示例的示图;
图3是示出在权重计算单元中使用与形成低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算权重的方法的示例的示图;
图4是示出在权重计算单元中计算权重以合成高分辨率图像信号的方法的示例的示图;
图5是示出诊断系统的示例的示图;
图6是示出权重计算单元的示例的示图;
图7是示出医学图像系统的示例的示图;
图8是示出产生诊断图像的方法的示例的流程图。
贯穿附图和详细描述,除非另外描述,相同的附图标号将被理解为表示相同的元件、特征和结构。为了清晰、示出和方便,这些元件的相对大小和描述可能被夸大。
具体实施方式
提供了下面详细的描述以帮助读者获得对这里描述的方法、设备和/或系统的全面理解。因此,这里描述的系统、设备和/或方法的各种改变、修改和等同物将被提示给本领域普通技术人员。另外,为了更清晰和简要,可省略对已知功能和结构的描述。
图1是示出诊断系统200的使用环境的示例的示图。参照图1,诊断系统200包括探测器50和诊断图像产生设备100。诊断图像产生设备100将信号发送到探测器50,或者从探测器50接收信号,并针对对象产生诊断图像。
探测器50将信号发送到对象,并用多个换能器(transducer)接收从对象反射(reflect)的信号。
诊断图像产生设备100通过使用从换能器接收的信号合成多个低分辨率图像信号,通过使用合成的低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号,并根据例如合成孔径技术通过使用合成的高分辨率图像信号来产生诸如诊断图像的图像。在这种情况下,从探测器50的每个换能器反射的信号可以是从对象反射的信号。
这里,合成孔径技术表示通过合成多个低分辨率图像信号而合成一个或多个高分辨率图像信号。可根据与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值来产生与形成高分辨率图像的像素的每个位置相应的信号值。
低分辨率图像信号表示形成低分辨率图像并与低分辨率图像相应的信号,高分辨率图像信号表示形成高分辨率图像并与高分辨率图像相应的信号。
与形成低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值可以是从对象反射的信号所指示的关于对象的信息。例如,与像素的每个位置相应的信号值指示与形成低分辨率图像的像素的每个位置的亮度相应的信号值。
由于从对象反射的信号的大小的绝对值可指示从对象反射的信号的亮度,所以应理解在这里教导的范围内,关于对象的亮度信息可被表示为从对象反射的信号的大小。因此,与形成低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值可以是从对象反射的信号所指示的关于对象的亮度信息。
作为超声波信号的示例,在每个低分辨率图像的相同位置的像素的信号值之间的亮度差是通过计算估计值所估计的信号值差,在波束形成中从媒介中的微粒反射超声波信号。因此,合成孔径技术可以是相互补充亮度差以合成高分辨率图像信号的方法。
每个低分辨率图像的相同位置的像素的信号值可以是指示关于对象的相同点的亮度信息的信号值。在这种情况下,每个低分辨率图像的相同位置的像素的多个信号值(指示关于对象的相同点的亮度信息)可能不同。这种差异可能是由于根据每个换能器将信号发送到对象的偏移量而导致的差异所引起的。响应于将信号发送到对象的每个换能器换能器,根据在不同位置的每个换能器发送信号的位置,针对对象出现了偏移量,因此,在每个低分辨率图像的相同位置的信号值之间出现了差异。
因此,合成孔径技术相互补充亮度差,以合成高分辨率图像信号。
诊断图像产生设备100为多个低分辨率图像信号中的每个信号设置权重,以合成高分辨率图像信号。用形成每个低分辨率图像的像素的信号值中的与某些像素的各位置相应的信号值来计算为每个低分辨率图像信号设置的权重。作为非限制示例,权重可以是在合成孔径技术中应用的切趾权重或者是在快速切趾方法中使用的权重。
以这种方式,诊断图像产生设备100应用权重,其中,用与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的各位置相应的信号值来计算所述权重。因此,诊断图像产生设备100可减少操作次数,并针对对象产生高分辨率图像。
图2是示出诊断图像产生设备100的示例的示图。参照图2,诊断图像产生设备100包括低分辨率图像信号合成单元110、权重计算单元120和高分辨率图像信号合成单元130。
在图2的诊断图像产生设备100中,示出了与该示例相关的元件。应该理解,在这里教导的范围内,诊断图像产生设备100还可包括除了图2的元件外的普通元件。
此外,图2中的诊断图像产生设备100的低分辨率图像信号合成单元110、权重计算单元120和高分辨率图像信号合成单元130或者其组合可由一个或多个处理器来实现。所述处理器可由逻辑门阵列来实现,或者由通用微处理器和存储可由微处理器执行的程序的存储器的组合来实现。另外,本领域技术人员应该理解,诊断图像产生设备100的元件可用任何类型的硬件来实现。
诊断图像产生设备100可针对对象产生高分辨率图像信号,产生的高分辨率图像信号可以是对象的诊断图像。
低分辨率图像信号合成单元110通过使用从对象反射的信号来合成多个低分辨率图像信号中的每一个。应理解的是,通过低分辨率图像信号合成单元110合成低分辨率图像信号可以是主要产生低分辨率图像信号的情况以及信号值被生成为与形成低分辨率图像的像素的各位置相应的情况。
还应该理解,低分辨率图像信号合成单元110可包括波束形成器(未示出),或者通过使用从波束形成器输出的信号来合成多个低分辨率图像信号中的每一个。作为非限制性示例,波束形成器可以是自适应波束形成器,所述自适应波束形成器形成用于输出与形成低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值的接收波束。
另外,低分辨率图像信号合成单元110用换能器接收从换能器对象反射的信号,并通过使用从换能器换能器接收的每个信号计算的信号值来合成多个低分辨率图像信号中的每一个。
例如,在M个换能器接收从对象反射的信号的情况下,由低分辨率图像信号合成单元110执行的操作可如等式(1)所示。
l i ( r → p ) = Σ m = 0 M - 1 w * m , i ( r → p ) y m , i ( Δ m , i ( r → p ) ) . . . ( 1 )
其中,
Figure BDA0000152158240000062
是从换能器发送并从对象反射的接收信号的焦点,
Figure BDA0000152158240000063
是与第i低分辨率图像的位置
Figure BDA0000152158240000064
的像素相应的信号的大小值,
Figure BDA0000152158240000065
是波束形成系数,所述波束形成系数基于由第m换能器接收的信号被应用于与形成第i低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的位置的像素,上标*是共轭复数,ym,i()是针对第i低分辨率图像的由第m换能器接收的信号,Δm,i是针对第i低分辨率图像的由第m换能器接收的信号的采样时间,
Figure BDA0000152158240000071
是针对第i低分辨率图像的通过将延迟值应用于由第m换能器接收的信号的位置
Figure BDA0000152158240000072
的像素而获得的信号。
因此,低分辨率图像信号合成单元110执行例如等式(1)的操作,以通过使用分别由M个换能器接收的信号合成多个低分辨率图像信号。
权重计算单元120使用多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算用于合成多个低分辨率图像信号的权重,所述多个信号值与形成由低分辨率图像信号合成单元110合成的每个低分辨率图像的像素的各位置分别对应。
作为示例,提供了与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值,响应于与形成每个低分辨率图像信号的所有像素的各位置相应的信号值的数量为数量A,与所述某些像素的每个位置相应的信号值可等于或大于1,或者等于或小于数量A-1。这里,与所述某些像素的每个位置相应的信号值可被设置成基本与每个低分辨率图像信号相同。
此时,权重计算单元120将低分辨率图像划分成多个区域,并用每个区域中包括的任何一个波束形成的信号值来计算权重。权重计算单元120允许计算的权重被应用于所有区域或某些区域。
在这种情况下,波束形成的信号值指示与形成低分辨率图像的任何一个像素的位置相应的信号值,某些区域指示包括用于计算权重的信号值的区域。
因此,权重计算单元120将低分辨率图像划分成多个区域,并用与每个区域中包括的任何一个像素的位置相应的信号值来计算权重。计算的权重被应用于包括与用于计算权重的信号值相应的像素的区域。下面将参照图3对此进行描述。
例如,为了计算权重,权重计算单元120通过对与各低分辨率图像中包括的某些像素的每个位置相应的信号值应用最小方差技术,来计算用于合成高分辨率图像信号的权重。
最小方差技术表示这样的计算权重的方法,该权重在计算权重中目标方向没有失真的情况下使得波束形成结果的方差值最小。最小方差技术对于本领域技术人员而言应被理解,因此,为了简洁将不提供对最小方差技术的描述。
权重计算单元120针对与各低分辨率图像中包括的某些像素的每个位置相应的信号值产生协方差矩阵,对计算的协方差的逆进行计算,并用产生的协方差的逆来计算权重。
作为示例,权重计算单元120可执行诸如等式(2)的操作,因此计算用于合成高分辨率图像信号的权重。
α = R - 1 ^ e H R - 1 ^ e . . . ( 2 )
其中,α是被应用于每个低分辨率图像信号的权重,e是指向矢量,eH是指向矢量的厄米特转置,
Figure BDA0000152158240000082
是与形成低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中与某些像素的每个位置相应的信号值的协方差矩阵。
作为另一示例,指向矢量e是用于控制从探测器(未示出)发送到对象的信号的相位。假设根据方向预先施加了用于波束形成的时间延迟值,则指向矢量被配置为1,这是因为波束形成系数是实数值。这里,指向矢量的大小与低分辨率图像信号的数量相同。
作为示例,通过使用矩阵符号,响应于产生3个低分辨率图像信号,指向矢量可如等式(3)所表示。
e=[1 1 1]Γ...(3)
此外,协方差
Figure BDA0000152158240000083
可如等式(4)所表示。
R ( r p → ) = l LRI ( r p → ) l LRI ( r p → ) H . . . ( 4 )
其中,
Figure BDA0000152158240000085
是形成多个低分辨率图像信号的信号值中与位置
Figure BDA0000152158240000086
的像素相应的信号值的协方差,
Figure BDA0000152158240000087
是与形成低分辨率图像信号的像素的各位置相应的信号值中与位置
Figure BDA0000152158240000088
中的像素相应的信号值的大小,指示的厄米特转置。
这里,可以是形成各低分辨率图像的像素中某些像素的每个位置。为了作为示例描述
Figure BDA00001521582400000812
是(j,k)的情况,lLRI(j,k)指示与每个低分辨率图像信号的坐标(j,k)相应的信号的大小值。
作为示例,通过使用矩阵符号,3个低分辨率图像信号可如等式(5)表示。
LRI 1 = p 11 p 12 p 13 p 14 p 15 p 16 p 17 p 18 p 19
LRI 2 = p 21 p 22 p 23 p 24 p 25 p 26 p 27 p 28 p 29 . . . ( 5 )
LRI 3 = p 31 p 32 p 33 p 34 p 35 p 36 p 37 p 38 p 39
其中,构造各矩阵的元素(p11至p19、p21至p29、p31至p39)中的每一个可以是与形成低分辨率图像的每个像素的位置相应的信号值。
为了作为示例描述(j,k)是(2,2)的情况,lLRI(2,2)可如等式(6)表示。
lLRI(2,2)=[p15 p25 p35]...(6)
因此,与形成多个低分辨率图像的像素中的像素(2,2)的位置相应的信号值的协方差矩阵可如等式(7)表示。
R(2,2)=[p15 p25 p35]Γ·[p15 p25 p35]...(7)
因此,通过执行如上所述的操作,权重计算单元120可产生与形成多个低分辨率图像中的每一个的像素的各位置相应的信号值中的某些像素的每个位置相应的信号值的协方差矩阵,计算产生的协方差矩阵的逆,并用指向矢量和计算的协方差矩阵的逆来计算用于合成高分辨率图像信号的权重。另外,子阵列方法对于本领域技术人员而言是公知的,为了简要将省略其描述。
在计算协方差矩阵的逆中,为了保证稳定性,权重计算单元120可使用对角线加载技术。作为示例,权重计算单元120还可执行诸如用于计算协方差的等式(8)的操作,以计算权重。
R ^ = R + γI . . . ( 8 )
其中,
Figure BDA0000152158240000095
是多个低分辨率图像信号的具有增强稳定性的协方差,R是低分辨率图像信号的协方差,γ是小的标量值,例如,可以是0.01,I是单位矩阵。
作为通过等式(7)计算的协方差R(2,2)的示例,具有增强稳定性的协方差
Figure BDA0000152158240000096
可如等式(9)被表示。
R ^ ( 2,2 ) = R ( 2,2 ) + 0.01 I . . . ( 9 )
因此,权重计算单元120基于上面定义的等式来执行操作,并计算用于合成高分辨率图像信号的权重α。
这里,当低分辨率图像信号被使用时,权重α可以是3×1矩阵。在该矩阵中,第一行可以是用于第一低分辨率图像信号的权重,第二行可以是用于第二低分辨率图像信号的权重,第三行可以是用于第三低分辨率图像信号的权重。
因此,由权重计算单元120计算的权重α可以是i×1类型的矩阵。在该矩阵中,第i行指示用于第i低分辨率图像信号的权重。
因此,通过执行诸如等式(2)、等式(4)和等式(8)的操作,权重计算单元120可针对与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算用于合成高分辨率图像信号的权重。
当用多个低分辨率图像信号合成高分辨率图像信号时,可向每个低分辨率图像信号应用权重。在这种情况下,作为计算权重的方法,固定切趾加窗技术或数据依赖技术可被使用。
作为固定切趾加窗技术的示例,和在累加形成所有低分辨率图像的像素中相同位置的像素的信号值并通过使用矩形窗切趾来计算平均值的方法中一样,所述固定切趾加窗技术可使用固定值(例如,1等)作为多个低分辨率图像信号之间的权重。作为另一示例,固定切趾加窗技术可使用汉明窗。在这种情况下,可减少操作次数,但并不降低诊断图像的质量。
作为数据依赖技术的示例,数据依赖技术针对形成所有低分辨率图像信号的所有信号值中的每一个信号值来计算切趾权重。所有信号值的切趾权重的计算可以是针对与形成所有低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值,利用相关性基于最小方差技术来计算最小方差权重。在这种情况下,增加了诊断图像的分辨率,因此,提高了诊断图像的质量。然而,操作次数急剧增加。
因此,如上所述,权重计算单元120针对与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算用于多个低分辨率图像中的每一个的权重。因此,由诊断图像产生设备100执行的操作的次数可被降低,此外,可保证诊断图像的质量。
作为示例,在高分辨率图像信号的合成中,由与应用权重的每个低分辨率图像中的像素的位置相应的信号值所指示的点是物理上相同的位置。因此,即使计算了与形成多个低分辨率图像中的每一个的像素的各位置相应的信号值中的某些像素的每个位置相应的信号值的权重,并使用计算的权重合成了高分辨率图像信号,高分辨率图像信号的性能也不受影响。
在用权重计算单元120计算用于与形成多个低分辨率图像中的每一个的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值的权重中,关于与某些像素的每个位置相应的信号值,参照图3提供了示例。
如上所述,权重计算单元120针对与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值计算用于多个低分辨率图像信号中的每一个的权重。因此,由诊断图像产生设备100执行的操作的次数可被减少,此外,可保证诊断图像的质量。
高分辨率图像信号合成单元130通过对低分辨率图像信号应用由权重计算单元120计算的权重来合成高分辨率图像信号。合成的高分辨率图像信号可被产生作为诊断图像。
高分辨率图像信号合成单元130通过对由低分辨率图像信号合成单元110合成的低分辨率图像信号应用由权重计算单元120计算的权重来执行产生一个或多个高分辨率图像信号的操作。
作为将信号从换能器发送到对象I次的示例,由高分辨率图像信号合成单元130执行的操作可如等式(10)表示。
b ^ ( r → p ) ≅ Σ i = 0 I - 1 α i · l i ( r → p ) . . . ( 10 )
其中,
Figure BDA0000152158240000112
是与形成高分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的位置的像素的信号值,αi是通过等式(2)计算的用于第i低分辨率图像信号的权重,
Figure BDA0000152158240000114
是通过等式(1)计算的第i低分辨率图像的位置
Figure BDA0000152158240000115
的像素的信号值。
因此,由诊断图像产生设备100执行的操作的次数可显著减少,此外,可产生高清晰度的诊断图像。
图3是示出在权重计算单元120中利用与形成低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值计算权重的方法的示例的示图。在图3中,作为示例,下面将描述这样的情况:与形成低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值是形成低分辨率图像的像素的亮度值。
在图3中,示出了低分辨率图像31和32、形成低分辨率图像31的像素3111至3119、3121至3129、3131至3139、3141至3149、以及形成低分辨率图像32的像素3211至3219、3221至3229、3231至3239、3241至3249。
参照图2和图3,权重计算单元120将低分辨率图像31划分成4个区域(即第一区域311至第四区域314),并将低分辨率图像32划分成4个区域(即,第一区域321至第四区域324)。权重计算单元120用与每个划分的区域中包括的任何一个像素的位置相应的信号值来计算权重。
与任何一个像素的位置相应的信号值可以是每个区域中包括的像素的信号值中的位于中心的像素的信号值、第一像素的信号值、最后一个像素的信号值等。以下,作为非限制示例,位于中心的像素的信号值将被描述。
权重计算单元120将低分辨率图像31划分成4个区域(即第一区域311至第四区域314),并将低分辨率图像32划分成4个区域(即,第一区域321至第四区域324)。权重计算单元120通过使用分别与第一区域311中包括的像素3111至3119的位置以及第一区域321中包括的像素3211至3219的位置相应的信号值中的位于中心的像素3115和3215的信号值,来计算用于低分辨率图像31的第一区域311的第一权重和用于低分辨率图像32的第一区域321的第二权重。权重计算单元120将第一权重应用于与低分辨率图像31的第一区域311中包括的像素3211至3219的位置相应的信号值,并将第二权重应用于与低分辨率图像32的第一区域321中包括的像素3211至3219的位置相应的信号值。
此外,权重计算单元120通过使用分别与第二区域312中包括的像素3121至3129的位置以及第二区域322中包括的像素3221至3229的位置相应的信号值中的位于中心的像素3125和3225的信号值,来计算用于低分辨率图像31的第二区域312的第三权重和用于低分辨率图像32的第二区域322的第四权重。权重计算单元120将第三权重应用于与低分辨率图像31的第二区域312中包括的像素3221至3229的位置相应的信号值,并将第四权重应用于与低分辨率图像32的第二区域322中包括的像素3221至3229的位置相应的信号值。
以这种方式,权重计算单元120可计算将被应用于第三区域313和323以及第四区域314和324的权重。
因此,权重计算单元120将低分辨率图像31和32中的每一个划分成多个区域,并用与每个区域中包括的任何一个像素的位置相应的信号值来计算权重。高分辨率图像合成单元130通过将计算的权重应用于包括与已经被用于计算权重的信号值相应的像素的区域,来合成高分辨率图像信号。
作为另一示例,图3仅示出非限制示例。应该理解,在这里教导的范围内,可在不对低分辨率图像31和32进行区域划分的情况下,用与已经随机选择的某些像素(例如,3119和3219)的各位置相应的信号值来计算权重。
因此,诊断图像产生设备100计算数据依赖权重,并对物理近似位置使用相同权重。因此,操作的次数可被减少,并可产生高清晰度诊断图像。
图4是示出在权重计算单元120中计算权重以合成高分辨率图像信号的方法的示例的示图。作为非限制示例,描述了这样的情况:低分辨率图像信号合成单元110合成4个低分辨率图像信号中的每一个,权重计算单元120将每个低分辨率图像划分成4个区域。作为另一非限制示例,假设与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值指示每个低分辨率图像中包括的像素的亮度值。应该理解,其他实现落入这里的教导的范围内。
参照图2和图4,低分辨率图像信号合成单元110通过使用从每个换能器接收的信号来分别合成第一低分辨率图像41、第二低分辨率图像42、第三低分辨率图像43和第四低分辨率图像44。
权重计算单元120用与形成低分辨率图像(即,第一低分辨率图像41至第四低分辨率图像44)中的每一个图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值,来计算用于合成高分辨率图像信号的权重。
作为示例,权重计算单元120将低分辨率图像(即,第一低分辨率图像41至第四低分辨率图像44)中的每一个划分成四个区域,并用与每个区域中包括的任何一个像素的位置相应的信号值来计算权重。
换句话讲,权重计算单元120用与各低分辨率图像(即,第一低分辨率图像41至第四低分辨率图像44)的每一个第一区域411、421、431和441中包括的任何一个像素的位置相应信号值来计算权重,并且权重计算单元120允许计算的权重被应用于包括与已经被用于计算权重的信号值相应的像素的第一区域411、421、431和441。
作为示例,权重计算单元120通过使用与第一低分辨率图像41的第一区域411中包括的任何一个像素的位置相应的信号值、与第二低分辨率图像42的第一区域421中包括的任何一个像素的位置相应的信号值、与第三低分辨率图像43的第一区域431中包括的任何一个像素的位置相应的信号值以及与第四低分辨率图像44的第一区域441中包括的任何一个像素的位置相应的信号值,来计算用于各低分辨率图像(即,第一低分辨率图像41至第四低分辨率图像44)的第一权重至第四权重。
因此,高分辨率图像信号合成单元130通过针对每个低分辨率图像(即,第一低分辨率图像41至第四低分辨率图像44)应用计算的权重来合成高分辨率图像45。
作为示例,由权重计算单元120计算的第一权重被至少一次应用于与第一低分辨率图像41的第一区域411中包括的像素的各位置相应的信号值。由权重计算单元120计算的第二权重被至少一次应用于与第二低分辨率图像42的第一区域421中包括的像素的各位置相应的信号值。由权重计算单元120计算的第三权重被至少一次应用于与第三低分辨率图像43的第一区域431中包括的像素的各位置相应的信号值。由权重计算单元120计算的第四权重被至少一次应用于与第四低分辨率图像44的第一区域441中包括的像素的各位置相应的信号值。
以这种方式,权重计算单元120计算用于合成高分辨率图像信号的权重,高分辨率图像信号合成单元130通过对每个低分辨率图像信号应用计算的权重来合成高分辨率图像信号。
因此,诊断图像产生设备100可有效地产生高清晰度诊断图像。
图5是示出诊断系统200的示例的示图。诊断系统200包括探测器50和诊断图像产生设备100。诊断图像产生设备100包括时间增益补偿(TGC)102、模数转换器(ADC)104、存储单元106、波束形成器108、低分辨率图像信号合成单元110、权重计算单元120和高分辨率图像信号合成单元130。另外,存储单元106可包括第一存储器至第I存储器,波束形成器108可包括第一波束形成器至第I波束形成器,低分辨率图像信号合成单元110可包括第一低分辨率图像信号合成器至第I低分辨率图像信号合成器。
在图5中,作为非限制示例,在探测器50和对象之间发送/接收信号I次,根据所述I次,以上已经描述了产生数量为I的低分辨率图像信号的情况。
图5的诊断系统200示出与该示例有关的元件。应该理解,在这里的教导的范围内,诊断系统200还可包括除了图5的元件之外的普通元件。
此外,图5的诊断图像产生设备100对应于图1和图2的诊断图像产生设备100的示例。因此,诊断图像产生设备100不限于图5的元件。另外,与图1至图4相关的描述可应用于图5的诊断图像产生设备100,因此,不提供重复描述。
在诊断系统200中,诊断图像产生设备100通过使用在对象和探测器50之间发送/接收的信号来针对该对象产生诊断图像。这里,作为非限制示例,在对象和探测器50之间发送/接收的信号可以是超声波信号,对象的诊断图像可以是超声波图像。
探测器50用多个换能器将信号发送到对象/从对象接收信号。这里,换能器可以是阵列换能器。作为示例,在探测器50中发送/接收的信号是超声波信号的情况下,探测器50中的每个换能器将电子信号转换成超声波信号,以将转换的超声波信号发送到对象,接收对象反射的超声波信号,并将接收的超声波信号转换成电子信号。
利用从探测器50接收的信号,诊断图像产生设备100合成多个低分辨率图像信号中的每一个,通过将预定的权重应用于合成的低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号,并输出合成的高分辨率图像信号作为诊断图像。
TGC 102基于从探测器50接收的信号的距离来补偿信号衰减。作为信号是超声波信号的示例,超声波波束具有这样的特性:超声波波束根据深度被传输和衰减。因此,从远离探测器50的表面的部位反射的信号与从靠近探测器50的表面的部位反射的信号相比相对较弱,因此,基于从远离探测器50的表面的部位反射的信号的图像被显示得暗。因此,TGC 102对由于深度导致的信号衰减进行补偿,因此,允许以相同亮度显示从对象的不同部位反射的信号。
ADC 104将由TGC 102校正后的信号转换成数字信号。
存储单元106存储由ADC 104转换的数字信号。这里,存储单元106可包括第一存储器至第I存储器。
在阵列换能器中包括的多个换能器顺序地发送信号的情况下,多个换能器的第一换能器将信号发送到对象,并且每个换能器接收从对象反射的信号。接收的信号通过TGC 102和ADC 104被存储在存储单元106的第一存储器中。
多个换能器的第二换能器将信号发送到对象,并且每个换能器接收从对象反射的信号。接收的信号通过TGC 102和ADC 104被存储在存储单元106的第二存储器中。
多个换能器的第I换能器将信号发送到对象,并且每个换能器接收从对象反射的信号。接收的信号通过TGC 102和ADC 104被存储在存储单元106的第I存储器中。
应该理解,作为普通存储介质的存储单元106可包括硬盘驱动器(HDD)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存和存储卡。
波束形成器108和低分辨率图像信号合成单元110利用存储单元106中存储的信号来合成多个低分辨率图像信号中的每一个。
这里,波束形成器108可包括第一波束形成器至第I波束形成器,低分辨率图像信号合成单元110可包括第一低分辨率图像信号合成器至第I低分辨率图像信号合成器。第一低分辨率图像信号合成器至第I低分辨率图像信号合成器分别合成多个低分辨率图像信号。
此外,作为非限制性示例,图5示出波束形成器108与低分辨率图像信号合成单元110独立地被包括。然而,作为另一示例,应该理解,波束形成器108可被包括在低分辨率图像信号合成单元110中。
权重计算单元120利用与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值,来计算用于合成高分辨率图像信号的权重。权重计算单元120利用与形成分别由第一低分辨率图像信号合成器至第I低分辨率图像信号合成器合成的第一低分辨率图像至第I低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算权重。
高分辨率图像信号合成单元130通过将由权重计算单元120计算的权重分别应用于由低分辨率图像信号合成单元110合成的低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号。
在以上示例中,存储单元106、波束形成器108和低分辨率图像信号合成单元110可被包括在一个硬件单元中。另外,第一存储器至第I存储器、第一波束形成器至第I波束形成器和第一低分辨率图像信号合成器至第I低分辨率图像信号合成器可被包括在一个硬件单元中划分的各虚拟空间中。
然而,作为另一示例,存储单元106、波束形成器108和低分辨率图像信号合成单元110可被分别包括在分别对应于第一存储器至第I存储器、第一波束形成器至第I波束形成器和第一低分辨率图像信号合成器至第I低分辨率图像信号合成器的多个硬件单元中。
如上所述,诊断图像产生设备100通过应用利用与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值计算的权重,来合成高分辨率图像信号。因此,可显著减少由诊断图像产生设备100执行的操作的次数,此外,可保证产生的高分辨率图像信号的质量。
图6是示出权重计算单元120的示例的示图。参照图6,权重计算单元120包括权重存储器122和权重更新器124。
图6的诊断图像产生设备100对应于图1、图2和图5的诊断图像产生设备100的示例。因此,诊断图像产生设备100不限于图6的元件。另外,与图1至图5相关的描述可被应用于图6的诊断图像产生设备100。
权重计算单元120利用与形成已经由低分辨率图像信号合成单元110合成的每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值,来计算用于合成高分辨率图像信号的权重。
例如,权重存储器122存储计算的权重。权重更新器124利用与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算权重,并将权重存储器122中存储的权重更新为计算的权重。这里,权重存储器122中存储的权重可以是切趾权重。
作为另一示例,权重更新器124仅更新利用与形成每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值而计算的权重。权重存储器122存储更新的权重,因此,高分辨率图像信号合成单元130至少一次地将权重存储器122中存储的权重应用于与形成低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的、除了已经用于计算权重的与某些像素的每个位置相应的信号值之外的信号值。
作为参照图3的示例,权重更新器124利用与形成低分辨率图像31的第一区域311的像素3111至3119的各位置相应的信号值中的与像素3115的位置相应的信号值、以及与形成低分辨率图像32的第一区域321的像素3211至3219的各位置相应的信号值中的与像素3215的位置相应的信号值来计算第一权重,并将权重存储器122中存储的权重更新为第一权重。
此时,高分辨率图像信号合成单元130通过至少一次地将权重存储器122中存储的用于低分辨率图像31的第一权重应用于与形成低分辨率图像31的第一区域311的像素3111至3119的各位置相应的信号值,来合成高分辨率图像信号。
此外,高分辨率图像信号合成单元130通过至少一次地将权重存储器122中存储的用于低分辨率图像32的第一权重应用于与形成低分辨率图像32的第一区域321的像素3211至3219的各位置相应的信号值,来合成高分辨率图像信号。
作为另一示例,权重更新器124利用与形成低分辨率图像31的第二区域312的像素3121至3129的各位置相应的信号值中的与像素3125的位置相应的信号值、以及与形成低分辨率图像32的第二区域322的像素3221至3229的各位置相应的信号值中的与像素3225的位置相应的信号值来计算第二权重,并将权重存储器122中存储的第一权重更新为第二权重。
此时,高分辨率图像信号合成单元130通过至少一次地将权重存储器122中存储的用于低分辨率图像31的第二权重应用于与形成低分辨率图像31的第二区域312的像素3121至3129的各位置相应的信号值,来合成高分辨率图像信号。
此外,高分辨率图像信号合成单元130通过至少一次地将权重存储器122中存储的用于低分辨率图像32的第二权重应用于与形成低分辨率图像32的第二区域322的像素3221至3229的各位置相应的信号值,来合成高分辨率图像信号。
此类操作被权重存储器122和权重更新器124执行至少一次,因此,高分辨率图像信号合成单元130可获得高清晰度和高分辨率的图像信号。
图7是示出医学图像系统300的示例的示图。参照图7,医学图像系统300包括诊断系统200、显示单元210、存储单元220和通信单元230。诊断系统200包括探测器50和诊断图像产生设备100。
在图7的医学图像系统300中,与该示例相关的元件被示出。应该理解,在这里教导的范围内,医学图像系统300还可包括除了图7的元件外的普通元件。
此外,图7的探测器50、诊断图像产生设备100和诊断系统200分别对应于图1、图2、图5和图6的探测器50、诊断图像产生设备100和诊断系统200的示例。因此,与图1至图6相关的描述可应用于图7的医学图像系统300。
诊断系统200通过使用从换能器接收的信号来合成多个低分辨率图像信号中的每一个,通过将权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号,并输出合成的高分辨率图像信号作为诊断图像,其中,已经利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算所述权重。
因此,探测器50将信号发送到换能器/从换能器接收信号。诊断图像产生设备100通过使用从探测器50接收的信号合成多个低分辨率图像信号中的每一个,通过将权重应用于低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号,并输出合成的高分辨率图像信号作为诊断图像,其中,已利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值计算了所述权重。
显示单元210显示从诊断系统200输出的诊断图像。例如,显示单元210包括诸如显示面板、触摸屏和监视器的被包括在医学图像系统300中的输出装置,以及用于分别驱动所述输出装置的多个软件模块。
存储单元220存储从诊断系统200输出的诊断图像。例如,作为普通存储介质的存储单元220可包括HDD、ROM、RAM、闪存和存储卡。
通信单元230将从诊断系统200输出的诊断图像发送到外部装置,并从外部装置接收数据。这里,外部装置可以是传真机、普通计算机系统或布置在医学图像系统300的外部的另一医学图像系统。
通信单元230可通过有线/无线网络将数据发送到外部装置/从外部装置接收数据。作为非限制示例,网络包括互联网、局域网(LAN)、无线LAN、广域网(WAN)和个人局域网(PAN)。在这里教导的范围内,网络可以是用于发送/接收信息的另一类型的网络。
此外,在这里教导的范围内,可通过进一步添加图像读取功能和搜索功能将存储单元220和通信单元230集成到诸如图片存档通信系统(PACS)的类型中。
因此,医学图像系统300可显示、存储和发送由诊断系统200产生和输出的诊断图像。
图8是示出产生诊断图像的方法的示例的流程图。参照图8,所述方法包括多个操作,所述多个操作可在图1、图2、图5至图7的探测器50和诊断图像产生设备100以及图7的医学图像系统300中被按时间顺序处理。因此,在这里教导的范围内,与图1、图2、图5至图7的探测器50和诊断图像产生设备100以及图7的医学图像系统300相关的描述可应用于图8的方法。
在操作801,探测器50接收从对象反射的信号。这里,从对象反射的信号指示由探测器50发送并由对象反射的信号。
在操作802,低分辨率图像信号合成单元110通过使用在操作801中接收的信号来合成多个低分辨率图像信号中的每一个。
在操作803,权重计算单元120利用与形成在操作802合成的每个低分辨率图像的像素的各位置相应的信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值,来计算用于合成高分辨率图像信号的权重。计算的权重可被存储,响应于新的权重被计算,存储的权重可被更新。
在操作804,高分辨率图像信号合成单元130通过将在操作803计算的权重应用于在操作802合成的每个低分辨率图像信号,来合成高分辨率图像信号。因此,合成的高分辨率图像信号可被产生,并被输出作为诊断图像。
因此,在合成高分辨率图像信号中,诊断图像产生设备100将不同的权重应用于形成多个低分辨率图像信号的像素。因此,可显著减少操作次数,此外,可保证高分辨率图像信号的性能。
如上所述,根据以上示例中的一个或多个,可保证产生的诊断图像的性能,并可减少操作次数。
用于执行这里描述的方法或者该方法的一个或多个操作的程序指令可被记录、存储或固定在一个或多个计算机可读存储介质中。所述程序指令可被计算机实施。例如,计算机可使得处理器执行所述程序指令。所述介质可单独包括程序指令、数据文件、数据结构等,或者可包括其组合。计算机可读介质的示例包括:磁介质,例如,硬盘、软盘和磁带;光学介质,例如,CDROM和DVD;磁光介质,例如,光盘;硬件装置,专门被配置为存储和执行程序指令,例如,只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。程序指令的示例包括诸如由编译器产生的机器代码、包含可由计算机使用解释器执行的高级代码的文件。程序指令(即,软件)可分布于联网的计算机系统,从而以分布式方式被存储和执行。例如,可通过一个或多个计算机可读记录介质存储软件和数据。另外,实施例所属领域的程序员可基于和使用附图的流程图和框图以及这里提供的相应描述容易地理解用于实现这里公开的示例性实施例的功能程序、代码和代码段。另外,描述的用于执行操作或方法的单元可以是硬件、软件或者硬件和软件的某些组合。例如,单元可以是在计算机上运行的软件包或者运行软件的计算机。
以上已经描述了某些示例。然而,将理解,可进行各种修改。例如,如果描述的技术以不同顺序被执行,和/或如果描述的系统中的部件、架构、装置或电路以不同方式被组合和/或被其他部件或它们的等同物所替换或补充,则可实现合适的结果。因此,其他实现在权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种诊断图像产生设备,包括:
低分辨率图像信号合成单元,被配置为通过使用从对象反射的信号来合成多个低分辨率图像信号中的每一个;
权重计算单元,被配置为利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的多个像素的各位置相应的多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值,来计算用于合成高分辨率图像信号的权重;
高分辨率图像信号合成单元,被配置为通过将计算的权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号。
2.如权利要求所述1的诊断图像产生设备,其中,
权重计算单元将每个低分辨率图像信号划分成多个区域,并利用与每个区域中包括的一个像素的位置相应的信号值来计算权重,
高分辨率图像信号合成单元将计算的权重应用于包括与已经被用来计算权重的信号值相应的像素的区域。
3.如权利要求所述1的诊断图像产生设备,其中,权重计算单元用最小方差技术针对与每个低分辨率图像信号中包括的所述某些像素的每个位置相应的信号值来计算权重。
4.如权利要求所述3的诊断图像产生设备,其中,权重计算单元针对与每个低分辨率图像信号中包括的所述某些像素的每个位置相应的信号值产生协方差矩阵,计算产生的协方差的逆,并利用计算的协方差的逆来计算权重。
5.如权利要求所述1的诊断图像产生设备,其中,权重计算单元包括:
权重存储器,被配置为存储计算的权重;
权重更新器,被配置为计算用于合成高分辨率图像信号的权重,并将权重存储器中存储的权重更新为计算的权重。
6.如权利要求所述5的诊断图像产生设备,其中,高分辨率图像信号合成单元至少一次地将权重存储器中存储的权重应用于与形成低分辨率图像信号的像素的各位置相应的多个信号值中的除了与所述某些像素的每个位置相应的已经用来计算权重的信号值之外的信号值。
7.如权利要求所述1的诊断图像产生设备,其中,权重对应于切趾权重。
8.一种诊断系统,包括:
探测器,被配置为通过使用多个换能器将信号发送到对象/从对象接收信号;
诊断图像产生设备,利用从探测器接收的信号合成多个低分辨率图像信号中的每一个,被配置为通过将权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号,并被配置为输出合成的高分辨率图像信号作为诊断图像,其中,利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的多个像素的各位置相应的多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算所述权重。
9.如权利要求8所述的诊断系统,其中,诊断图像产生设备将每个低分辨率图像信号划分成多个区域,利用与每个区域中包括的一个像素的位置相应的信号值来计算权重,并将计算的权重应用于包括与已经被用来计算权重的信号值相应的像素的区域。
10.一种医学图像系统,包括:
诊断图像产生设备,被配置为通过使用从对象反射的信号来合成多个低分辨率图像信号中的每一个,被配置为通过将权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号,并被配置为输出合成的高分辨率图像信号作为诊断图像,其中,利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的多个像素的各位置相应的多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值来计算所述权重;
显示单元,被配置为显示输出的诊断图像。
11.如权利要求10所述的医学图像系统,其中,诊断图像产生设备将每个低分辨率图像信号划分成多个区域,利用与每个区域中包括的一个像素的位置相应的信号值来计算权重,并将计算的权重应用于包括与已经被用来计算权重的信号值相应的像素的区域。
12.一种产生诊断图像的方法,所述方法包括:
接收从对象反射的信号;
通过使用接收的信号合成多个低分辨率图像信号中的每一个;
利用与形成每个合成的低分辨率图像信号的多个像素的各位置相应的多个信号值中的与某些像素的每个位置相应的信号值,来计算用于合成高分辨率图像信号的权重;
通过将计算的权重应用于每个低分辨率图像信号来合成高分辨率图像信号。
13.如权利要求12所述的方法,其中,
计算权重的步骤将每个低分辨率图像信号划分成多个区域,利用与每个区域中包括的一个像素的位置相应的信号值来计算权重,
合成高分辨率图像信号的步骤将计算的权重应用于包括与已经被用来计算权重的信号值相应的像素的区域。
14.如权利要求12所述的方法,其中,计算权重的步骤用最小方差技术针对与每个低分辨率图像信号中包括的所述某些像素的每个位置相应的信号值来计算权重。
15.如权利要求14所述的方法,其中,计算权重的步骤针对与每个低分辨率图像信号中包括的所述某些像素的每个位置相应的信号值产生协方差矩阵,计算产生的协方差的逆,并利用计算的协方差的逆来计算权重。
16.如权利要求12所述的方法,其中,计算权重的步骤包括:
计算用于合成高分辨率图像信号的权重;
存储计算的权重;
将存储的权重更新为计算的权重。
17.如权利要求16所述的方法,其中,合成高分辨率图像信号的步骤至少一次地将存储的权重应用于与形成低分辨率图像信号的像素的各位置相应的信号值中的除了与所述某些像素的每个位置相应的已经用来计算权重的信号值之外的信号值。
18.如权利要求12所述的方法,其中,权重对应于切趾权重。
19.如权利要求12所述的方法,还包括:将合成的高分辨率图像信号显示为诊断图像。
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