CN112767309A - 超声扫查方法、超声设备及系统 - Google Patents

超声扫查方法、超声设备及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN112767309A
CN112767309A CN202011613305.1A CN202011613305A CN112767309A CN 112767309 A CN112767309 A CN 112767309A CN 202011613305 A CN202011613305 A CN 202011613305A CN 112767309 A CN112767309 A CN 112767309A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
scanned
trajectory line
determining
coordinate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202011613305.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112767309B (zh
Inventor
李禾源
诸晓明
曹吉文
顾菊春
赵明昌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Chison Medical Technologies Co Ltd
Original Assignee
Wuxi Chison Medical Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Chison Medical Technologies Co Ltd filed Critical Wuxi Chison Medical Technologies Co Ltd
Priority to CN202011613305.1A priority Critical patent/CN112767309B/zh
Publication of CN112767309A publication Critical patent/CN112767309A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112767309B publication Critical patent/CN112767309B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012—Biomedical image inspection
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0825—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings for diagnosis of the breast, e.g. mammography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10132—Ultrasound image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • G06T2207/30068—Mammography; Breast
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30168—Image quality inspection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30241—Trajectory

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

本发明涉及超声扫查技术领域，具体涉及一种超声扫查方法、超声设备及系统。其中，方法包括：获取目标对象的实时图像以及待扫查部位；基于目标对象的实时图像确定待扫查部位的三维模型；根据预设轨迹线中各个坐标点与三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向，以对待扫查部位进行扫查。本发明通过目标对象的实时图像确定待扫查部位的三维模型，确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向，以对待扫查部位进行扫查；直观性更强，对操作人员的专业性要求低，且在扫查过程中，保证对待扫查部位进行全面的扫查，为后续的医学诊断打下更准确的基础。

Description

超声扫查方法、超声设备及系统
技术领域
本发明涉及数据处理技术领域，具体涉及一种超声扫查方法、超声设备及系统。
背景技术
超声检查可以清晰地显示内脏器官及器官周围地各种断面图像，因此从专业的医疗疾病诊断到日常化的健康指标评估，超声检查的应用范围越来越广。传统的超声检查通常是利用操作人员手持超声探头进行待扫查部位的扫查，在扫查过程中，操作人员往往需要根据显示屏显示的超声图像，不断调整超声探头的扫查轨迹，其最终的目的是保证超声探头将待扫查部位完全扫查。但是，这种方式需要操作人员根据超声图像判断超声探头的扫查轨迹，对于操作人员的专业性要求颇高；而且，超声探头的扫查轨迹依靠操作人员仅根据超声图像进行主观选择，常常会出现扫查的遗漏。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种超声扫查方法、超声设备及系统，以解决现有技术中超声检查对操作人员的要求高、扫查不全面的问题。
根据第一方面，本发明实施例提供了一种超声扫查方法，包括：
获取目标对象的实时图像以及待扫查部位；
基于目标对象的实时图像确定所述待扫查部位的三维模型；
根据预设轨迹线中各个坐标点与所述三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向，以对所述待扫查部位进行扫查。
本发明实施例提供的超声扫查方法，通过目标对象的实时图像确定所述待扫查部位的三维模型，确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向，以对所述待扫查部位进行扫查。与传统的超声扫查相比，可以确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向以对待扫查部位进行扫查，直观性更强，对操作人员的专业性要求低，且在扫查过程中，保证对待扫查部位进行全面的扫查，为后续的医学诊断打下更准确的基础。
结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述根据预设轨迹线中各个坐标点与所述三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向，包括：
获取所述三维模型的目标点云数据；
利用移动机构的坐标系对所述目标点云数据进行坐标转换，确定所述移动机构坐标系下的点云数据；
根据预设轨迹线中各个坐标点与所述三维模型的位置关系以及超声探头预设参数，确定目标轨迹线，所述超声探头设置于所述移动机构上；
利用预设扫查参数在移动机构坐标系下的点云数据中确定目标轨迹线的坐标点；
根据目标轨迹线的坐标点以及所述三维模型，确定目标轨迹线的坐标点的空间朝向。
本发明实施例提供的超声扫查方法，利用三维模型确定目标轨迹线的坐标点以及目标轨迹线的坐标点的空间朝向，以对待扫查部位进行扫查，保证扫查位置的准确度。
结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述三维模型为三角面片模型，所述根据目标轨迹线的坐标点以及所述三维模型，确定目标轨迹线的坐标点的空间朝向，包括：
在所述三角面片模型中基于目标轨迹线的坐标点确定对应的三角边；
基于所述三角边在所述三角面片模型中确定两个目标三角面片；
计算各个目标三角面片的平面法线方向，根据各个目标三角面片的平面法线方向确定轨迹线坐标点的空间朝向。
本发明实施例提供的超声扫查方法，利用三角面片模型中的包含目标轨迹线的坐标点对应的三角边的两个目标三角面片，通过目标三角面片的平面法线方向确定轨迹线坐标点的空间朝向，保证轨迹线坐标点的空间朝向确定的准确性与便捷性。
结合第一方面第二实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述根据各个目标三角面片的平面法线方向确定轨迹线坐标点的空间朝向，包括：
判断两个目标三角面片的平面法线方向是否一致；
当两个目标三角面片的平面法线方向一致时，将所述平面法线方向确定为所述轨迹线坐标点的空间朝向；
当两个目标三角面片的平面法线方向不一致时，将两个目标三角面片的平面法线方向相加，确定轨迹线坐标点的空间朝向。
本发明实施例提供的超声扫查方法，通过两个目标三角面片的平面法线方向确定轨迹线坐标点的空间朝向，计算过程简单、效率高，进而保证确定过程的准确性。
结合第一方面，在第一方面第四实施方式中，所述基于目标对象的实时图像确定所述待扫查部位的三维模型，包括：
根据待扫查部位的预设区域对所述目标对象的实时图像进行切割，确定待扫查部位的图像；
对所述待扫查部位的图像进行滤波处理，确定点云数据；
对各个点云数据进行拟合，确定各个点云数据的邻域平面；
基于各个邻域平面确定待扫查部位的三维模型。
本发明实施例提供的超声扫查方法，利用目标对象的实时图像建立待扫查部位的三维模型，通过三维模型，保证待扫查部位的位置的准确度。
结合第一方面第四实施方式，在第一方面第五实施方式中，所述基于各个邻域平面确定待扫查部位的三维模型，包括：
计算各个邻域平面的特征向量，以确定平面法线方向以及平面曲率；
根据所述平面法线方向以及平面曲率确定待扫查部位的图像的三维模型。
本发明实施例提供的超声扫查方法，通过计算各个邻域平面的平面法线方向以及平面曲率，确定待扫查部位的三维模型，计算过程简单，保证三维模型建立的准确性，降低超声扫查对操作人员的专业要求，使得超声扫查的适用性更广。
结合第一方面，在第一方面第六实施方式中，所述根据预设轨迹线中各个坐标点与所述三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向，以对所述待扫查部位进行扫查，还包括：
获取所述待扫查部位的预扫查图像，所述预扫查图像是基于所述目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向得到的；
基于所述预扫查图像的图像质量，对所述目标轨迹线的坐标点进行调整，以确定所述目标轨迹线的目标坐标点以及各个所述目标坐标点的空间朝向。
本发明实施例提供的超声扫查方法，通过目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向进行预扫查，对各个坐标点进行筛选，确定目标轨迹线的目标坐标点以及各个目标坐标点的空间朝向，保证扫查的可达性以及扫查效率。
结合第一方面第六实施方式，在第一方面第七实施方式中，所述基于所述预扫查图像的图像质量，对所述目标轨迹线的坐标点进行调整，包括：
判断所述预扫查图像是否存在预设缺陷；
当所述预扫查图像存在所述预设缺陷时，发出提示以提醒所述目标对象调整姿态，并重新获取所述目标对象的实时图像以对所述目标轨迹线的坐标点进行调整。
本发明实施例提供的超声扫查方法，当预扫查图像存在预设缺陷时，提醒目标对象调整姿态，以保证对对目标轨迹线的坐标点进行调整，保证坐标点的准确性，进而保证扫查的准确性。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种超声扫查装置，包括：获取模块，用于获取目标对象的实时图像以及待扫查部位；模型建立模块，用于基于目标对象的实时图像确定所述待扫查部位的三维模型；确定模块，用于根据预设轨迹线中各个坐标点与所述三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向，以对所述待扫查部位进行扫查。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种超声设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面或第一方面中任一项所述的超声扫查方法。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面或第一方面中任一项所述的超声扫查方法。
根据第五方面，本发明实施例提供了一种超声扫查系统，包括：
第三方面所述的超声设备；移动机构，所述移动机构上设置有超声探头，与所述超声设备连接，用于接收所述超声设备发送的目标轨迹点，所述移动机构用于根据所述目标轨迹点确定移动机构移动命令，基于所述移动命令对移动机构进行移动控制，以通过所述超声探头对待扫查部位进行超声扫查。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的超声扫查系统的组成结构示意图；
图2是根据本发明实施例的超声扫查方法的流程图；
图3是根据本发明实施例的超声扫查方法的一完整流程图；
图4是根据本发明实施例的超声扫查方法的另一具体流程图；
图5是构建的三维模型的示意图；
图6是根据本发明实施例的超声扫查装置的组成结构示意图；
图7是本发明实施例的超声设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据第一方面，提供了一种超声扫查方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
如图1是根据本发明实施例的超声扫查系统的组成结构示意图，如图1所示，系统包括：超声设备01以及移动机构02。其中，移动机构02与超声设备01连接，且移动机构02上设置有超声探头，通过超声探头实现对目标对象的待扫查部位的扫查。
需要说明的是，此处的移动机构02可以是通过超声设备01的控制器对移动机构02进行控制，也可以是通过此移动机构02独立的控制器进行控制。在此对移动机构02的具体控制方式并不做任何限定，具体可以根据实际情况进行相应的设置即可。在本实施例下文的描述中，以此移动机构02独立的控制器进行控制为例。
具体地，超声设备01获取目标对象的实时图像以及待扫查部位，对于目标对象的实时图像的获取是通过该超声扫查系统中包括与超声设备01连接的外部输入设备03，对于目标对象的实时图像可以是相机将拍摄的实时图像发送给外部输入设备03，对于待扫查部位操作人员通过该外部输入设备03获取待扫查部位，并将获取到的待扫查部位以及实时图像发送给超声设备01。外部输入设备03可以是具有输入功能的电子设备，例如，触摸屏、电脑等等。当然，外部输入设备03还可以是其他类型的设备，在此并不做任何限制，只需保证超声设备01能够获取到目标对象的待扫查部位以及实时图像即可。
具体地，移动机构02通过接收超声设备01发送的目标轨迹点，移动机构02将接收的目标轨迹点转换成移动控制指令，利用移动控制指令对移动机构02进行位置移动，以完成移动机构02上的超声探头对待扫查部位的超声扫查。
本发明实施例提供的超声扫查系统，与传统的超声扫查相比，可以确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向以对待扫查部位进行扫查，直观性更强，对操作人员的专业性要求低，且在扫查过程中，保证对待扫查部位进行全面的扫查，为后续的医学诊断打下更准确的基础。
在本实施例中提供了一种超声扫查方法，可用于上述的超声设备，图2是根据本发明实施例的超声扫查方法的流程图，如图2所示，该流程包括如下步骤：
S11，获取目标对象的实时图像以及待扫查部位。
操作员在超声设备上开启自动扫查模式，移动机构移动到预设的观察位，拍摄三维点云图，即可以获取到目标对象的实时图像。其中，关于超声设备是如何获取到目标对象的实时图像以及待扫查部位的，请参见上文的描述，在此不再赘述。
S12，基于目标对象的实时图像确定待扫查部位的三维模型。
超声设备可以直接利用图像识别技术或者利用预设区域在目标对象的实时图像中识别出待扫查部位。例如，利用从目标对象的全身实时图像中识别出胸部图像并进行定位，便可确定出乳腺的位置。其中，位置可以包括中心位置、轮廓位置等。基于确定的待扫查部位的信息，建立待扫查部位的三维模型。具体的建立三维模型的过程将在下文进行描述。
S13，根据预设轨迹线中各个坐标点与三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向，以对待扫查部位进行扫查。
以乳腺扫查为例，借鉴临床上常规乳腺超声扫查手法的路径确定预设轨迹线，在上述预设轨迹线中选取一定数量的移动机构需经过的轨迹线的坐标点，其中一次乳腺扫查涉及若干条相邻的轨迹线，轨迹线的数量根据乳房实际体积、形态和超声探头的宽度确定，可以利用乳房的实际体积除以超声探头的宽度得到；每条轨迹线包含一定数量的坐标点，这些坐标点之间的间隔距离根据移动机构精度、所需扫查时长等参数综合的结果来确定。通过各个坐标点与三维模型的位置关系，也就是通过各个坐标点是否存在于三维模型中，确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向，以对待扫查部位进行扫查。
本实施例中，在确定目标对象的实时图像之前，需要进行扫查前的准备，以提高扫查的精准度，确保扫查床与超声设备的相对位置固定，移动机构的y轴垂直于床的长边，移动机构的x轴平行于床的长边且正方向指向床的尾端，保持移动机构基座水平放置，用户躺在扫查床上，操作员指导用户躺的时候将胸部控制在一个事先划定的范围内，该区域面积经统计数据计算，适合大多数女性的体格区间。
移动机构移动到预设观察位置后，通过移动机构上的3D相机拍摄目标对象的实时图像，将拍摄到的实时图像中的用户的胸部在相机视线内的位置与预设视线位置进行对比，以调整移动机构，使得用户的胸部处于相机视线内的预设视线位置，保证用户胸部处于最佳的拍摄位，通过调整后的移动机构，拍摄一个在最佳位置处的实时图像。随后将拍摄的最佳位置处的实时图像进行降采样处理，计算扫查床平面高度，将此平面高度以上的包含人体的区域从背景中分离出来，对目标对象进行确定。
需要说明的是，本实施例仅以待扫查部位为胸部，进行乳腺扫查为例进行说明，实际中可以根据不同的扫查任务确定待扫查部位，本实施例并不以此为限。
本发明实施例提供的超声扫查方法，通过目标对象的实时图像确定所述待扫查部位的三维模型，确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向，以对所述待扫查部位进行扫查。与传统的超声扫查相比，可以确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向以对待扫查部位进行扫查，直观性更强，对操作人员的专业性要求低，且在扫查过程中，保证对待扫查部位进行全面的扫查，为后续的医学诊断打下更准确的基础。
图3是根据本发明实施例的超声扫查方法的完整流程图，如图3所示，该流程包括如下步骤：
S21，获取目标对象的实时图像以及待扫查部位。详细请参见图1所示的S11，在此不再赘述。
S22，基于目标对象的实时图像确定待扫查部位的三维模型。详细请参见图1所示的S12，在此不再赘述。
S23，根据预设轨迹线中各个坐标点与三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向，以对待扫查部位进行扫查。
具体地，上述S23包括如下步骤：
S231，获取三维模型的目标点云数据。
在这里，在三维模型确定之后，实际上就是通过一系列点云数据对三维模型进行表述的，确定三维模型之后，即可得到其对应的目标点云数据。
S232，利用移动机构的坐标系对目标点云数据进行坐标转换，确定移动机构坐标系下的点云数据。
利用移动机构的坐标系将各个目标点云数据进行坐标系转换，使其中的点坐标相对于移动机构坐标系计算，从相机坐标系到移动机构坐标系转换的变换矩阵经由事先的手眼标定确定，并且作为预设值存入储存设备。将收到的目标点云数据和变换矩阵相乘后，即是移动机构坐标系下的坐标，确定移动机构坐标系下的点云数据。
S233，根据预设轨迹线中各个坐标点与三维模型的位置关系以及超声探头预设参数，确定目标轨迹线。
在移动机构坐标系下的目标点云数据中，例如以乳腺扫查为例，借鉴临床上常规乳腺超声扫查手法的路径确定预设轨迹线，在上述预设轨迹线中选取一定数量的移动机构需经过的轨迹线的坐标点，其中一次乳腺扫查涉及若干条相邻的轨迹线，轨迹线的数量根据乳房实际体积、形态和超声探头的宽度确定，可以利用乳房的实际体积除以超声探头的宽度得到。
S234，利用预设扫查参数在移动机构坐标系下的点云数据中确定目标轨迹线的坐标点。
其中确定了目标轨迹线后，每条轨迹线包含一定数量的坐标点，这些坐标点之间的间隔距离根据移动机构精度、所需扫查时长等参数综合的结果来确定，通过上述预设扫查参数可以确定坐标点之间的间隔距离，然后依据目标轨迹线在移动机构坐标系下的点云数据中选择目标轨迹线的坐标点。
S235，根据目标轨迹线的坐标点以及三维模型，确定目标轨迹线的坐标点的空间朝向。其中三维模型可以通过待扫查部位对目标对象的实时图像进行三角面片化处理，以构建实时图像对应的点云数据的表面网络模型，即三角面片模型。
(1)在三角面片模型中基于目标轨迹线的坐标点确定对应的三角边。每个目标轨迹线的坐标点都处于某个三角面片的三角边上，确定此目标轨迹线的坐标点确定对应的三角边。
(2)基于三角边在三角面片模型中确定两个目标三角面片。确定该三角边对应的两个三角面片，将对应的两个三角面片确定为两个目标三角面片。
(3)计算各个目标三角面片的平面法线方向，根据各个目标三角面片的平面法线方向确定轨迹线坐标点的空间朝向。确定两个目标三角面片后，通过计算各个三角面片的特征向量来获取各个目标三角面片对应的平面法线方向，利用各个目标三角面片的平面法线方向确定轨迹线坐标点的空间朝向。
具体地，可以通过判断两个目标三角面片的平面法线方向是否一致，来确定轨迹线坐标点的空间朝向。
当两个目标三角面片的平面法线方向一致时，将平面法线方向确定为轨迹线坐标点的空间朝向；当两个目标三角面片的平面法线方向不一致时，将两个目标三角面片的平面法线方向相加，确定轨迹线坐标点的空间朝向。以此法控制超声探头的空间朝向，可以达到超声探头和待扫查部位紧贴的效果，以确保超声成像质量。
图4是根据本发明实施例的超声扫查方法的另一完整流程图，如图4所示，该流程包括如下步骤：
S31，获取目标对象的实时图像以及待扫查部位。详细请参见图1所示的S11，在此不再赘述。
S32，基于目标对象的实时图像确定待扫查部位的三维模型。
具体地，上述S32可包括：
S321，根据待扫查部位的预设区域对目标对象的实时图像进行切割，确定待扫查部位的图像。
本实施例中，从目标对象的实时图像中选取预设区域，其中预设区域是包含待扫查部位的区域，例如对乳腺进行扫查时，优选地此预设区域可以是一个矩形区域，切割出包含胸部的图像，其中各个图像都是对于点云数据的展现。
S322，对待扫查部位的图像进行滤波处理，确定点云数据。
其中每个图像都是对应的点云数据的可视化展示，确定了待扫查部位的图像之后，可以对其对应的点云数据进行滤波、平滑处理。优选地，使用体素滤波可以快速有效地去除胸部点云的噪声、剔除离群点，以提高曲面特征的连续性，并进一步降采样，以降低后续算法的时间成本。需要说明的是，本实施例仅以体素滤波为例进行说明，在实际应用中可以选择其他点云滤波算法。具体地该体素滤波使用的三维体素网格大小，使用事先的机器训练模型得出的最优值
优选地，在确定滤波后的点云数据后，可以对滤波后的点云数据进行重采样，可以填补点云数据由于拍摄时遮挡产生的空缺部分，同时增加曲面的光滑度，以便进行后续计算，并且增加该发明方法的鲁棒性。
S323，对各个点云数据进行拟合，确定各个点云数据的邻域平面。
例如，利用现有识别算法将双侧乳房的点云数据与其周围皮肤分离，其中乳房边界的判断阈值通过事前的机器学习训练获得，然后使用最小二乘法拟合每个点云数据的邻域平面，确定组成三维模型的平面。
S324，基于各个邻域平面确定待扫查部位的三维模型。
具体地，上述S324可包括：
(1)计算各个邻域平面的特征向量，以确定平面法线方向以及平面曲率。通过计算上述最小二乘法确定的最小特征值对应的特征向量来获得平面法线方向，然后利用邻域平面的平面法线来计算得出平面的曲率。此过程可以通过现有计算方法直接计算，本实施例并不以此为限。
(2)根据平面法线方向以及平面曲率确定待扫查部位的图像的三维模型。
以上述乳腺扫查为例，对双侧乳房的图像(待扫查部位的图像)使用Possionsurface reconstruction(泊松表面重建法)读取包含平面法向量以及平面曲率的点云数据，计算出三角面片模型数据，使用该方法可以获得较为平滑的三角面片。该方法通过求解点集向量场和表面函数梯度场的泊松方程来重构点云的表面模型，进一步得出三角面片数据，如图5示出了一侧乳房的三维模型。在实际应用中，也可以选择其他点云的表面模型的重建方法进行三维模型的构建。
S33，根据预设轨迹线中各个坐标点与三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向，以对待扫查部位进行扫查。
在一优选实施例中，上述S33还包括：
S331，获取待扫查部位的预扫查图像。
在扫查装置确定了目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向之后，利用预设扫查顺序对用户进行预扫查，获取待扫查部位的预扫查图像，其中预扫查图像是基于目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向得到的。
S332，基于预扫查图像的图像质量，对目标轨迹线的坐标点进行调整，以确定目标轨迹线的目标坐标点以及各个目标坐标点的空间朝向。在预扫查过程中，扫查设备会对各个目标轨迹线的坐标点进行有效性检查，具体包含如下步骤：
(1)判断预扫查图像是否存在预设缺陷。如果移动机构无法到达其中某些位置和姿态、或者这些坐标点中存在奇异点，则需要在目标轨迹线的坐标点中将上述点删除。
(2)当预扫查图像存在预设缺陷时，发出提示以提醒目标对象调整姿态，并重新获取目标对象的实时图像以对目标轨迹线的坐标点进行调整。
具体地，首先确定删除上述存在问题的点后，预扫查图像存在预设缺陷(即成像质量差影响扫查结果的判断，或者导致超声成像出现黑影等缺陷)，发出提示以提醒目标对象调整姿态，并重新获取目标对象的实时图像以对目标轨迹线的坐标点进行调整。根据有效性检查后的目标轨迹的坐标点，自动生成相应的移动机构控制命令，经通信端口发送控制命令给移动机构，控制移动机构移动方向以进行自动扫查；利用移动机构法兰盘上的六轴力传感器，可以精确控制移动机构在超声探头和扫查对象的接触面法线方向施加恒定的力，以确保超声图像清晰的同时，用户感觉舒适；扫查结束后，移动机构自动回到初始位置，该位置较高，不会阻挡用户离开扫查床。
本实施例中，对于成像质量的判断还可以是预先设置成像的关键点，判断目标轨迹线的坐标点是否为超声成像的关键点；当目标轨迹线的坐标点不是超声成像的关键点时，对上述目标轨迹线的坐标点进行删除，确定目标轨迹点；当目标轨迹线的坐标点是超声成像的关键点时，发出调整姿势的提示音，对目标轨迹线的坐标点进行调整。
本发明实施例提供的超声扫查方法，与传统的超声扫查相比，可以确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向以对待扫查部位进行扫查，直观性更强，对操作人员的专业性要求低，且在扫查过程中，保证对待扫查部位进行全面的扫查，为后续的医学诊断打下更准确的基础，保证三维模型建立的准确性，降低超声扫查对操作人员的专业要求，使得超声扫查的适用性更广。
根据第二方面，本发明实施例提供了一种超声扫查装置，如图6所示，装置包括：
获取模块61，用于获取目标对象的实时图像以及待扫查部位；
模型建立模块62，用于基于目标对象的实时图像确定待扫查部位的三维模型；
确定模块63，用于根据预设轨迹线中各个坐标点与三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向，以对待扫查部位进行扫查。
本发明实施例提供的超声扫查装置，与传统的超声扫查相比，可以确定目标轨迹线的坐标点以及各个坐标点的空间朝向以对待扫查部位进行扫查，直观性更强，对操作人员的专业性要求低，且在扫查过程中，保证对待扫查部位进行全面的扫查，为后续的医学诊断打下更准确的基础。
本实施例中的超声扫查装置是以功能单元的形式来呈现，这里的单元是指ASIC电路，执行一个或多个软件或固定程序的处理器和存储器，和/或其他可以提供上述功能的器件。上述各个模块的更进一步的功能描述与上述对应实施例相同，在此不再赘述。
根据第三方面，本发明实施例提供了一种超声设备，具有图6所示的装置，请参阅图7，图7是本发明可选实施例提供的一种超声设备的结构示意图，如图7所示，该设备可以包括：至少一个处理器51，例如CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，至少一个通信接口53，存储器54，至少一个通信总线52。其中，通信总线52用于实现这些组件之间的连接通信。其中，通信接口53可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选通信接口53还可以包括标准的有线接口、无线接口。存储器54可以是高速RAM存储器(Random AccessMemory，易挥发性随机存取存储器)，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器54可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器51的存储装置。其中处理器51可以结合图6所描述的装置，存储器54中存储应用程序，且处理器51调用存储器54中存储的程序代码，以用于执行上述任一方法步骤。
其中，通信总线52可以是外设部件互连标准(peripheral componentinterconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准结构(extended industry standardarchitecture，简称EISA)总线等。通信总线52可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
其中，存储器54可以包括易失性存储器(英文：volatile memory)，例如随机存取存储器(英文：random-access memory，缩写：RAM)；存储器也可以包括非易失性存储器(英文：non-volatile memory)，例如快闪存储器(英文：flash memory)，硬盘(英文：hard diskdrive，缩写：HDD)或固态硬盘(英文：solid-state drive，缩写：SSD)；存储器54还可以包括上述种类的存储器的组合。
其中，处理器51可以是中央处理器(英文：central processing unit，缩写：CPU)，网络处理器(英文：network processor，缩写：NP)或者CPU和NP的组合。
其中，处理器51还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(英文：application-specific integrated circuit，缩写：ASIC)，可编程逻辑器件(英文：programmable logic device，缩写：PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(英文：complex programmable logic device，缩写：CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(英文：field-programmable gate array，缩写：FPGA)，通用阵列逻辑(英文：generic arraylogic,缩写：GAL)或其任意组合。
可选地，存储器54还用于存储程序指令。处理器51可以调用程序指令，实现如本申请第一方面实施例中所示的超声扫查方法。
根据第四方面，本发明实施例提供了一种非暂态计算机存储介质，计算机存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令可执行上述任意方法实施例中的超声扫查方法。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard DiskDrive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (11)

1.一种超声扫查方法，其特征在于，包括：
获取目标对象的实时图像以及待扫查部位；
基于目标对象的实时图像确定所述待扫查部位的三维模型；
根据预设轨迹线中各个坐标点与所述三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向，以对所述待扫查部位进行扫查。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设轨迹线中各个坐标点与所述三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向，包括：
获取所述三维模型的目标点云数据；
利用移动机构的坐标系对所述目标点云数据进行坐标转换，确定所述移动机构坐标系下的点云数据；
根据预设轨迹线中各个坐标点与所述三维模型的位置关系以及超声探头预设参数，确定目标轨迹线，所述超声探头设置于所述移动机构上；
利用预设扫查参数在移动机构坐标系下的点云数据中确定目标轨迹线的坐标点；
根据目标轨迹线的坐标点以及所述三维模型，确定目标轨迹线的坐标点的空间朝向。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述三维模型为三角面片模型，所述根据目标轨迹线的坐标点以及所述三维模型，确定目标轨迹线的坐标点的空间朝向，包括：
在所述三角面片模型中基于目标轨迹线的坐标点确定对应的三角边；
基于所述三角边在所述三角面片模型中确定两个目标三角面片；
计算各个目标三角面片的平面法线方向，根据各个目标三角面片的平面法线方向确定轨迹线坐标点的空间朝向。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据各个目标三角面片的平面法线方向确定轨迹线坐标点的空间朝向，包括：
判断两个目标三角面片的平面法线方向是否一致；
当两个目标三角面片的平面法线方向一致时，将所述平面法线方向确定为所述轨迹线坐标点的空间朝向；
当两个目标三角面片的平面法线方向不一致时，将两个目标三角面片的平面法线方向相加，确定轨迹线坐标点的空间朝向。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于目标对象的实时图像确定所述待扫查部位的三维模型，包括：
根据待扫查部位的预设区域对所述目标对象的实时图像进行切割，确定待扫查部位的图像；
对所述待扫查部位的图像进行滤波处理，确定点云数据；
对各个点云数据进行拟合，确定各个点云数据的邻域平面；
基于各个邻域平面确定待扫查部位的三维模型。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述基于各个邻域平面确定待扫查部位的三维模型，包括：
计算各个邻域平面的特征向量，以确定平面法线方向以及平面曲率；
根据所述平面法线方向以及平面曲率确定待扫查部位的图像的三维模型。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设轨迹线中各个坐标点与所述三维模型的位置关系，确定目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向，以对所述待扫查部位进行扫查，还包括：
获取所述待扫查部位的预扫查图像，所述预扫查图像是基于所述目标轨迹线的坐标点以及各个所述坐标点的空间朝向得到的；
基于所述预扫查图像的图像质量，对所述目标轨迹线的坐标点进行调整，以确定所述目标轨迹线的目标坐标点以及各个所述目标坐标点的空间朝向。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述预扫查图像的图像质量，对所述目标轨迹线的坐标点进行调整，包括：
判断所述预扫查图像是否存在预设缺陷；
当所述预扫查图像存在所述预设缺陷时，发出提示以提醒所述目标对象调整姿态，并重新获取所述目标对象的实时图像以对所述目标轨迹线的坐标点进行调整。
9.一种超声设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-8中任一项所述的超声扫查方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行权利要求1-8中任一项所述的超声扫查方法。
11.一种超声扫查系统，其特征在于，包括：
权利要求9所述的超声设备；
移动机构，所述移动机构上设置有超声探头，与所述超声设备连接，用于接收所述超声设备发送的目标轨迹点，所述移动机构用于根据所述目标轨迹点确定移动机构移动命令，基于所述移动命令对移动机构进行移动控制，以通过所述超声探头对待扫查部位进行超声扫查。
CN202011613305.1A 2020-12-30 2020-12-30 超声扫查方法、超声设备、系统以及存储介质 Active CN112767309B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011613305.1A CN112767309B (zh) 2020-12-30 2020-12-30 超声扫查方法、超声设备、系统以及存储介质

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011613305.1A CN112767309B (zh) 2020-12-30 2020-12-30 超声扫查方法、超声设备、系统以及存储介质

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112767309A true CN112767309A (zh) 2021-05-07
CN112767309B CN112767309B (zh) 2024-08-06

Family

ID=75697714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011613305.1A Active CN112767309B (zh) 2020-12-30 2020-12-30 超声扫查方法、超声设备、系统以及存储介质

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112767309B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113456106A (zh) * 2021-08-03 2021-10-01 无锡祥生医疗科技股份有限公司 颈动脉扫查方法、装置和计算机可读存储介质
CN114748100A (zh) * 2022-06-15 2022-07-15 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 超声波扫查的控制方法、视觉伺服系统及可读存储介质
CN115444448A (zh) * 2022-10-25 2022-12-09 山东印迹生物技术有限公司 超声诊断图像实时处理系统

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103750864A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 华南理工大学 一种超声弹性成像的扫描装置及其扫描方法
CN107847214A (zh) * 2015-08-04 2018-03-27 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 三维超声流体成像方法及系统
CN108875804A (zh) * 2018-05-31 2018-11-23 腾讯科技（深圳）有限公司 一种基于激光点云数据的数据处理方法和相关装置
WO2018214063A1 (zh) * 2017-05-24 2018-11-29 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声设备及其三维超声图像显示方法
CN110664438A (zh) * 2019-10-22 2020-01-10 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 超声扫查轨迹规划方法、装置、存储介质及计算机设备
CN110706330A (zh) * 2019-09-19 2020-01-17 天津大学 一种引入散射模型的快速体绘制三维超声图像重建算法
CN111449680A (zh) * 2020-01-14 2020-07-28 深圳大学 一种超声扫描路径的优化方法及超声设备
CN111789634A (zh) * 2020-06-09 2020-10-20 浙江大学 一种人体脊柱自动化超声扫查的路径规划方法
CN111836584A (zh) * 2020-06-17 2020-10-27 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声造影成像方法、超声成像装置和存储介质
CN112057107A (zh) * 2020-09-14 2020-12-11 无锡祥生医疗科技股份有限公司 超声扫查方法、超声设备及系统
CN112151169A (zh) * 2020-09-22 2020-12-29 深圳市人工智能与机器人研究院 一种仿人操作的超声机器人自主扫描方法及系统

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103750864A (zh) * 2014-01-13 2014-04-30 华南理工大学 一种超声弹性成像的扫描装置及其扫描方法
CN107847214A (zh) * 2015-08-04 2018-03-27 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 三维超声流体成像方法及系统
WO2018214063A1 (zh) * 2017-05-24 2018-11-29 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声设备及其三维超声图像显示方法
CN108875804A (zh) * 2018-05-31 2018-11-23 腾讯科技（深圳）有限公司 一种基于激光点云数据的数据处理方法和相关装置
CN110706330A (zh) * 2019-09-19 2020-01-17 天津大学 一种引入散射模型的快速体绘制三维超声图像重建算法
CN110664438A (zh) * 2019-10-22 2020-01-10 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 超声扫查轨迹规划方法、装置、存储介质及计算机设备
CN111449680A (zh) * 2020-01-14 2020-07-28 深圳大学 一种超声扫描路径的优化方法及超声设备
CN111789634A (zh) * 2020-06-09 2020-10-20 浙江大学 一种人体脊柱自动化超声扫查的路径规划方法
CN111836584A (zh) * 2020-06-17 2020-10-27 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 超声造影成像方法、超声成像装置和存储介质
CN112057107A (zh) * 2020-09-14 2020-12-11 无锡祥生医疗科技股份有限公司 超声扫查方法、超声设备及系统
CN112151169A (zh) * 2020-09-22 2020-12-29 深圳市人工智能与机器人研究院 一种仿人操作的超声机器人自主扫描方法及系统

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
CHING-YEN LEE;PAI-CHI LI: "Automatic Conformal Anti-radial Ultrasound Scanning for Whole Breast Screening", JOURNAL OF MEDICAL AND BIOLOGICAL ENGINEERING, vol. 39, no. 6, 31 December 2019 (2019-12-31) *
DINGRONG YI;JEFF STAINSBY;GRAHAM WRIGHT: "Intuitive and Efficient Control of Real-Time MRI Scan Plane Using a Six-Degree-of-Freedom Hardware Plane Navigator", MEDICAL IMAGE COMPUTING AND COMPUTER-ASSISTED INTE, 31 December 2004 (2004-12-31) *
孙正;: "应用血管内超声与X射线造影图像融合的血管三维重建", 工程图学学报, no. 01, 15 February 2010 (2010-02-15) *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113456106A (zh) * 2021-08-03 2021-10-01 无锡祥生医疗科技股份有限公司 颈动脉扫查方法、装置和计算机可读存储介质
CN113456106B (zh) * 2021-08-03 2023-11-21 无锡祥生医疗科技股份有限公司 颈动脉扫查方法、装置和计算机可读存储介质
CN114748100A (zh) * 2022-06-15 2022-07-15 深圳瀚维智能医疗科技有限公司 超声波扫查的控制方法、视觉伺服系统及可读存储介质
CN115444448A (zh) * 2022-10-25 2022-12-09 山东印迹生物技术有限公司 超声诊断图像实时处理系统
CN115444448B (zh) * 2022-10-25 2023-06-16 山东印迹生物技术有限公司 超声诊断图像实时处理系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN112767309B (zh) 2024-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112767309B (zh) 超声扫查方法、超声设备、系统以及存储介质
KR102302529B1 (ko) 환자 스캔 셋업을 위한 방법들 및 시스템들
WO2021078064A1 (zh) 超声扫查轨迹规划方法、装置、存储介质及计算机设备
WO2021078065A1 (zh) 乳房三维点云重建方法、装置、存储介质及计算机设备
CN110087555B (zh) 一种超声设备及其三维超声图像的显示变换方法、系统
JP4754565B2 (ja) 画像化ジオメトリのパラメタの自動決定
CN106659473B (zh) 超声成像装置
CN110473265B (zh) Oct图像处理
CN112057107A (zh) 超声扫查方法、超声设备及系统
CN110766704B (zh) 乳房点云分割方法、装置、存储介质及计算机设备
WO2022105415A1 (zh) 关键帧图像的采集方法、装置、系统和三维重建方法
CN112450956A (zh) 自动摆位方法、装置、可读存储介质、电子设备及系统
WO2023061000A1 (zh) 超声乳腺三维全景图的生成方法和超声设备
CN114373060B (zh) 行李模型生成方法与设备
US11344279B2 (en) Imaging method for obtaining human skeleton
CN117042695A (zh) 断层扫描的基于图像的规划
WO2022133806A1 (zh) 胎儿颜面部容积图像修复方法和超声成像系统
CN114299096A (zh) 一种轮廓勾画方法、装置、设备及存储介质
JP2018153561A (ja) 超音波画像処理装置
CN112790786A (zh) 点云数据配准方法、装置、超声设备及存储介质
JP7423702B2 (ja) 乳房トモシンセシスのための方法及びシステム
TWI844462B (zh) 物件定位模型的效能評估方法及裝置
CN103829968B (zh) 基于p型激光器正交二维离散小波HARR函数图像分析的显微CT系统及其控制方法
JP2018187131A (ja) 超音波画像処理装置
CN113749680B (zh) 扫描定位方法、装置、存储介质及计算机设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant