CN106580366B - 无线探头、超声成像设备及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线探头、超声成像设备及其控制方法。所述无线探头包括：确定器，用于基于以下内容中的至少一个确定是否切换成低功率模式：无线通信网络的状况、超声图像是否关于对象、超声成像设备和无线探头之间的位置信息以及是否已经经过预定等待时间；探头控制器，用于基于确定结果控制至低功率模式的切换。

Description

无线探头、超声成像设备及其控制方法

技术领域

本公开的实施例涉及一种用于获取超声图像的无线探头及用于提供所获取的超声图像的超声成像设备。

背景技术

超声成像系统是应用在不同领域的主要成像系统之一，特别地，由于具有非侵入性和非破坏性的特征，超声成像系统被广泛应用在医疗领域中。超声成像系统通过探头获取对象的内部的诊断图像，并在超声成像设备上将该诊断图像显示为二维(2D)或三维(3D)图像。

为更方便用户，近年来使超声成像设备和探头进行无线连接，而且使无线探头具有独立的电源单元。因此，对于无线探头的电源管理的研究正在进行。

发明内容

本公开的实施例提供一种无线探头、超声成像设备及其控制方法，该方法能有效地管理无线探头的电源。

根据本公开的一方面，无线探头包括：确定器，用于基于以下内容中的至少一个确定是否切换成低功率模式：无线通信网络的状况、超声图像是否关于对象、超声成像设备和无线探头之间的位置信息以及是否已经经过预定等待时间；探头控制器，用于基于确定结果控制至低功率模式的切换。

这里，确定器可基于无线信号在所述无线通信网络上的传输率、信号质量、信噪比(SNR)以及接收信号强度指示(RSSI)中的至少一个确定所述无线通信网络的状况。

此外，确定器可基于通过用户接收的或者预设的信号阈值确定所示无线通信网络的状况。

此外，确定器可使用通过对超声图像进行图像处理而获得的图像信息来确定超声图像信息是否与空气图像相对应。

此外，确定器可基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息中至少一个确定是否切换成低功率模式。

此外，确定器可基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息是否在预定距离之内确定是否切换成低功率模式，所述距离信息基于接收信号强度来计算。

此外，确定器可基于使用三角测量法或者辐射图案信息计算的无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息确定是否切换成低功率模式。

根据本公开的另一方面，超声成像设备包括：确定器，用于基于以下内容中的至少一个确定是否将无线探头切换成低功率模式：支持与无线探头进行无线通信的无线通信网络的状况、超声图像是否包含对象、超声成像设备和无线探头之间的位置信息以及是否已经经过无线探头的等待时间；主控制器，用于一旦确定将无线探头切换成低功率模式便控制通信单元，以将命令信号发送到无线探头，从而将无线探头切换成低功率模式。

这里，确定器可基于无线信号在所述无线通信网络上的传输率、信号质量、信噪比(SNR)以及接收信号强度指示(RSSI)中的至少一个确定所述无线通信网络的状况。

此外，确定器可基于通过用户接收的或者预设的信号阈值确定所述无线通信网络的状况。

此外，确定器可使用通过对超声图像进行图像处理而获得的图像信息来确定超声图像是否与空气图像相对应。

此外，确定器可基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息中至少一个确定是否切换成低功率模式。

此外，确定器可基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息是否在预定距离之内确定是否切换成低功率模式，所述距离信息通过接收信号强度来计算。

此外，确定器可基于使用三角测量法或者辐射图案信息计算的无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息确定是否切换成低功率模式。

根据本公开的另一方面，一种控制无线探头的方法，包括：基于以下内容中的至少一个确定是切换成低功率模式：无线通信网络的状况、超声图像中是否关于对象、超声成像设备和无线探头之间的位置信息、是否已经经过预定等待时间；并基于确定结果控制至低功率模式的切换。

这里，确定是否切换成低功率模式的步骤包括：基于无线信号在所述通信网络上的传输率、信号质量、信噪比(SNR)以及接收信号强度指示(RSSI)中的至少一个确定无线通信网络的状况。

此外，确定是否切换成低功率模式的步骤可包括基于通过用户接收的或者预设的信号阈值确定无线通信网络的状况。

此外，确定是否切换成低功率模式的步骤可包括使用通过对超声图像进行图像处理而获得的图像信息来确定超声图像是否与空气图像相对应。

此外，确定是否切换成低功率模式的步骤可包括基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息中的至少一个确定是否切换成低功率模式。

此外，确定是否切换成低功率模式的步骤可包括基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息是否在预定距离之外确定是否切换成低功率模式，所述距离信息基于接收信号强度来计算。

此外，确定是否切换成低功率模式的步骤可包括基于使用三角测量法或者辐射图案信息计算的无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息确定是否切换成低功率模式。

根据本公开的另一方面，一种控制超声成像设备的方法包括：基于以下内容中的至少一个确定是否将无线探头切换成低功率模式：支持与无线探头进行无线通信的无线通信网络的状况、超声图像是否包含对象、超声成像设备和无线探头之间的位置信息以及是否已经经过无线探头的等待时间；一旦确定将无线探头切换成低功率模式便控制通信单元，以向无线探头发送命令信号以将无线探头切换成低功率模式。

附图说明

通过下面结合附图对本发明的示意性实施例进行的详细描述，对本领域普通技术人员而言，本公开的以上和其它对象、特点及优点将变得更加清楚，其中：

图1和2是根据本公开的不同实施例的分别具有无线探头和超声成像设备的超声成像系统的立体图。

图3示出根据本公开的实施例的包括一维(1D)阵列换能器的无线探头的外部视图。

图4示出根据本公开的实施例的包括二维(2D)阵列换能器的无线探头的外部视图。

图5示出根据示本公开的实施例的无线探头和超声成像设备之间的关系。

图6示出根据本公开的实施例的无线探头的控制框图。

图7示出根据本公开的实施例的超声成像设备的控制框图。

图8示出根据本公开的实施例的包括无线探头和超声成像设备的超声成像系统的控制框图。

图9A和图9B是示出根据本公开的实施例的解释设置信号阈值和基于信号阈值控制切换成低功率模式的示例的示图。

图10是示出根据本公开的实施例的解释基于辐射图案信息及接收信号强度导出方向信息的示例的示图。

图11示出根据本公开的实施例的解释使用三角测量法计算无线探头的位置信息的示例的示图。

图12示出根据本公开的实施例的解释空气图像(air image)和包括对象的超声图像之间的差异的示图。

图13示出根据本公开的实施例的用不同的方法确定是否切换成低功率模式的流程图。

图14示出根据本公开的实施例的无线探头的操作的流程图。

图15示出根据本公开的实施例的超声成像设备的操作的流程图。

具体实施方式

现将参照附图更详细地描述本公开的实施例。

图1和2是根据本公开的不同实施例的分别具有无线探头和超声成像设备的超声成像系统的立体图。图3示出根据本公开的实施例的包括一维(1D)阵列换能器的无线探头的外部视图，图4示出根据本公开的实施例的包括二维(2D)阵列换能器的无线探头的外部视图。图5示出根据示本公开的实施例的无线探头和超声成像设备之间的关系。为避免重叠解释，下面的描述将同时参照上述附图。

参照图1，超声成像系统1可包括：无线探头100，用于通过将超声信号发送到对象、从对象接收超声回波信号并将超声回波信号转换为电信号来获取超声图像；超声成像设备200，通过无线通信网络连接到无线探头100，用于显示超声图像。

无线探头100可通过无线通信网络连接到超声成像设备200，以接收控制无线探头100所需的各种信号，或者发送与由无线探头100接收的超声回波信号对应的模拟或者数字信号。此外，无线探头100可将诸如无线探头100的操作状态发送到超声成像设备200。如下文将描述的无线信号包括所有前述的信号以及所有将由无线网络发送/接收的数据。

无线通信网络指的是支持无线通信方案以进行无线信号发送/接收的通信网络。例如，无线通信方案不仅可包括通过基站进行无线通信的第三代(3G)或者第四代(4G)通信方案，还可包括能够在一定范围内的设备之间进行无线通信的所有通信方案，例如无线局域网(WLAN)、无线保真(Wi-Fi)、蓝牙、Zigbee、Wi-Fi直连(WFD)、超宽带(UWB)、红外数据协会(IrDA)、蓝牙低能耗(BLE)、近场通信(NFC)等。但是，无线通信方案并不限于此，还包括支持无线探头100和超声成像设备200之间的无线信号通信的所有通信网络。

超声成像设备200一般被实施为用于在如医院中的超声诊断，如图1所示。但是，超声成像设备200并不限于如图1所示的装置。

例如，超声成像设备200可不仅以笔记本电脑、台式电脑、平板个人电脑(tabletPC)的形式实施，还可以如图2所示的智能手机的形式实施。另外，超声成像设备200可包括诸如个人数字助理(PDA)的移动终端，以及可穿戴手表或眼镜形式的可穿戴设备。

超声成像设备200不限于此，而还可包括任何被实施为具有通过无线通信网络与外部设备交换无线信号的通信单元并能够在其显示器上显示超声图像的任何设备。

超声成像设备200可被构造成包括输入单元210和显示器220，如图1所示。输入单元210可从用户接收关于无线探头100的各种控制命令和设置信息。

在实施例中，无线探头100的设置信息可包括关于增益、缩放、对焦、时间增益补偿(TGC)、深度(depth)、频率、功率、帧平均数、动态范围等的信息。无线探头100的设置信息不限于此，但还可包括可被设置成捕获超声图像的其他各种信息。

在另一示例中，输入单元210可从用户接收无线探头100或者超声成像设备200的控制命令。上述信息或者命令可通过有线或无线通信网络输送到无线探头100，然后无线探头100可基于接收到的信息进行配置。

输入单元210可利用键盘、脚踏开关或踏脚板实施。例如，键盘可以以硬件实施。键盘可包括开关、键、控制杆和轨迹球中的至少一者。可选地，键盘可以以诸如图形用户界面的软件实施。在这种情况下，键盘可通过主显示器320显示。脚踏开关或踏脚板可放置在超声成像设备200的下部，并且用户可使用踏脚板控制超声成像设备200的操作。

显示器220可显示对象内部的目标部分的超声图像。显示在显示器220上的超声图像可以是二维(2D)或者三维(3D)超声图像，并且各种超声图像可根据超声成像设备200的操作模式进行显示。显示器220可显示菜单或者超声成像所需的用户指南，以及关于无线探头100的操作状态的信息。

显示器220可以以各种已知的显示面板实施，例如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、等离子显示面板(PDP)、有机发光二极管(OLED)，但不限于此。

在显示器220以触摸屏的形式实施的情况下，显示器220也可用作输入单元210。在这种情况下，用户可通过显示器220或者输入单元210输入各种命令。

例如，在如图2所示的超声成像设备200的情况下，以图形用户界面(GUI)实施的虚拟输入按钮可显示在超声成像设备200的显示器220上，并且用户可利用按钮输入各种命令。

下面将更详细地描述无线探头100的特征。

无线探头100可与对象的表面接触，并发送和/或接收超声信号。具体地，在超声成像设备200的控制下，无线探头100可将超声信号发送到对象的内部，并接收从对象内部的特定部分反射的超声回波信号，并将超声回波信号转发到超声成像设备200。也就是说，无线探头100可通过无线通信网络将从对象接收到的超声回波信号发送到超声成像设备200，或者从超声回波信号获取超声图像并发送超声图像，但不限于此。

无线探头100可包括用于执行电信号和超声信号之间的转换以将超声发送到对象或者从对象接收超声回波信号的换能器阵列。换能器阵列可包括多个换能器元件。

如下文将描述的换能器模块包括具有多个换能器元件的换能器阵列。该阵列换能器可以是1D阵列或者2D阵列。在实施例中，换能器模块可包括如图3所示的1D阵列换能器T1。在另一实施例中，换能器模块可包括如图4所示的2D阵列换能器T2。

例如，1D阵列换能器包括多个换能器元件，每个换能器元件可将超声信号和电信号互相转化。为此，换能器元件可以使用磁性物质的磁致伸缩效应的磁致伸缩超声换能器、利用压电材料的压电效应的压电超声换能器、压电微机械超声换能器(pMUT)等来实施，或者可由使用成百上千个微机械薄膜发送/接收超声的电容式微机械超声换能器(cMUT)来实施。

换能器也可直线地或者凸起地排列。无线探头100的基本操作原理可等同地应用于这两种情况，但在无线探头100具有凸起地排列的换能器的情况下，从换能器辐射的超声呈扇形，因此形成扇形超声图像。

参照图4，换能器模块可包括如上所述的2D阵列换能器T2。利用2D阵列换能器T2，可以将对象的内部3D成像。

包括在2D换能器阵列中的各个换能器元件与包括在1D换能器阵列中的元件相同，所以在此省略对其的描述。现将描述无线探头100和超声成像设备200之间的关系。

图5示出根据本公开的实施例的无线探头和超声成像设备之间的关系。

超声系统可包括无线探头100和超声成像设备200。参照图5，超声系统使用无线探头100将超声信号从对象(ob)的表面辐射到对象内部的目标部分，并使用反射的超声信号，即超声回波信号，以通过非侵入式方法获得软组织或者血流的截面的图像并将其提供给用户。

在超声成像设备200中，可存在用于将接收的超声回波信号转换为超声图像的图像处理器。图像处理器可以以诸如微处理器的硬件或者以在硬件中运行的软件实施。

可选地，图像处理器可设置在无线探头100中，以将超声回波信号转换为超声图像。无线探头100可随后通过无线通信网络将超声图像发送到超声成像设备200，但不限于此。图像处理器可从超声图像获得图像信息。稍后将对此进行详细描述。

同时，由图像处理器生成的超声图像可存储在超声成像设备200的存储器单元中。可选地，超声图像可存储在Web存储器中或者在Web上具有存储功能的云服务器中。现将详细地描述无线探头和超声成像设备的特征。

图6是根据本公开的实施例的无线探头的控制框图。图7是根据本公开的实施例的超声成像设备的控制框图。图8是根据本公开的实施例的包括无线探头和超声成像设备的超声成像系统的控制框图。图9示出根据本公开的实施例的解释设置信号阈值和基于信号阈值控制切换成低功率模式的示例的示图。图10示出根据本公开的实施例的解释基于辐射图案信息及接收信号强度导出方向信息的示例的示图。图11示出根据本公开的实施例的解释使用三角测量法计算无线探头的位置信息的示例的示图。图12示出根据本公开的实施例的解释空气图像和包括对象的超声图像之间的差异的示图。为避免重复解释，下面的描述将同时参照上述附图。

图6是根据本公开的实施例的无线探头和超声成像设备的控制框图。

参照图6，无线探头100可包括超声图像获取单元110、电源单元120、存储器单元130、通信单元140、显示器150、输入单元160、确定器170和探头控制器180。超声图像获取单元110可包括换能器模块113和图像处理器115。

图像处理器115、存储器单元130、通信单元140、确定器170和探头控制器180中的至少一者可集成到设置于无线探头100中的片上系统(SoC)中。但不限于集成到一个SoC中，这是因为无线探头100可具有多个SoC。

超声图像获取单元110可发送超声信号，并获取超声图像。参照图6，超声图像获取单元110可包括换能器模块113和图像处理器115。

换能器模块113可将超声信号发送到对象，并接收从对象反射的超声回波信号。换能器模块113与以上所描述的相同，所以在此省略对其描述。

图像处理器115可从超声回波信号获取超声图像。例如，图像处理器115可以以诸如振幅模式(A模式)、亮度模式(B模式)、运动模式(M模式)、多普勒模式等的很多不同的模式获取超声图像。

在超声探头100包括2D阵列换能器或者可在垂直(elevational)方向上驱动的1D阵列换能器的情况下，图像处理器115甚至可生成带有多个2D截面图像的3D超声图像。

如下文将描述的，图像处理器115可通过图像处理从超声图像获得图像信息。该图像信息可以是包含在超声图像的各个像素中的关于图片的信息，包括：明度、亮度、颜色、照度、色度等。因此，确定器170可通过在与超声图像对应的模式下将从超声图像获得的图像信息与空气图像进行比较来确定是否切换成低功率模式。下文将对此进行更详细地描述。

电源单元120可为无线探头100提供电力。具体地，电源单元120可将电能转化为化学能，累积化学能，并将累积的化学能转化为电能以提供电力。在实施例中，电源单元120可通过锂离子电池、镍水合物电池、聚合物电池实施。但是，电源单元120并不限于此，也可以按照设置于无线探头100中的各种类型的电池实施，以提供电力。

电源单元120可以进行无线充电，或者通过直接与充电装置接触来充电。也就是说，电源单元120可无限制地以任何公众已知的方式进行充电。

存储器单元130可存储各种数据。例如，存储器单元130可存储与通过图像处理器115获取的超声图像有关的数据、从超声图像获取的图像信息等。

此外，存储器单元130可以在各个模式下存储关于空气图像的数据。空气图像指的是在超声信号从空气反射时获取的超声图像。

例如，为了通过无线探头100获取对象的超声图像，将水溶性凝胶涂覆在换能器阵列上。例如，空气的阻抗大约为0.0004Ω，水的阻抗大约为1.48Ω。此外，空气的反射率大约为99.9％，水的反射率大约为0.2326％。

具体地，换能器模块113可包括：通过压电材料的振动在电信号和声信号之间转换的压电层、减小压电层和对象之间的声阻抗的差异使得压电层产生的超声可尽可能多地输送到对象的声匹配层、将压电层中向前传播的超声向特定点对焦的透镜层以及切断压电层中向后传播的超声以防止图像失真的吸声层。

因此，在换能器模块113内部的阻抗和空气的阻抗之间存在很大差异，所以，换能器模块113可能由于空气和换能器模块113的内部之间的阻抗的显著差异而无法接收超声回波信号。

例如，参照图12，包括对象的超声图像1200可与空气图像1210不同。因此，确定器170可通过比较空气图像数据和获取的超声图像来确定是否切换成低功率模式。

存储器单元130可以通过以下类型的存储介质中的至少一种来实施：诸如闪速存储器、硬盘、多媒体卡微型存储器、卡型存储器(例如，SD或XD存储器)、随机存取存储器(RAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁存储器、磁盘以及光盘。但是，存储器单元130不限于此，而是还可以按照本领域内已知的任何其他形式实施。

通信单元140可通过无线通信网络与超声成像设备200交换各种数据。通信单元140可通过无线通信网络发送和/或接收对象的超声图像、与对象诊断有关的诸如超声回波、多普勒数据的数据等。此外，通信单元140可从超声成像设备接收各种控制命令信号。对于通信单元140可以无线电信号交换的数据或命令的类型没有限制。

通信单元140可包括能够与其他外部电子装置无线通信的一个或更多个组件。例如，通信单元140可通过短程通信模块和移动通信模块中的至少一者与超声成像设备200执行无线通信。

短程通信模块指的是用于在预定范围内进行近距离通信的模块。例如，短程通信模块可包括：无线局域网(WLAN)、Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Wi-Fi直连(WFD)、超宽带(UWB)、红外数据协会(IrDA)、蓝牙低功耗(BLE)、近场通信(NFC)等，但不限于此。

移动通信模块可向移动通信网络中的基站、外部终端和服务器之一发送射频(RF)信号或者接收来自移动通信网络中的基站、外部终端和服务器之一的射频信号。例如，移动通信模块可通过3G或者4G网络上的基站与超声成像设备200交换各种类型的数据。在下文中，短程通信模块和移动通信模块可统一称作通信模块。

例如，通信单元140可包括多个通信模块。所述多个通信模块可位于不同的位置。因此，确定器170可基于通过位于不同位置的通信模块接收的信号获得无线探头100和超声成像设备200之间的位置信息，来确定是否切换成低功率模式。下文将对此进行更详细地描述。

无线探头100可包括显示器150。显示器150可通过公众所知的诸如如上所述的CRT、LCD、LED、PDP、OLED等的各种显示面板实现，但不限于此。显示器150可显示与无线探头100的操作状态相关的信息，例如无线探头100的电源状态。

此外，无线探头100可包括输入单元160。如上所述，输入单元160可以以开关、键等形式实施，但不仅限于此。输入单元160可无限制地从用户接收用于无线探头100的电源打开/关闭命令、操作模式变化的控制命令等。

同时，无线探头100可包括确定器170，如图6所示。

确定器170可基于以下内容中的至少一个确定是否切换成低功率模式：无线通信网络的状况、超声图像是否包括对象、超声成像设备200与超声探头100之间的位置信息、是否已经过等待时间。

无线通信网络的状况指的是无线探头100和超声成像设备200之间通过无线通信网络的连接的状况。无线通信网络的状况可基于各种参数来确定。

例如，无线通信网络的状况可基于用作连接状况的参考的各种参数(诸如无线信号在无线通信网络上的传输率、信号质量、信噪比(SNR)和接收信号强度指示(RSSI)等)以及基于公众已知的各种其他参数来确定。

信号质量可基于接收的信号的波形、振幅和失真等是否在可接受的波动限度之内或者基于接收的信号的波动量来确定。SNR可基于信号与噪声的比的大小来确定。

确定器170可基于无线通信网络的状况来确定无线通信网络是否处于适合于获取超声图像且适合于为用户提供超声图像的状况。

确定器170可通过将无线通信网络的状况与预定状况相比较来确定是否切换成低功率模式。例如，确定器170可将无线通信网络的状况与预定信号阈值进行比较，并且如果无线通信网络上的接收灵敏度低于预定信号阈值，则确定切换成低功率模式。

信号阈值指的是无线通信网络的状况的阈值。所述信号阈值可包括接收灵敏度的阈值、接收信号强度的阈值、传输率的阈值以及针对各种参数设置的任何其他阈值。因此，是否切换成低功率模式可基于无线通信网络的状况是否高于信号阈值来确定。

关于信号阈值的信息可提前设置并存储。在实施例中，关于信号阈值的信息可在设计阶段提前设置并在存储器130中存储。可选地，关于信号阈值的信号可接收自用户并存储在存储器130中。

用户可通过超声成像设备200的输入单元220或者无线探头100的输入单元160输入关于信号阈值的信息。例如，如果无线通信对应于Wi-Fi通信，Wi-Fi状态条S可显示在超声成像设备200的显示器210上，如图9A所示。

可以解释为：状态条被填充的越多，接收灵敏度越高。例如，参照图9B，如果第一状态条S1点亮，则意味着接收灵敏度为大约25％。进一步地，如果第一状态条S1和第二状态条S2点亮，则意味着接收灵敏度为大约50％。此外，如果第一状态条S1、第二状态条S2和第三状态条S3点亮，则意味着接收灵敏度为大约75％。更进一步地，如果第一到第四状态条S1、S2、S3和S4点亮，则意味着接收灵敏度为大约100％。

例如，如果无线信号的传输率低于预定传输率，确定器170可确定难以通过无线通信网络将超声图像或者超声回波信号发送到超声成像设备200以将其实时地提供给用户，并且确定从扫描模式切换成低功率模式。

在另一示例中，如果无线信号的信号质量低于预定信号质量，则确定器170可确定难以通过无线通信网络将超声图像或者超声回波信号发送到超声成像设备200以将其实时提供给用户，并确定从扫描模式切换成低功率模式。

进一步地，确定器170可通过使用通过对超声图像的图像处理而获得的图像信息确定超声图像是否包括对象，来确定是否切换成低功率模式。

如上所述，存储器单元130可在各个模式下存储关于空气图像的信息。因此，确定器170可通过比较超声图像和与超声图像对应的模式下的空气图像，来确定超声图像是否包括对象。

例如，确定器170可使用图像信息确定超声图像和在与超声图像相同的模式下的空气图像之间的相似度，并且如果图像彼此相似的程度比预定范围大(意味着对象未包括在超声图像中)，则确定切换成低功率模式。

进一步地，确定器170可根据空气图像是否被连续获取了预定等待时间，来确定是否切换成低功率模式。例如，确定器170可根据空气图像是否已经被生成特定时间段来确定用户是否有使用无线探头100的意图，从而即使用户希望扫描对象以获取其超声图像，仍可防止无线探头100被切换成低功率模式。关于等待时间的信息可由用户设置或者在设计阶段设置，并存储在存储器130中。

另外，确定器170可使用无线探头100和超声成像设备200之间的位置信息来确定是否切换成低功率模式。位置信息可包括无线探头100和超声成像设备200之间的方向信息和距离信息中的至少一者。

无线探头100和超声成像设备200之间的距离信息可基于接收信号强度来确定。例如，从超声成像设备200接收的无线信号的强度与无线探头100与超声成像设备200之间的距离成反比。具体地，无线探头100和超声成像设备200之间的距离越长，接收的无线信号的强度越弱。另一方面，无线探头100和超声成像设备200之间的距离越短，接收的无线信号的强度越强。对于在计算接收信号强度时使用的信号没有限制。

另外，确定器170可使用辐射图案信息计算无线探头100和超声成像设备200之间的方向信息。参照图10，示出的是通过无线通信网络发送/接收从超声成像设备200的天线辐射的辐射功率的辐射图案作为信号。具体地，辐射功率指的是在天线辐射信号时所辐射的功率，辐射图案被表示为自超声成像设备200的天线的辐射功率的方向函数，辐射图案随着无线信号在无线探头100和超声成像设备200之间交换而产生。

确定器170可使用辐射图案信息来确定超声成像设备200所处的方向。如图10所示，信号强度可在无线探头100和超声成像设备200交换信号的方向上是强的。例如，超声成像设备200可位于辐射图案的中心，而无线探头100位于辐射图案中具有最高信号强度的方向。

在另一示例中，确定器170可使用三角测量法导出无线探头100和超声成像设备200之间的方向信息。三角测量法是一种估计2D平面上的装置的位置信息的方法，并且要求至少三个或者更多个参考点。为此，无线探头100可具有位于不同位置的三个通信模块。

因此，确定器170可基于关于各个通信模块的接收信号强度计算出关于各个通信模块和超声成像设备200之间的距离的信息，并且基于距离信息确定超声成像设备200位于坐标系统上的接触点，从而也导出超声成像设备200的方向信息。

在另一示例中，无线探头100可包括至少一个位置测量传感器。所述位置测量传感器指的是用于测量无线探头100的位置的传感器。

例如，位置测量传感器可包括，但不限于：利用卫星测量位置的全球定位系统(GPS)，以及能够通过补充GPS进行高精度位置测量的差分全球定位系统(DGPS)。

从卫星发送到地面GPS的位置信息(或者定位信息)经常有误差。例如，如果N(其中N≥2)台GPS位置上彼此接近，则所述N台GPS可具有相似的误差。在这方面，DGPS可通过抵消所述N台GPS之间的共有误差以获得更精确的数据

位置测量传感器可计算出无线探头的位置信息。进一步地，如下文将描述的，超声成像设备200也可包括位置测量传感器以测量超声成像设备200的位置。在这种情况下，确定器170可通过将从超声成像设备200接收的超声成像设备200的位置信息与无线探头100的位置信息进行比较，来确定是否切换成低功率模式。

例如，如果无线探头100和超声成像设备200之间的距离不大于预定距离，则确定器170可确定超声扫描正在进行，从而确定不切换成低功率模式。换句话说，如果因为超声成像设备200和无线探头100之间的距离接近而确定用户当前正在对对象执行超声扫描，则确定器170可确定停留在当前扫描模式。所述预定距离可在设计阶段提前设置或者由用户设置。

另一方面，如果无线探头100和超声成像设备200之间的距离大于预定距离，并且无线探头100和超声成像设备200之间的方向一般被确认为在超声图像扫描中几乎不出现，则确定器170可确定超声扫描未在进行，从而确定切换成低功率模式。

例如，在对对象进行超声图像扫描时，用户执行扫描同时实时检查超声图像。因此，如果无线探头100位于超声成像设备200的正面方向的相反方向，则可确定超声图像扫描未在进行。确定器170可随后确定超声图像扫描未在进行，从而确定切换成低功率模式。

可不仅在无线探头100位于超声成像设备200的显示器220的正面方向相反的方向时确定切换成低功率模式。

例如，即使无线探头100位于超声成像设备200的显示器220的前面，但如果无线探头100和超声成像设备200的显示器220之间的角度在预定范围之外，则用户难以在执行超声扫描的同时观察显示器220。因此，确定器170可根据无线探头100和超声成像设备200的显示器220之间的角度是否超出预定范围来确定是否切换成低功率模式。

探头控制器180可控制无线探头100的总体操作。探头控制器180可通过设置在超声探头100内的处理器实施，并产生控制信号以控制上述组件的各个操作。

例如，探头控制器180可通过控制信号控制超声图像获取单元110，以控制超声信号的发送和超声回波信号的接收。在另一示例中，探头控制器180可利用控制信号控制通信单元140以执行与外部设备的通信。

在另一示例中，一旦确定切换成低功率模式，探头控制器180便可通过控制信号控制电源单元120以控制电力供给。具体地，如果确定超声图像扫描未在进行，或者确定未处于为用户提供超声图像的正常状况，则探头控制器180可控制电源单元120以防止不必要的功耗。

在另一实施例中，探头控制器180可根据基于以下内容中的至少一个的确定结果来控制至低功率模式的切换：无线通信网络的状况、超声图像是否包括对象、超声成像设备200和无线探头100之间的位置信息以及是否已经经过等待时间。即使在停留在超声扫描模式时，但如果用户无意执行超声图像扫描，即如果超声扫描目前未在进行，则为了保持扫描模式会消耗不必要的电力。

在实施例中，即使在无线探头100的扫描模式下，如果确定对象在已经经过等待时间仍未包含在获得的超声图像中，则探头控制器180可控制无线探头100切换成低功率模式。

另外，如果用户因无线通信网络的状况差而无法通过超声成像设备200正常地检查超声图像，那么即使实际正执行扫描，也无意义。

因此，在实施例中，无线探头100可收集各种信息以确定用户实际上是否有执行超声图像扫描的意图，并结合收集的各种信息来确定是否切换成低功率模式。换句话说，无线探头100可通过更加准确地确定是否需要切换成低功率模式来提供用户便利和提高电源管理效率两者。

现将更详细地描述超声成像设备200。

参照图7，超声成像设备200可包括显示器210、输入单元220、通信单元230、图像处理器240、存储器单元250、确定器260和主控制器270。通信单元230、图像处理器240、存储器单元250、确定器260和主控制器270中的至少一个可集成在设置于超声成像设备200的SoC中。因为超声成像设备200可具有多于一个的SoC，所以并未限定集成到一个SoC中。

显示器210可显示各种信息。例如，显示器210可显示通过对超声回波信号进行图像处理获取的超声图像。如果显示器210以触摸屏的形式实施，则显示器210可为用户显示GUI来为超声成像设备200和无线探头100输入各种控制命令。以触摸屏的形式实现的显示器210也可用作输入单元220。

通信单元230可通过通信网络与外部设备交换数据。除上述无线通信网络外，该通信网络还包括有线通信网络。因为上文中已有描述，该无线通信网络将不再描述。

有线通信网络指的是一种可以能够进行包括数据的信号的有线通信的通信网络。例如，该有线通信网络可包括外设部件互连(PCI)、PCI-E、通用串行总线(USB)等，但不限于此。也就是说，通信单元230可通过无线通信网络与无线探头100的通信单元140交换包括各种数据的无线信号，并也可以通过有线通信网络与外部设备交换包括各种数据的信号。

图像处理器240可从超声回波信号获取超声图像，或者通过对超声图像进行图像处理来获得图像信息。例如，图像处理器240可从通过通信单元230从无线探头100接收的超声回波信号获取超声图像。图像信息与如上所述相同，所以省略对该部分的描述。

超声成像设备200可包括存储器单元250。

存储器单元250可存储各种数据。例如，存储器单元250可存储关于超声图像和从超声图像获得的图像信息的数据等。进一步地，存储器单元250可存储各个模式下的关于空气图像的数据。

存储器单元250可以以闪存、硬盘、多媒体卡、微型存储器、卡存储器(例如，SD或XD存储器)等形式实施，但不限于此。

超声成像设备200还可包括确定器260。

确定器260可基于以下内容中的至少一个来确定是否将无线探头100切换成低功率模式：支持与无线探头100进行无线通信的无线通信网络的状况、超声图像是否包括对象、超声成像设备200和无线探头100之间的位置信息以及是否已经经过无线探头的等待时间。

如上所述，通信单元230可通过无线通信网络与无线探头100的通信单元140交换包括各种数据的无线信号。因此，通信单元230可传送无线探头100的控制命令，而作为响应，无线探头100的通信单元140可传送各种数据，例如，关于响应于控制命令的处理结果的数据、关于无线探头100的操作状态的数据等。

例如，确定器260可检查支持与无线探头100连接的无线通信网络的连接状态，并且基于检查结果确定是否切换成低功率模式。确定器260可通过检查通过通信网络与无线探头100交换无线信号的状况确定是否切换成低功率模式。

为此，确定器可基于无线信号在无线通信网络上的传输率、信号质量、SNR、接收信号强度等确定通信网络的状况，另外，可以使用公众已知的各种参数确定通信网络的状况。

确定器260可基于支持与无线探头100进行无线通信的无线通信网络的状况确定是否适合于向用户提供超声图像。如何基于无线通信网络的状况确定是否切换成低功率模式与无线探头100的相关描述是相同的，所以在此省略详细描述。

进一步地，确定器260可通过使用通过对超声回波图像进行图像处理获得的图像信息确定超声图像是否包括对象，来确定是否切换成低功率模式。

该超声图像可通过超声成像设备200的图像处理器240获取。可选地，超声图像可通过无线探头100的图像处理器115获取，并通过无线通信网络发送。图像信息可通过超声成像设备200的图像处理器240获得，或通过无线探头100的图像处理器115获得和发送。

例如，确定器260可通过对图像信息的像素逐个比较(pixel by pixelcomparison)确定超声图像和与该超声图像相同的模式下的空气图像之间的相似度，并基于相似度的确定结果确定超声图像是否包括对象。在实施例中，如果由超声图像和与该超声图像相同的模式下的空气图像之间的图像信息的像素逐个比较确定的相似度大于预定水平，则确定器260可确定将无线探头100切换成低功率模式。

进一步地，确定器260可根据空气图像是否被连续获取了预定等待时间，来确定是否切换成低功率模式。例如，确定器260可根据空气图像是否已经被生成了特定时间段，来确定用户是否有意使用无线探头100，从而在即使用户希望扫描对象以获取超声图像的情况下，也防止无线探头100被切换成低功率模式。

另外，确定器260可使用无线探头100和超声成像设备200之间的位置信息确定是否转换成低功率模式。在这种情况下，确定器260可使用通过位置测量传感器测得的超声成像设备200的位置信息和从无线探头100接收的位置信息，来确定是否切换成低功率模式。

另外，确定器260可通过使用接收信号强度和辐射图案信息测量无线探头100和超声成像设备200之间的位置信息，来确定是否切换成低功率模式。接收信号强度和辐射图案信息与上文中与无线探头100相关的描述一致，所以在此省略该描述。也就是说，除计算接收信号强度和辐射图案信息的实体由无线探头100改变为超声成像设备200外，接收信号强度和辐射图案信息的其他细节与上文所述相同。在这种情况下，当超声成像设备200位于辐射图案中最高信号强度的方向时，无线探头100可位于辐射图案的中心。

进一步地，超声成像设备200可具有位于不同位置的三个通信模块。因此，确定器260可基于关于各个通信模块的接收信号强度计算出有关各个通信模块和无线探头100之间距离的信息，并基于距离信息确定无线探头100位于坐标系统的接触点。

例如，参照图11，超声成像设备200的通信单元230可包括三个通信模块231、232和233。所述三个通信模块231、232和233的位置彼此间隔较远，如图11所示。

确定器260可基于由各个通信模块231、232和233计算的接收信号强度计算出关于各个通信模块231、232和233与无线探头100之间的距离的信息，并基于距离信息确定无线探头100位于坐标系统的接触点，从而也导出无线探头100和超声成像设备200之间的方向信息。

例如，如果无线探头100和超声成像设备200之间的距离不大于预定距离，则确定器260可确定超声扫描正在进行，从而确定不切换成低功率模式。换句话说，如果因为超声成像设备200和无线探头100之间的距离接近而确定用户当前正在对对象执行超声扫描，则确定器260可确定停留在当前扫描模式。用作切换成低功率模式的阈值的距离可在设计阶段提前设置，或者由用户设置，并存储在存储器单元250中。

另一方面，如果无线探头100和超声成像设备200之间的距离大于预定距离，并且无线探头100和超声成像设备200之间的方向一般被确认为在超声图像扫描中几乎不出现，则确定器260可确定超声扫描未在进行或者用户无意使用无线探头100，从而确定将无线探头100切换成低功率模式。

超声成像设备200可包括主控制器270。主控制器270可通过能够执行各种操作的设备(诸如处理器)实施。

主控制器270可产生控制信号以控制超声成像设备200的各个组件。例如，在通过输入单元220接收到用户的控制命令时，主控制器270可产生与控制命令对应的控制信号以控制超声成像设备200的组件中的至少一个。

在实施例中，主控制器270可利用控制信号控制通信单元230以向无线探头100发送切换控制信号。切换控制信号指的是包括用于将无线探头100切换成低功率模式的命令的信号。

具体地，如果确定器260基于无线探头100的状态确定需要切换成低功率模式，主控制器270可控制通信单元230向无线探头100发送切换控制信号。因此，超声成像设备200可防止无线探头100的不必要的功耗。

图13是根据本公开的实施例的用不同的方法确定是否切换成低功率模式的流程图。

超声成像系统可通过无线探头捕获超声图像，并通过超声成像设备向用户提供超声图像。在这种情况下，由于无线探头的小型化，因此重点在于管理无线探头的功耗。因此，即使当用户已经打开了无线探头，但如果未进行扫描，即如果确定用户当前没有使用无线探头，那么重要的是通过将无线探头切换成低功率模式以减少无线探头的功耗。现描述一种用于确定是否从扫描模式切换成低功率模式的方法。

确定是否切换成低功率模式的实体可以是构成超声成像系统的超声成像设备和无线探头中的一种。

在操作1300，超声成像系统可确定超声成像设备和无线探头之间的无线通信网络的状况。无线通信网络的状况指的是无线通信网络的连接状态，该状态可基于无线信号的传输率、信号质量、SNR和接收信号强度来确定。

如果无线网络的状况被确定为适合无线探头向超声成像设备发送超声图像或者超声回波信号以将它们实时地提供给用户，那么超声成像设备可确定无线通信网络的状况适合于使用，从而停留在扫描模式。

在操作1310，如果该状况比预定状况差，那么超声成像系统可确定无线探头不能向用户实时地提供扫描的超声图像，从而使无线探头切换成低功率模式。

例如，如果超声成像设备为确定实体，则可基于确定结果将控制信号发送到无线探头以切换成低功率模式，从而使无线探头切换成低功率模式。在另一示例中，如果无线探头为确定实体，则可基于确定结果自行切换成低功率模式。

否则，在操作1330，如果该状况比预定状况好，那么超声成像系统可确定无线探头能够正常地捕获超声图像并将其提供给用户，从而停留在扫描模式。可为如上所述的各个参数设置预定状况，并且将所述预定状况存储在超声成像设备或者无线探头的存储器单元中。

在操作1340，超声成像系统可计算出无线探头和超声成像设备之间的位置信息，并基于位置信息确定当前是否正在获取超声图像。换句话说，根据无线探头和超声成像设备之间的位置信息(即表明无线探头和超声成像设备彼此远离的位置信息)，如果确定当前并未通过获取超声图像进行对对象的诊断，则超声成像系统在操作1320可确定将无线探头切换成低功率模式。

进一步地，在操作1350，所述超声成像系统可确定超声图像是否包括对象，并基于超声图像是否包括对象的确定结果确定是否切换成低功率模式。例如，与针对各个模式的空气图像有关的数据可存储在超声成像设备或者无线探头的存储器单元中。因此，超声成像系统可通过将存储在存储器单元中的数据与实时获取到的超声图像进行比较来确定是否处于扫描模式。

例如，在操作1370，如果由于空气图像和超声图像之间的显著差异确定当前正在扫描对象，则超声成像系统可停留在无线探头的扫描模式。否则，在操作1360，如果由于与空气图像的高度近似性而确定当前未扫描对象，则超声成像设备可计算未扫描时间，即计算是否已经经过等待时间。等待时间指的是获取或者捕获被确定为空气图像的超声图像的时间段。因此，在操作1320，如果已经经过等待时间，则超声成像系统可确定将无线探头切换成低功率模式。

如上所述，超声成像系统可收集各种信息以确定是否切换成低功率模式。确定是否切换成低功率模式不限于与附图有关的描述，而是也可通过组合无线通信网络的状况、位置信息、从图像信息确定的结果以及是否已经经过等待时间并基于该组合确定是否难以正常地提供超声图像或者超声图像扫描未在进行，来确定是否切换成低功率模式。

如上所述，组成超声成像系统的超声成像设备和无线探头中的至少一者可确定是否切换成低功率模式。现将描述由无线探头和超声成像设备中的每个执行的操作。

图14是示出根据本公开的实施例的无线探头的操作的流程图。

在实施例中，如果确定用户即使在扫描模式下实际上也并未执行扫描，则可将无线探头切换成低功率模式。可基于各种标准来确定是否切换成低功率模式。

例如，是否将无线探头切换成低功率模式可基于无线探头的不同操作状态来确定。在实施例中，在操作1400，无线探头可基于以下内容中的至少一个来确定是否切换成低功率模式：无线通信网络的状况、超声图像是否包括对象、超声成像设备和无线探头之间的位置信息以及是否已经经过等待时间。

无线通信网络的状况指的是连接无线探头和超声成像设备的无线通信网络的连接状态，该连接状态可基于可设置作为确定无线通信网络的状况的参考的各种参数来确定。

可通过经由图像处理从超声图像获得的图像信息以及基于获得的图像信息确定超声图像是否包括对象，来确定超声图像是否关于对象。

位置信息可通过基于接收信号强度和辐射图案信息导出距离信息和方向信息获得。无线探头可包括位于不同位置的三个通信模块。因此，位置信息可通过三角测量法计算出。

可选地，利用设置在无线探头和超声成像设备的位置测量传感器，无线探头可通过无线通信网络从超声成像设备接收超声成像设备的位置信息，从而确定这两个设备之间的位置信息。

等待时间在无线探头中提前设置，并且如果已经经过等待时间，则无线探头可确定用户没有执行超声图像扫描的意图，从而确定切换成低功率模式。

如果满足以下多个情况中的至少N(N≥1)种情况：无线通信网络的状况不能正常传送超声图像或者超声回波信号、超声图像不包括对象、根据超声成像设备和无线探头之间的位置信息未确定正常的超声图像扫描正在进行、已经经过等待时间，则可将无线探头切换成低功率模式。因此，如果用户即使在扫描模式下实际也并未执行扫描，则可将无线探头且加换成低功率模式，从而防止不必要的功耗。

图15是示出根据本公开实施例的超声成像设备的操作的流程图。

超声成像设备可通过确定无线探头的操作状态确定是否将无线探头切换成低功率模式。如果即使当无线探头处于正常的电源模式(例如正常扫描模式)时，用户实际也未执行扫描或者无法将超声图像实时地提供给用户，则可将无线探头切换成低功率模式。

例如，超声成像设备可通过经由无线通信网络接收无线探头的操作状态或者确定无线通信网络的连接状态，来确定是否将无线探头切换成低功率模式。

在实施例中，在操作1500，超声成像设备可基于以下内容中的至少一个来确定是否将无线探头切换成低功率模式：无线通信网络的状况、超声图像是否包括对象、超声成像设备和无线探头之间的位置信息以及是否已经经过等待时间。因为上文中已有描述，在此不再赘述。

在操作1510中，一旦确定切换成低功率模式，超声成像设备便可通过无线通信网络发送切换控制信号以请求将无线探头切换成低功率模式。响应于接收到切换控制信号，可将无线探头切换成低功率模式，从而防止不必要的功耗。

根据本公开的无线探头和超声成像设备的实施例，可更准确地确定是否切换成低功率模式，从而使得电源管理更加有效。

根据本公开的示例的方法可以在可通过各种计算方法执行并存储在计算机可读介质中的程序指令中实施。计算机可读介质可包括程序指令、数据文件、数据结构等中的一个或它们的组合。记录在计算机可读介质上的程序指令可为本公开专门地设计和构造，或者为计算机软件领域普通技术人员所已知。计算机可读存储介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、光数据存储装置等。计算机可读记录介质也可分布到联网的计算机系统上，以使计算机可读代码以分布的方式存储和执行。程序指令的示例不仅包括机器语言代码也包括可通过编译器以不同计算方式执行的高级语言代码。上述硬件装置可被配置为作为一个或者更多个软件模块进行操作，以执行本公开的示意性实施例，反之亦然。

尽管本公开是参考上述多个实施例和附图描述的，但对于本领域普通技术人员将显而易见的是，可对实施例作不同的改变和变型。例如，为了获得合适的结果，上述方法可以以不同的顺序执行，和/或上述系统、结构、设备、电路等可以与以上所描述不同的组合而被组合和/或被其他组件或者其等同物替换或代替。

因此，其他实施方式、其他实施例及其等同物可落入权利要求中。

Claims (14)

1.一种无线探头，包括：

确定器，用于基于由超声成像设备上的相应的第一通信模块计算的接收信号强度确定无线探头和超声成像设备的显示器之间的距离信息和方向信息，

探头控制器，用于基于确定的距离信息和确定的方向信息在无线探头被定位为与超声成像设备的显示器的正面方向相反时控制至低功率模式的切换。

2.根据权利要求1所述的无线探头，其中，所述确定器被配置为：

基于无线信号在无线通信网络上的传输率、信号质量、信噪比以及接收信号强度指示中的至少一个确定无线通信网络的状况。

3.根据权利要求1所述的无线探头，其中，所述确定器被配置为：

基于通过用户接收的或者预设的信号阈值确定无线通信网络的状况。

4.根据权利要求1所述的无线探头，其中，所述确定器被配置为：

使用通过对超声图像进行图像处理而获得的图像信息来确定超声图像是否与空气图像相对应。

5.根据权利要求1所述的无线探头，其中，所述确定器被配置为：

基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息中的至少一个确定是否切换成低功率模式。

6.根据权利要求5所述的无线探头，其中，所述确定器被配置为：

基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息是否在预定距离之内确定是否切换成低功率模式，所述距离信息基于接收信号强度来计算。

7.根据权利要求5所述的无线探头，其中，所述确定器被配置为：

基于使用三角测量法或者辐射图案信息计算的无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息确定是否切换成低功率模式。

8.一种超声成像设备，包括：

确定器，用于基于由超声成像设备上的相应的第一通信模块计算的接收信号强度确定无线探头和超声成像设备的显示器之间的距离信息和方向信息；以及

主控制器，用于基于确定的距离信息和确定的方向信息当无线探头被定位为与超声成像设备的显示器的正面方向相反时控制通信单元，以将命令信号发送到无线探头，从而将无线探头切换成低功率模式。

9.根据权利要求8所述的超声成像设备，其中，所述确定器被配置为：

基于无线信号在无线通信网络上的传输率、信号质量、信噪比以及接收信号强度指示中的至少一个确定无线通信网络的状况。

10.根据权利要求8所述的超声成像设备，其中，所述确定器被配置为：

基于通过用户接收的或者预设的信号阈值确定无线通信网络的状况。

11.根据权利要求8所述的超声成像设备，其中，所述确定器被配置为：

使用通过对超声图像进行图像处理而获得的图像信息来确定超声图像是否与空气图像相对应。

12.根据权利要求8所述的超声成像设备，其中，所述确定器被配置为：

基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息中的至少一个确定是否切换成低功率模式。

13.根据权利要求12所述的超声成像设备，其中，所述确定器被配置为：

基于无线探头和超声成像设备之间的距离信息是否在预定距离之内确定是否切换成低功率模式，所述距离信息基于接收信号强度来计算。

14.根据权利要求12所述的超声成像设备，其中，所述确定器被配置为：基于使用三角测量法或者辐射图案信息计算的无线探头和超声成像设备之间的距离信息和方向信息确定是否切换成低功率模式。

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