CN111466954A - 一种三维超声立体解剖图生成方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三维超声成像技术领域，公开了一种三维超声立体解剖图生成方法，包括以下步骤：获取三维扫查的原始体数据，对所述原始提数据进行预处理，并进行体数据重建，得到重建后的体数据；获取交互操作信息，根据所述交互操作信息以及所述体数据生成切面图像；将所述切面图像的坐标转换为纹理坐标，得到纹理坐标下的切面图像；根据所述纹理坐标将所述切面图像绘制到三维立体视图中，得到立体解剖图。本发明生成的立体解剖图，体现了切面图像在三维立体视图中的空间位置，为超声医生准确的进行临床诊断提供更好的依据。
Description
技术领域
本发明涉及三维超声成像技术领域，具体涉及一种三维超声立体解剖图生成方法、装置以及计算机存储介质。
背景技术
传统的超声成像设备只能提供二维医学图像，超声医生只能凭借经验由多幅二维图像去估计病灶的大小及形状，并以此来想象病灶与其周围组织的三维几何关系，这给超声医生的诊断带来了困难。随着医学影像技术的发展，三维超声成像技术已成为临床上一种主流的超声检查方法。三维可视化技术作为三维超声成像系统的重要组成部分，不仅能直观、形象的显示成像物体的整体表面，而且还可以保存许多重要的三维信息，因此开展超声领域中的三维可视化研究就显得十分必要。
现有的超声成像技术中，三维超声成像是通过扫描一系列二维图像并经过计算机处理技术转化成三维立体视图。通常情况下，三维超声成像系统还支持三维视图的交互操作以及切面视图的交互操作，交互操作包括平移、旋转、缩放、切换切面视图、调节剖切面视图位置等。在经过上述一系列的交互操作之后，得到三维立体视图及切面图像，为超声医生的诊断提供帮助。
然而，当超声医生使用三维立体视图和切面图像进行诊断时，对于病变组织及其毗邻结构对应的切面图像，超声医生只能依据主观的空间想象能力想象该切面图像在三维立体视图中的具体位置进行诊断，这种诊断方法方法容易受超声医生主观因素的干扰，从而影响临床诊断的准确性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种三维超声立体解剖图生成方法、装置以及计算机存储介质，解决现有技术中通过切面图像和三维立体视图，无法准确判断切面在三维解剖空间中的具体位置，影响临床诊断的准确性的技术问题。
为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种三维超声立体解剖图生成方法，包括以下步骤：
获取三维扫查的原始体数据，对所述原始提数据进行预处理，并进行体数据重建，得到重建后的体数据；
获取交互操作信息，根据所述交互操作信息以及所述体数据生成切面图像；
将所述切面图像的坐标转换为纹理坐标，得到纹理坐标下的切面图像；
根据所述纹理坐标将所述切面图像绘制到三维立体视图中，得到立体解剖图。
本发明还提供一种三维超声立体解剖图生成装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现所述三维超声立体解剖图生成方法。
本发明还提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机该程序被处理器执行时，实现所述三维超声立体解剖图生成方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明在生成切面图像后，对切面图像进行坐标转换，将其转换至纹理坐标，以便于采用纹理贴图的方式将切面图像贴图至三维立体视图中，从而形成立体解剖图。立体解剖图体现了切面图像在三维立体视图中的空间位置，为超声医生快速准确的进行临床诊断提供更好、更多的依据。
附图说明
图1是本发明提供的三维超声立体解剖图生成方法一实施方式的流程图；
图2是本发明提供的重建后体数据一实施方式的体数据模型图；
图3是本发明提供的生成切面图像一实施方式的结果图；
图4a是本发明提供的纹理坐标一实施方式的示意图；
图4b是本发明提供的纹理坐标另一实施方式的示意图；
图5是本发明提供的生成立体解剖图一实施方式的结果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1所示，本发明的实施例1提供了三维超声立体解剖图生成方法，包括以下步骤：
S1、获取三维扫查的原始体数据，对所述原始提数据进行预处理，并进行体数据重建，得到重建后的体数据；
S2、获取交互操作信息，根据所述交互操作信息以及所述体数据生成切面图像；
S3、将所述切面图像的坐标转换为纹理坐标，得到纹理坐标下的切面图像；
S4、根据所述纹理坐标将所述切面图像绘制到三维立体视图中，得到立体解剖图。
本实施例首先获取探头在设定扫查参数下进行三维扫查得到的原始体数据，并对其进行预处理，以提高原始体数据的信噪比，然后进行体数据重建，以便后续根据交互操作信息进行切面的截取，然后获取用户输入的交互操作信息，得到需要进行解剖图生成的切面信息，根据该切面信息在体数据中截取相应的切面图像，为了能将切面图像绘制到三围了立体视图中，需要将两者的坐标进行统一，因此先对切面图像进行纹理坐标转换，需要说明的是切面图像与三维立体视图的纹理坐标比例相同，最后根据纹理坐标将切面图像贴图至三维立体视图中，得到了立体解剖图。
采用上述方法得到三维立体解剖图，能够指示切面图像在三维立体视图中的位置关系及空间信息，因此可以直观、有效的指示当前切面图像在三维立体解剖结构中的位置，从而为超声医生快速准确的诊断提供更多的帮助。
优选的，对所述原始体数据进行预处理，并进行提数据重建，得到重建后的体数据，具体为：
对所述原始体数据进行滤波处理以及平滑处理，得到预处理后的体数据；
根据扫描参数计算重建表，通过查询所述重建表对预处理后的体数据进行重建，得到重建后体数据。
常用的扫查方式有：凸阵扇扫、凸阵平扫、线阵扇扫、线阵平扫等，本实施例中采用三维超声容积探头获取原始体数据，采用的扫查方式为凸阵扇扫，具体如图2所示，图2中给出了凸阵扇扫的体数据模型。在对原始体数据进行重建之前，先对原始体数据进行预处理，包括滤波、平滑等操作，以提高原始体数据的信噪比。然后进行体数据重建，为了加速进程，根据预设的扫描参数计算并存储两次体数据重建所需的重建表，以便通过查表的方式重建原始体数据，加速重建过程。体数据重建后，即可获取到体数据中心位置，以及中心位置处的相互垂直的三个切面，图2中，数字1表示重建后体数据正中心处的A切面，数字2表示重建后体数据正中心处的B切面，数字3表示重建后体数据正中心处的C切面。另外，获取探头的扫查参数的方式有多种，可以是通过读取预设值，还可以是通过接收其它设备发送的扫查参数的方式，此处不做限定。此外，扫查参数可以包括扫描角度、扇扫角度、扫描半径、扇扫半径等等，此处亦不做限定。
优选的，根据所述交互操作信息以及所述体数据生成切面图像，具体为：
基于所述体数据设置参考切面，根据所述交互操作信息生成切面图像基于所述参考切面的转换信息，根据所述转换信息对所述参考切面进行坐标转换，得到所述切面图像。
预置一组参考切面的交互操作参数，以便后续生成切面图像。
交互操作信息可以是旋转信息，例如，以A切面作为参考面，B、C切面均可经过A切面旋转得到，以B或C切面作为参考面也同理可得，其旋转转换关系如表1所示.
表1：A、B、C切面之间的旋转转换关系
交互操作信息也可以是旋转角度，不难得出，A参考面下的本地坐标(u，v，w)就是世界坐标系下对应的坐标(u’，v’，w’)，其他切面在世界坐标系下的坐标＝观测矩阵*本地坐标。
交互操作信息也可以是平移量，A/B/C三切面平移转换的关系如表2所示。
表2：A、B、C切面之间平移的转换关系
| 参考面 | A面 | B面 | C面 |
| A面左右/上下 | 后前/上下 | 左右/后前 | |
| B面左右/上下 | 前后/上下 | 上下/后前 | |
| C面左右/上下 | 左右/前后 | 后前/左右 |
当然还可以是其他切面交互操作信息，例如缩放、切换切面视图、调节切面位置等。具体此处不一一说明。
本实施例中，根据交互操作信息获得的三个切面图像为重建后体数据正中心三个相互垂直的切面，即A、B、C切面，如图3所示，可以清楚的观察到三个切面之间的空间位置关系。由于该切面图像为根据扫查参数对切面参数进行坐标转换得到，因此该切面图像与三维立体视图的坐标比例相同，保证了后续贴图的准确性。
得到切面图像后，由于后续需要将切面图像绘制到三维立体视图中，以获取三维立体解剖图，因此需要对切面图像进行纹理坐标变换，以实现切面图像与三维立体视图的坐标统一。
优选的，将所述切面图像的坐标转换为纹理坐标，得到纹理坐标下的切面图像，具体为：
确定纹理坐标的顶点位置，得到纹理坐标系，将所述切面图像的坐标转换为所述纹理坐标系下的纹理坐标，得到纹理坐标下的切面图像。
具体的，纹理坐标对应的坐标范围为[0.0,1.0]之间，超过1.0的坐标则以1.0表示，小于0的则以0.0表示。图4a、图4b分别给出了两种屏幕显示下纹理坐标的顶点位置，其中，图4a表示一般情况下，图像像素对应的纹理坐标，即设定左下角为图像的顶点位置，图4b表示屏幕显示坐标下图像像素对应的纹理坐标，即设定左上角为图像的顶点位置。本实施例中，采用的是图4b所示的纹理坐标转换，即将切面图像的坐标对应到图4b所示的纹理坐标系下。
具体的，如图4a、图4b所示，
优选的，根据所述纹理坐标将所述切面图像绘制到三维立体视图中，得到立体解剖图，具体为：
根据所述切面图像的纹理坐标，获取所述三维立体视图相应的剖面位置，将所述切面图像贴到所述剖面位置处，得到所述立体解剖图。
将经过纹理坐标转换后的切面图像绘制到预先绘制好的三维立体视图中得到三维立体解剖图，该三维立体解剖图用于指示切面图像在三维立体视图中的位置关系及空间信息。因此，立体解剖图可以直观、有效的指示当前各切面图像在三维立体解剖结构中的位置，从而为超声医生快速准确的诊断提供更多的帮助。本实施例以体数据中心位置处的三个切面作为需要进行解剖示意的切面，将这三个切面绘制到三维立体视图中，得到的立体解剖图如图5所示，图5中即示出了A、B、C切面在三维立体视图中的位置。
优选的，本方法还包括：
所述原始体数据的扫查参数发生更新后，对所述原始体数据进行更新，并基于更新后的原始体数据重新生成所述立体解剖图；
所述交互操作信息发生更新后，对所述切面图像进行更新，并基于更新后的切面图像重新生成所述立体解剖图。
本实施例，在生成三维立体解剖图之后，在切面的交互操作信息和/或扫查参数发生更新后，相应的更新所述三维立体解剖图，对该三维立体解剖图中切面图像进行更新，从而使得三维立体解剖图随之发生变化，以便清楚的观察各切面间的位置关系及空间信息。具体地，所述切面的交互操作信息包括旋转、缩放、平移、切换切面视图、调节切面位置等，所述扫查参数包括扫描角度、扇扫角度、扫描半径、扇扫半径等。
优选的，本方法还包括：
对所述立体解剖图中的切面图像进行亮度调整、对比度调整、灰阶图谱调整或伪彩调整。
调节切面图像的亮度、对比度、灰阶图谱、伪彩等，同时，对应更新三维立体解剖图中切面图像，增强空间信息及三维可视化效果，以便帮助超声医生进行诊断。
实施例2
本发明的实施例2提供了三维超声立体解剖图生成装置，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现实施例1提供的三维超声立体解剖图生成方法。
本发明实施例提供的三维超声立体解剖图生成装置，用于实现三维超声立体解剖图生成方法，因此，三维超声立体解剖图生成方法所具备的技术效果，三维超声立体解剖图生成装置同样具备，在此不再赘述。
实施例3
本发明的实施例3提供了计算机存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现实施例1提供的三维超声立体解剖图生成方法。
本发明实施例提供的计算机存储介质，用于三维超声立体解剖图生成方法，因此，三维超声立体解剖图生成方法所具备的技术效果，计算机存储介质同样具备，在此不再赘述。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种三维超声立体解剖图生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取三维扫查的原始体数据，对所述原始提数据进行预处理，并进行体数据重建，得到重建后的体数据；
获取交互操作信息，根据所述交互操作信息以及所述体数据生成切面图像；
将所述切面图像的坐标转换为纹理坐标，得到纹理坐标下的切面图像；
根据所述纹理坐标将所述切面图像绘制到三维立体视图中，得到立体解剖图。
2.根据权利要求1所述的三维超声立体解剖图生成方法，其特征在于，对所述原始体数据进行预处理，并进行提数据重建，得到重建后的体数据，具体为：
对所述原始体数据进行滤波处理以及平滑处理，得到预处理后的体数据；
根据扫描参数计算重建表，通过查询所述重建表对预处理后的体数据进行重建，得到重建后体数据。
3.根据权利要求1所述的三维超声立体解剖图生成方法，其特征在于，根据所述交互操作信息以及所述体数据生成切面图像，具体为：
基于所述体数据设置参考切面，根据所述交互操作信息生成切面图像基于所述参考切面的转换信息，根据所述转换信息对所述参考切面进行坐标转换，得到所述切面图像。
4.根据权利要求1所述的三维超声立体解剖图生成方法，其特征在于，将所述切面图像的坐标转换为纹理坐标，得到纹理坐标下的切面图像，具体为：
确定纹理坐标的顶点位置，得到纹理坐标系，将所述切面图像的坐标转换为所述纹理坐标系下的纹理坐标，得到纹理坐标下的切面图像。
5.根据权利要求1所述的三维超声立体解剖图生成方法，其特征在于，根据所述纹理坐标将所述切面图像绘制到三维立体视图中，得到立体解剖图，具体为：
根据所述切面图像的纹理坐标，获取所述三维立体视图相应的剖面位置，将所述切面图像贴到所述剖面位置处，得到所述立体解剖图。
6.根据权利要求1所述的三维超声立体解剖图生成方法，其特征在于，还包括：
所述原始体数据的扫查参数发生更新后，对所述原始体数据进行更新，并基于更新后的原始体数据重新生成所述立体解剖图；
所述交互操作信息发生更新后，对所述切面图像进行更新，并基于更新后的切面图像重新生成所述立体解剖图。
7.根据权利要求1所述的三维超声立体解剖图生成方法，其特征在于，还包括：
对所述立体解剖图中的切面图像进行亮度调整、对比度调整、灰阶图谱调整或伪彩调整。
8.一种三维超声立体解剖图生成装置，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-7任一所述的三维超声立体解剖图生成方法。
9.一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机该程序被处理器执行时，实现如权利要求1-7任一所述的三维超声立体解剖图生成方法。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200731 |