CN112155544A - 基于零磁场线的成像方法及装置、电子设备和存储介质 - Google Patents

基于零磁场线的成像方法及装置、电子设备和存储介质 Download PDF

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CN112155544A CN202011004967.9A CN202011004967A CN112155544A CN 112155544 A CN112155544 A CN 112155544A CN 202011004967 A CN202011004967 A CN 202011004967A CN 112155544 A CN112155544 A CN 112155544A
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Abstract

本公开涉及一种基于零磁场线的成像方法及装置、电子设备、存储介质。涉及生物医学工程领域，一种基于零磁场线的成像方法，应用于血管成像，包括：生成零磁场线，驱动所述零磁场线按照设定方向移动；检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号；根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径；根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置；基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像。本公开实施例可实现血管的快速成像。

Description

基于零磁场线的成像方法及装置、电子设备和存储介质
技术领域
本公开涉及生物医学工程技术领域，尤其涉及一种基于零磁场线的成像方法及装置、电子设备和存储介质。
背景技术
根据法拉第电磁感应定律，导体以某一速度穿过磁场时，其两端会产生垂直于磁场方向的感应电势差，感应电势差大小与磁场强度和导体速度的乘积具有线性关系。对于人体动脉血流来说，其兼顾流动性和导电性，当其穿过磁场流动时，会在人体皮肤表面产生可检测的感应电势差，当动脉血流速度恒定时，穿过的磁场越大，则感应电势差越大，这就是动脉血流的磁电效应。
基于动脉血流的磁电效应的血流测量及成像技术可应用于人体动脉狭窄的早期诊断和预防，现有的基于动脉血流的磁电效应的血流测量及成像技术是采用体积较大的励磁装置，在待测区域产生一恒定不变的均匀磁场，通过16个甚至更多的测量电极获取人体皮肤表面的感应电势差，再结合相应的图像重建算法进行人体动脉成像，但是这种方法依赖较大的励磁装置以及足够多的测量电极，足够大的励磁装置才能产生需要的均匀磁场，而这会产生较高的成本，足够多的测量电极是为了保证足够多的测量数据量，数据量少则导致成像分辨率低，同时基于图像重建算法的成像方式需要进行大量的运算，导致成像速度变慢，且重建区域越多成像速度越慢，不利于实时成像。
申请号为201810927376.5的专利公开了一种人体血液流速测量方法及其装置，通过多个电极及多个测量区域的设置，打破了传统多电极电磁流量计对流型的限制，将传统流量计所着眼的整个测量横截面的平均速度转化为各微元内的平均轴向速度，解决了医疗上的血液流速检测问题。但是，存在电磁感应测量精度以及重构区域对电极数目的依赖，重构区域划分方式的人为主观性较强的问题。如：上述方法及其装置只能得到15个有效的电势差数据，最多只能准确重构15个重构区域，并且人为地选择了15个重构区域，15个重构区域包括存在血管的区域和不存在血管的区域，人为选择主观性较强，而实际测量过程中不知道血管的具体位置，难以在实际中进行应用。
申请号为201910657334.9的专利公开了一种血液流速分布测量的方法和装置，通过轮换参考电极的测量方式增加了有效电极电势差的数量，在一定程度上提高了血液流速分布的测量精度。但是，这种方法并没有完全克服测量精度对电极数量的依赖，测量精度上限仍取决于设置的电极数量。另一方面，这种血液流速分布测量方法将电极电势差作为输入数据，通过重构方程，计算每个重构区域的血液流速值，进而得到所述待重构区域的血液流速分布。这种方法需要进行大量的运算，导致成像速度变慢，且重构区域越多成像速度越慢，不利于实际中的实时测量及成像。
发明内容
本公开提出了一种基于零磁场线的成像方法及装置、电子设备和存储介质的技术方案，以解决目前人为选择主观性较强，而实际测量过程中不知道血管的具体位置，难以在实际中进行应用，以及需要进行大量的运算，导致成像速度变慢，且重构区域越多成像速度越慢，不利于实际中的实时测量及成像的问题。
根据本公开的一方面，提供了一种基于零磁场线的成像方法，应用于血管成像，包括：
生成零磁场线，驱动所述零磁场线按照设定方向移动；
检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号；
根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径；
根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置；
基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像。
优选地，所述生成产生零磁场线的方法，包括：
在第一同轴线圈组的一侧设置一对与所述第一同轴线圈组轴向相同的第二同轴线圈组，其中所述第一同轴线圈组之间及所述二同轴线圈组之间设置有相同的距离；
所述第一同轴线圈组与所述二同轴线圈组通入方向相反数值相同的直流电流。
优选地，所述驱动所述零磁场线按照设定方向移动的方法，包括：
确定测量及成像所需的最大扫描距离和扫描频率；
根据所述最大扫描距离和所述扫描频率向所述第三同轴线圈组通入同向的交流电流，以驱动零磁场线沿着垂直零磁场线方向平行移动；
其中，所述第三同轴线圈组设置在所述第一同轴线圈组及所述第二同轴线圈组的内侧；所述第三同轴线圈组之间为所述被测对象。
优选地，所述检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号的方法，包括：
将所述一对电极设置在所述被测对象的表面两侧，所述一对电极的连线方向与所述零磁场线方向垂直，以实时检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号。
优选地，根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径的方法，包括：
分别确定所述零磁场线刚扫描至肢体和扫描离开肢体时刻对应的第一电压信号及第二电压信号，以及获取设定参考值；
分别确定所述第一电压信号的第一幅值及所述第二电压信号第二幅值；
基于所述第一幅值及所述第二幅值及所述设定参考值的设定关系确定所述血管的半径。
优选地，所述设定关系的确定方法，包括：
基于所述实际血管半径确定所述实际血管半径对应的一组电压信号的幅值；
根据所述实际血管半径及所述其对应的一组电压信号的幅值建立所述设定关系。
优选地，所述根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置的方法，包括：
根据所述电压信号确定所述电压信号不同时刻的绝对值，将所述绝对值投影至对应时刻的零磁场线所在位置；
将所述对应时刻的零磁场线所在位置中零电压时刻对应的位置确定为血管中心线位置。
优选地，所述将实时电压信号不同时刻的绝对值投影至对应时刻的零磁场线所在位置的方法，包括：
建立所述电压信号与所述零磁场线扫描位置的时空关系；
基于所述时空关系将所述电压信号进行离散化处理，得到电压序列；
根据所述电压序列提取零电压对应的时刻，以及基于所述时空关系确定零磁场线的空间位置坐标，得到零电压时刻对应的位置即为动脉血管中心线位置。
优选地，所述建立所述电压信号与所述零磁场线扫描位置的时空关系的方法，包括：
将所述一对电极测得的设定扫描周期内的连续电压信号离散化为电压序列；
设定扫描路径总长度；
根据所述扫描路径总长度及所述电压序列的个数确定各空间坐标点的间距；
根据所述间距确定任意时刻对应的零磁场线空间位置；
基于所述时刻对应的零磁场线空间位置构建时空关系。
优选地，所述基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像的方法，包括：
根据所述半径以及所述血管中心线位置，确定所述血管的上边界和下边界；
根据所述上边界及所述下边界对所述被测对象的血管进行成像。
根据本公开的一方面，提供了一种基于零磁场线的成像装置，包括：
生成及驱动单元，用于生成产生零磁场线，驱动所述零磁场线按照设定方向移动；
检测单元，用于检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号；
第一确定单元，用于根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径；
第二确定单元，用于根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置；
成像单元，用于基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像。
根据本公开的一方面，提供了一种电子设备，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为：执行上述成像方法。
根据本公开的一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述成像方法。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于说明本公开的技术方案。
图1示出根据本公开实施例的基于零磁场线的成像方法的流程图；
图2示出根据本公开实施例的基于零磁场线扫描的零磁场线生成及驱动的装置示意图；
图3示出根据本公开实施例的基于零磁场线的成像原理图；
图4示出根据本公开实施例的将绝对值投影至对应时刻的零磁场线所在位置的原理图；
图5是根据一示例性实施例示出的一种电子设备800的框图；
图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备1900的框图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
另外，为了更好地说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
可以理解，本公开提及的上述各个方法实施例，在不违背原理逻辑的情况下，均可以彼此相互结合形成结合后的实施例，限于篇幅，本公开不再赘述。
此外，本公开还提供了一种基于零磁场线的成像装置、电子设备、计算机可读存储介质、程序，上述均可用来实现本公开提供的任一种一种基于零磁场线的成像方法，相应技术方案和描述和参见方法部分的相应记载，不再赘述。
基于零磁场线的成像方法的执行主体可以是成像装置，例如，成像方法可以由终端设备或服务器或其它处理设备执行，其中，终端设备可以为用户设备(User Equipment，UE)、移动设备、用户终端、终端、蜂窝电话、无绳电话、个人数字处理(Personal DigitalAssistant，PDA)、手持设备、计算设备、车载设备、可穿戴设备等。在一些可能的实现方式中，该成像方法可以通过处理器调用存储器中存储的计算机可读指令的方式来实现。
本公开提出的一种基于零磁场线的成像方法，应用于血管成像，包括：步骤S101：生成零磁场线，驱动所述零磁场线按照设定方向移动；步骤S102：检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号；步骤S103：根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径；步骤S104：根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置；步骤S105：基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像。以解决目前人为选择主观性较强，而实际测量过程中不知道血管的具体位置，难以在实际中进行应用，以及需要进行大量的运算，导致成像速度变慢，且重构区域越多成像速度越慢，不利于实际中的实时测量及成像的问题。
本公开可以实现血管的成像，如人体上肢(胳膊)作为被测对象，肢及上肢动脉(动脉血管或血管)等效为同轴的两圆柱体进行说明，将上肢位于同轴方形线圈组之间，上肢及上肢动脉轴向与零磁场线方向同向，即零磁场线沿着上肢及上肢动脉径向扫描。
步骤S101：生成零磁场线，驱动所述零磁场线按照设定方向移动。
在本公开中，在第一同轴线圈组的一侧设置一对与所述第一同轴线圈组轴向相同的第二同轴线圈组，其中所述第一同轴线圈组之间及所述二同轴线圈组之间设置有相同的距离；所述第一同轴线圈组与所述二同轴线圈组通入方向相反数值相同的直流电流。
所述第一同轴线圈组及所述第二同轴线圈组可选择一对同轴矩形线圈组，具体排列方式可参照图2进行理解。
在本公开的实施例及其它可能的实施例中，将两对相同规格的同轴矩形线圈组(第一同轴线圈组)并列对齐放置，同轴线圈组(第一同轴线圈组)之间留有足够空间放置被测对象，向其中一对同轴矩形线圈组(第一同轴线圈组)通入同方向直流电流，另一对同轴线圈组(第二同轴线圈组)通入同向但与其并列的同轴线圈组电流方向相反的直流电流，则在两对同轴线圈组相接的空间平面中心线处将产生一线型的零磁场区域，称为零磁场线。
在本公开中，所述驱动所述零磁场线按照设定方向移动的方法，包括：确定测量及成像所需的最大扫描距离和扫描频率；根据所述最大扫描距离和所述扫描频率向所述第三同轴线圈组通入同向的交流电流，以驱动零磁场线沿着垂直零磁场线方向平行移动；其中，所述第三同轴线圈组设置在所述第一同轴线圈组及所述第二同轴线圈组的内侧；所述第三同轴线圈组之间为所述被测对象。
具体地说，根据最大扫描距离确定向所述第三同轴线圈组通入同向的交流电流的幅值，交流电流的幅值越大能驱动的距离越远；根据所述扫描频率确定向所述第三同轴线圈组通入同向的交流电流的频率，即扫描频率，交流电流的频率越大扫描频率越大。
在本公开的实施例及其它可能的实施例中，依据测量及成像所需设定或确定最大扫描距离和扫描频率，向同轴方形线圈组(第三同轴线圈组)通入同向的交流电流，驱动零磁场线沿着垂直零磁场线方向平行移动，实现零磁场线扫描。其中，所述第三同轴线圈组设置在所述第一同轴线圈组及所述第二同轴线圈组的内侧；所述第三同轴线圈组之间为所述被测对象。
图2示出根据本公开实施例的基于零磁场线扫描的零磁场线生成及驱动的装置示意图。在图2中，第一同轴线圈组a1为2个同轴线圈，设置在所述被测对象的两侧，第一同轴线圈组a1的一侧设置有第二同轴线圈组a2，第二同轴线圈组a2也为2个同轴线圈，同理第二同轴线圈组a2的2个同轴线圈也设置在所述被测对象的两侧；所述第一同轴线圈组a1之间及所述二同轴线圈组之间a2设置有相同的距离。上述两线圈组(第一同轴线圈组a1及第二同轴线圈组a2)分别通入相反的直流电流，分别产生正反方向的恒定磁场，在两对线圈组(第一同轴线圈组a1及第二同轴线圈组a2)相接位置正负磁场抵消，形成零磁场区域，在区域中心位置形成一条零磁场线。
在图2中，第三同轴线圈组b可以一对方形线圈组，第三同轴线圈组b在同轴矩形线圈组(第一同轴线圈组a1及第二同轴线圈组a2)之间的内侧放置一对与矩形线圈组轴向相同的同轴方形线圈组(第三同轴线圈组)，方形线圈组(第三同轴线圈组)的中心线与零磁场线在同一平面内，同轴方形线圈组(第三同轴线圈组)之间为被测对象。第三同轴线圈组b通入大小随时间变化的交流电流，产生随时间变化的磁场，通过与同轴矩形线圈组(第一同轴线圈组及第二同轴线圈组a2)产生的恒定磁场相互叠加，可以使零磁场线位置沿着垂直线圈轴方向平行移动。
步骤S102：检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号。
在本公开中，所述检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号的方法，包括：将所述一对电极设置在所述被测对象的表面两侧，所述一对电极的连线方向与所述零磁场线方向垂直，以实时检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号。
具体地说，在图2中，方形线圈组(第三同轴线圈组b)的中心线与零磁场线在同一平面内，同轴方形线圈组(第三同轴线圈组b)之间为被测对象d，如被测对象d为人体上肢组织区域。整个结构可以分为两层来看，最外层(第一同轴线圈组a1及第二同轴线圈组a2)是两对通入直流电流的矩形线圈组，内层(第三同轴线圈组b)是一对通入交流电流的方形线圈组，最内层是被测对象d。
具体地说，在图2中，所述一对电极(测量电极)c设置在所述被测对象的表面两侧，用于获取随时间变化的电压信号，电压信号将传至上位机进行运算处理和成像，d为，人体上肢组织区域d中具有血管区域e，如动脉血流区域。+B表示正向磁场，-B表示负向磁场，虚线表示零磁场线扫描路径。具体的实现方式可参照图1中的详细说明。
步骤S103：根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径。
在本公开中，根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径的方法，包括：分别确定所述零磁场线刚扫描至肢体和扫描离开肢体时刻对应的第一电压信号及第二电压信号，以及获取设定参考值；分别确定所述第一电压信号的第一幅值及所述第二电压信号第二幅值；基于所述第一幅值及所述第二幅值及所述设定参考值的设定关系确定所述血管的半径。
在本公开中，所述设定关系的确定方法，包括：基于所述实际血管半径确定所述实际血管半径对应的一组电压信号的幅值；根据所述实际血管半径及所述其对应的一组电压信号的幅值建立所述设定关系。
具体地说，血管(动脉血管)半径越大则单位时间血流量越大，则产生的感应电势差值越大，因此电极测得的电压信号的幅值越大，对于电极电压信号幅值和动脉半径具有如下关系(所述第一幅值及所述第二幅值及所述设定参考值的设定关系)：
Figure BDA0002691957410000081
其中，r为被测血管(动脉血管)的半径，R为参考动脉半径，||表示绝对值。u1和uN分别表示零磁场线扫描起始时刻和终止时刻对应的第一电压信号及第二电压信号。U1和U2分别表示动脉半径为R的情况下，零磁场线扫描起始时刻和终止时刻对应的第一设定电压信号的幅值及第二设定电压信号的幅值，这种情况是我们预先假设的一种情况，通过仿真计算得到第一设定电压信号的幅值U1和第二设定电压信号的幅值U2作为判断实际被测动脉半径大小r的参考值，因此，第一设定电压信号U1、第二设定电压信号U2和参考动脉半径R都是事先已知量，我们称为设定参考值，当测得第一电压信号及第二电压信号时，根据所述设定参考值以及所述第一电压信号的第一幅值及所述第二电压信号第二幅值，利用上述公式即可算出实际被测动脉半径r。
以及，步骤S104：根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置。
在本公开的实施例及其它可能的实施例中，将实时电压信号不同时刻的绝对值投影至对应时刻的零磁场线所在位置，零电压时刻对应的位置即为血管(动脉血管)中心线位置，再利用电压信号幅值和设定参考值计算出动脉血管的半径。其中，零磁场线、电极连线、线圈轴向三者相互垂直，零磁场线、电极连线、线圈轴向为x,y,z轴的关系。
所述根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置的方法，包括：根据所述电压信号确定所述电压信号不同时刻的绝对值，将所述绝对值投影至对应时刻的零磁场线所在位置；将所述对应时刻的零磁场线所在位置中零电压时刻对应的位置确定为血管中心线位置。
在本公开中，所述将实时电压信号不同时刻的绝对值投影至对应时刻的零磁场线所在位置的方法，包括：建立所述电压信号与所述零磁场线扫描位置的时空关系；基于所述时空关系将所述电压信号进行离散化处理，得到电压序列；根据所述电压序列提取零电压对应的时刻，以及基于所述时空关系确定零磁场线的空间位置坐标，得到零电压时刻对应的位置即为动脉血管中心线位置。
在本公开中，所述建立所述电压信号与所述零磁场线扫描位置的时空关系的方法，包括：将所述一对电极测得的设定扫描周期内的连续电压信号离散化为电压序列；设定扫描路径总长度；根据所述扫描路径总长度及所述电压序列的个数确定各空间坐标点的间距；根据所述间距确定任意时刻对应的零磁场线空间位置；基于所述时刻对应的零磁场线空间位置构建时空关系。
在本公开的实施例及其它可能的实施例中，所述建立所述电压信号与所述零磁场线扫描位置的时空关系的方法，具体为：首先将电极测得的一个扫描周期TS内的连续电压信号u(t)离散化为含有N个电压值的电压序列U，其中一个扫描周期TS指的是零磁场线由被测对象的一侧扫描至另一侧的时间，则U具体可以表示为：
U＝[u1,u2,…,uN]。
其中u1,u2,…,uN分别表示一个扫描周期TS内不同时间点对应的电压值，u1为扫描周期起始时刻t1对应的电压值，uN为扫描周期终止时刻tN对应的电压值。因此将产生与电压序列U相对应的时间序列T，T具体表示为：
T＝[t1,t2,…,tN]。
相邻两时刻的时间间隔为Δt，即t2＝t1+Δt，其中Δt＝TS/N。
另一方面，零磁场线在t1时刻从被测对象的一侧开始扫描，在tN时刻扫描至被测对象的另一端结束。因此，在t1至tN这段时间内，零磁场线在不同时刻处在不同空间位置上。为方便描述，我们针对被测对象建立如图3所示的直角坐标系。图3示出根据本公开实施例的基于零磁场线的成像原理图。图3中虚线表示零磁场线，假设扫描方向为沿y轴正向，则可以用y轴坐标来表征零磁场线的空间位置，即在t1时刻零磁场线的空间位置坐标为y1＝0。因此，将有一组空间序列Y与时间序列T相对应：
Y＝[y1,y2,…,yN]。
其中，y1,y2,…,yN分别表示一个扫描周期TS内t1,t2,…,tN时刻对应的零磁场线的空间位置坐标，即对应的y轴坐标。假设扫描路径总长度为L，即被测对象y轴方向的长度为L，则空间序列Y中各空间坐标点的间距Δy＝L/N，则任意时刻tN对应的零磁场线空间位置yN＝(N-1)*Δy。由此便可以计算出在一个扫描周期内任意时刻对应的零磁场线空间位置坐标。而每一个时刻tN又对应连续电压信号中的一个电压值uN。由此，便建立起电压信号与零磁场线扫描位置的时空关系。
在本公开的实施例及其它可能的实施例中，所述将实时电压信号不同时刻的绝对值投影至对应时刻的零磁场线所在位置的方法具体为：由于零磁场线两侧的磁场是大小相同且方向相反的，因此，当零磁场线扫描至血管(动脉血管)中心线位置时，血管(动脉血管)血流与磁场作用产生的电压信号会相互抵消，则此时对应的电压值为0。根据上述原理可以确定血管(动脉血管)中心线的位置，具体说是先用电极获取一个扫描周期内的连续电压信号，然后将连续电压信号按照上文所述的时空关系建立方法进行离散化处理，得到电压序列U。电压序列U中的零电压un对应的时刻tn即为零磁场线扫描至血管(动脉血管)中心线处的时刻。提取零电压对应的时刻tn，其中1<n<N，则按照上述时空关系，此时零磁场线的空间位置坐标yn＝(n-1)*Δy，则血管(动脉血管)中心线坐标为yn。
在本公开中，步骤S105：基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像。
在本公开中，所述基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像的方法，包括：
根据所述半径以及所述血管中心线位置，确定所述血管的上边界和下边界；
根据所述上边界及所述下边界对所述被测对象的血管进行成像。
所述根据所述半径以及所述血管中心线位置，确定所述血管的上边界和下边界的方法具体为：求解出动脉半径r以后，血管(动脉血管)上下两边界对应的y轴坐标分别为：
上边界ya＝yn+r。
下边界yb＝yn-r。
其中，ya为血管(动脉血管)上边界坐标，yb为血管(动脉血管)下边界坐标。
在本公开中，所述根据所述上边界及所述下边界对所述被测对象的血管进行成像的方法，包括：
获取所述零磁场线刚扫描至肢体和扫描离开肢体时刻对应的第一电压信号和第二电压信号；
基于所述第一电压信号和所述第二电压信号确定第一成像条件；
获取设定扫描周期内各个时刻对应的零磁场线的空间位置坐标；
若所述空间位置坐标在所述上边界及所述下边界内，形成第二成像条件；
若同时满足所述第一成像条件及所述第二成像条件，则确定所述空间位置坐标对应的投影值；
基于所述影值对所述被测对象的血管进行成像。
具体地说，首先构造一个与空间序列Y(见上述)对应的投影序列P＝[p1,p2,…,pN]，其中p1,p2,…,pN分别对应y1,y2,…,yN(设定扫描周期内各个时刻对应的零磁场线的空间位置坐标)处的投影值。投影值的计算方法为：
Figure BDA0002691957410000111
式中，|u1-uN|为基于所述第一电压信号和所述第二电压信号确定第一成像条件，即所述第一电压信号和所述第二电压信号的差值绝对值。
最后将投影序列投影至二维平面内，本方法采用线投影的方式进行成像，即将yi对应的投影值pi投影到y＝yi所在的整条直线上，如图4所示，图4示出根据本公开实施例的将绝对值投影至对应时刻的零磁场线所在位置的原理图。
本领域技术人员可以理解，在具体实施方式的上述方法中，各步骤的撰写顺序并不意味着严格的执行顺序而对实施过程构成任何限定，各步骤的具体执行顺序应当以其功能和可能的内在逻辑确定。
本公开还提出了一种基于零磁场线的成像装置，包括：生成及驱动单元，用于生成产生零磁场线，驱动所述零磁场线按照设定方向移动；检测单元，用于检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号；第一确定单元，用于根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径；第二确定单元，用于根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置；成像单元，用于基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像。
在一些实施例中，本公开实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其具体实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。
本公开实施例还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被处理器执行时实现上述成像方法。计算机可读存储介质可以是非易失性计算机可读存储介质。
本公开实施例还提出一种电子设备，包括：处理器；用于存储处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为上述成像方法。电子设备可以被提供为终端、服务器或其它形态的设备。
图5是根据一示例性实施例示出的一种电子设备800的框图。例如，电子设备800可以是移动电话，计算机，数字广播终端，消息收发设备，游戏控制台，平板设备，医疗设备，健身设备，个人数字助理等终端。
参照图5，电子设备800可以包括以下一个或多个组件：处理组件802，存储器804，电源组件806，多媒体组件808，音频组件810，输入/输出(I/O)的接口812，传感器组件814，以及通信组件816。
处理组件802通常控制电子设备800的整体操作，诸如与显示，电话呼叫，数据通信，相机操作和记录操作相关联的操作。处理组件802可以包括一个或多个处理器820来执行指令，以完成上述的方法的全部或部分步骤。此外，处理组件802可以包括一个或多个模块，便于处理组件802和其他组件之间的交互。例如，处理组件802可以包括多媒体模块，以方便多媒体组件808和处理组件802之间的交互。
存储器804被配置为存储各种类型的数据以支持在电子设备800的操作。这些数据的示例包括用于在电子设备800上操作的任何应用程序或方法的指令，联系人数据，电话簿数据，消息，图片，视频等。存储器804可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
电源组件806为电子设备800的各种组件提供电力。电源组件806可以包括电源管理系统，一个或多个电源，及其他与为电子设备800生成、管理和分配电力相关联的组件。
多媒体组件808包括在所述电子设备800和用户之间的提供一个输出接口的屏幕。在一些实施例中，屏幕可以包括液晶显示器(LCD)和触摸面板(TP)。如果屏幕包括触摸面板，屏幕可以被实现为触摸屏，以接收来自用户的输入信号。触摸面板包括一个或多个触摸传感器以感测触摸、滑动和触摸面板上的手势。所述触摸传感器可以不仅感测触摸或滑动动作的边界，而且还检测与所述触摸或滑动操作相关的持续时间和压力。在一些实施例中，多媒体组件808包括一个前置摄像头和/或后置摄像头。当电子设备800处于操作模式，如拍摄模式或视频模式时，前置摄像头和/或后置摄像头可以接收外部的多媒体数据。每个前置摄像头和后置摄像头可以是一个固定的光学透镜系统或具有焦距和光学变焦能力。
音频组件810被配置为输出和/或输入音频信号。例如，音频组件810包括一个麦克风(MIC)，当电子设备800处于操作模式，如呼叫模式、记录模式和语音识别模式时，麦克风被配置为接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器804或经由通信组件816发送。在一些实施例中，音频组件810还包括一个扬声器，用于输出音频信号。
I/O接口812为处理组件802和外围接口模块之间提供接口，上述外围接口模块可以是键盘，点击轮，按钮等。这些按钮可包括但不限于：主页按钮、音量按钮、启动按钮和锁定按钮。
传感器组件814包括一个或多个传感器，用于为电子设备800提供各个方面的状态评估。例如，传感器组件814可以检测到电子设备800的打开/关闭状态，组件的相对定位，例如所述组件为电子设备800的显示器和小键盘，传感器组件814还可以检测电子设备800或电子设备800一个组件的位置改变，用户与电子设备800接触的存在或不存在，电子设备800方位或加速/减速和电子设备800的温度变化。传感器组件814可以包括接近传感器，被配置用来在没有任何的物理接触时检测附近物体的存在。传感器组件814还可以包括光传感器，如CMOS或CCD图像传感器，用于在成像应用中使用。在一些实施例中，该传感器组件814还可以包括加速度传感器，陀螺仪传感器，磁传感器，压力传感器或温度传感器。
通信组件816被配置为便于电子设备800和其他设备之间有线或无线方式的通信。电子设备800可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件816经由广播信道接收来自外部广播管理系统的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件816还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。
在示例性实施例中，电子设备800可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述方法。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器804，上述计算机程序指令可由电子设备800的处理器820执行以完成上述方法。
图6是根据一示例性实施例示出的一种电子设备1900的框图。例如，电子设备1900可以被提供为一服务器。参照图6，电子设备1900包括处理组件1922，其进一步包括一个或多个处理器，以及由存储器1932所代表的存储器资源，用于存储可由处理组件1922的执行的指令，例如应用程序。存储器1932中存储的应用程序可以包括一个或一个以上的每一个对应于一组指令的模块。此外，处理组件1922被配置为执行指令，以执行上述方法。
电子设备1900还可以包括一个电源组件1926被配置为执行电子设备1900的电源管理，一个有线或无线网络接口1950被配置为将电子设备1900连接到网络，和一个输入输出(I/O)接口1958。电子设备1900可以操作基于存储在存储器1932的操作系统，例如Windows ServerTM，Mac OS XTM，UnixTM,LinuxTM，FreeBSDTM或类似。
在示例性实施例中，还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，例如包括计算机程序指令的存储器1932，上述计算机程序指令可由电子设备1900的处理组件1922执行以完成上述方法。
本公开可以是系统、方法和/或计算机程序产品。计算机程序产品可以包括计算机可读存储介质，其上载有用于使处理器实现本公开的各个方面的计算机可读程序指令。
计算机可读存储介质可以是可以保持和存储由指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质例如可以是――但不限于――电存储设备、磁存储设备、光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或者上述的任意合适的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式压缩盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备、例如其上存储有指令的打孔卡或凹槽内凸起结构、以及上述的任意合适的组合。这里所使用的计算机可读存储介质不被解释为瞬时信号本身，诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、通过波导或其他传输媒介传播的电磁波(例如，通过光纤电缆的光脉冲)、或者通过电线传输的电信号。
这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本公开的各个方面。
这里参照根据本公开实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或框图描述了本公开的各个方面。应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。
这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。
也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。
附图中的流程图和框图显示了根据本公开的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或指令的一部分，所述模块、程序段或指令的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种基于零磁场线的成像方法，应用于血管成像，其特征在于，包括：
生成零磁场线，驱动所述零磁场线按照设定方向移动；
检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号；
根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径；
根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置；
基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像。
2.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述生成产生零磁场线的方法，包括：
在第一同轴线圈组的一侧设置一对与所述第一同轴线圈组轴向相同的第二同轴线圈组，其中所述第一同轴线圈组之间及所述二同轴线圈组之间设置有相同的距离；
所述第一同轴线圈组与所述二同轴线圈组通入方向相反数值相同的直流电流。
3.根据权利要求1或2所述的成像方法，其特征在于，所述驱动所述零磁场线按照设定方向移动的方法，包括：
确定测量及成像所需的最大扫描距离和扫描频率；
根据所述最大扫描距离和所述扫描频率向第三同轴线圈组通入同向的交流电流，以驱动零磁场线沿着垂直零磁场线方向平行移动；
其中，所述第三同轴线圈组设置在所述第一同轴线圈组及所述第二同轴线圈组的内侧；所述第三同轴线圈组之间为所述被测对象。
4.根据权利要求1或2所述的成像方法，其特征在于，所述检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号的方法，包括：
将一对电极设置在所述被测对象的表面两侧，所述一对电极的连线方向与所述零磁场线方向垂直，以实时检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号。
5.根据权利要求1所述的成像方法，其特征在于，根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径的方法，包括：
分别确定所述零磁场线刚扫描至肢体和扫描离开肢体时刻对应的第一电压信号及第二电压信号，以及获取设定参考值；
分别确定所述第一电压信号的第一幅值及所述第二电压信号第二幅值；
基于所述第一幅值及所述第二幅值及所述设定参考值的设定关系确定所述血管的半径。
6.根据权利要求5所述的成像方法，其特征在于，所述设定关系的确定方法，包括：
基于所述实际血管半径确定所述实际血管半径对应的一组电压信号的幅值；
根据所述实际血管半径及所述其对应的一组电压信号的幅值建立所述设定关系。
7.根据权利要求1或2或5或6所述的成像方法，其特征在于，所述根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置的方法，包括：
根据所述电压信号确定所述电压信号不同时刻的绝对值，将所述绝对值投影至对应时刻的零磁场线所在位置；
将所述对应时刻的零磁场线所在位置中零电压时刻对应的位置确定为血管中心线位置。
8.一种基于零磁场线的成像装置，其特征在于，包括：
生成及驱动单元，用于生成产生零磁场线，驱动所述零磁场线按照设定方向移动；
检测单元，用于检测所述零磁场线扫描过程中被测对象表面产生的电压信号；
第一确定单元，用于根据所述电压信号的幅值以及设定参考值确定血管的半径；
第二确定单元，用于根据所述电压信号确定不同时刻的零磁场线所在位置，根据所述位置确定血管中心线位置；
成像单元，用于基于所述血管中心线位置以及所述半径对所述被测对象的血管进行成像。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
处理器；
用于存储处理器可执行指令的存储器；
其中，所述处理器被配置为调用所述存储器存储的指令，以执行权利要求1至7中任意一项所述的成像方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，其特征在于，所述计算机程序指令被处理器执行时实现权利要求1至7中任意一项所述的成像方法。
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