CN112903817B - 基于二维超声换能器实时三维成像装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于二维超声换能器实时三维成像装置和方法，涉及成像技术，通过设置圆柱形障板，以及周向分布于所述圆柱形障板上的多组超声换能器；所述圆柱形障板上设有多个卡托，所述卡托与所述圆柱形障板的外表面周向滑动连接，每组所述超声换能器与对应的所述卡托可拆卸连接；所述圆柱形障板一端连接有用于控制一个或多个所述卡托转动的定位装置。本发明可以实现多组超声换能器沿着圆柱形障板的外表面周向转动，实现多组超声换能器的角度调节，且多个超声换能器同时扫描，可以提高成像的效率，本方案也可以调节多组超声换能器中的一组的角度，也可以根据需要调节多组的角度，提高成像的效率和精准度。

Description

基于二维超声换能器实时三维成像装置及方法

技术领域

本发明涉及成像技术，尤其涉及一种基于二维超声换能器实时三维成像装置及方法。

背景技术

在超声成像的诸多领域中，三维实时超声成像对于一些检查必不可少，目前，三维实时超声成像的方法为驱动一个线性超声换能器阵列，对不同角度的各个扇面进行二维超声成像。当各个扇面成像完成后，通过一定的空间差值方法对扫描角度间隙进行填充，从而形成完整的三维超声图像。

现有技术中，有多个超声换能器进行成像的装置，多个超声换能器均位于同一载体上，当其中一组二维超声换能器扫描方向不准确，或者需要换一个方向进行扫描时，需要调整此组二维超声换能器的扫描方向。其中位于载体下方的调节装置用来调节二维超声换能器的扫描方向，当转动调节装置时，载体会随之转动，而所有的超声换能器都位于载体上，因此，所有的超声换能器都会随着载体的转动而转动。如此会导致无需调整扫描方向的超声换能器的方向也会发生变化，需要再次进行调节，整体会导致调节起来比较繁琐，从而导致成像效率低下。

发明内容

本发明实施例提供一种基于二维超声换能器实时三维成像装置及方法，可以提高成像的效率。

本发明实施例的第一方面，提供一种基于二维超声换能器实时三维成像装置，包括圆柱形障板，以及周向分布于所述圆柱形障板上的多组超声换能器；

所述圆柱形障板上设有多个卡托，所述卡托与所述圆柱形障板的外表面周向滑动连接，每组所述超声换能器与对应的所述卡托可拆卸连接；

所述圆柱形障板一端连接有用于控制一个或多个所述卡托转动的定位装置。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述定位装置包括：

与所述圆柱形障板同轴转动连接的驱动盘，所述驱动盘与所述卡托之间设有定位组件，所述定位组件包括设置在所述驱动盘上的多个卡块，以及设置在所述卡托上，并供所述卡块嵌入的卡槽；

选择模块，用于根据需要控制一个或多个所述卡块嵌设在所述卡槽内；

驱动模块，包括用于驱动所述驱动盘转动的驱动电机。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述选择模块包括：

输入模块，用于供用户输入控制对应所述卡块伸出的第一控制信息，并根据所述第一控制信息生成第一控制信号；

驱动件，用于响应所述第一控制信号控制对应的所述卡块嵌设在所述卡槽内。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述驱动件包括设置在所述驱动盘上的微型气缸，所述微型气缸响应所述第一控制信号控制对应的所述卡块嵌设在所述卡槽内。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述输入模块还用于供用户输入角度信息，并根据所述角度信息生成第二控制信号；

相应地，所述驱动模块响应所述第二控制信号，控制所述驱动电机转动与所述角度信息对应的角度。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，每组所述超声换能器连接有底板，所述底板与所述卡托可拆卸连接。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述卡托的两侧设有卡板，所述底板滑动连接在两个所述卡板之间。

可选地，在第一方面的一种可能实现方式中，所述圆柱形障板远离所述驱动盘的一端可拆卸连接有挡板。

本发明实施例的第二方面，提供一种基于二维超声换能器实时三维成像方法，包括：

根据需要将所述超声换能器连接到所述圆柱形障板的卡托上；

通过定位装置选定需要调节角度的卡托，控制选定的所述卡托绕所述圆柱形障板的外表面周向转动一定的角度。

可选地，在第二方面的一种可能实现方式中，所述通过定位装置选定需要调节的卡托，控制所述卡托绕所述圆柱形障板的外表面周向转动预设角度，包括：

接收用户输入的第一控制信息，并根据所述第一控制信息生成第一控制信号；

驱动件响应第一控制信号控制对应的所述卡块嵌设在所述卡槽内；

接收用户输入的角度信息，并根据所述角度信息生成第二控制信号；

驱动模块响应所述第二控制信号，控制所述驱动电机转动与所述角度信息对应的角度。

本发明实施例的第三方面，提供一种基于二维超声换能器实时三维成像设备，包括：存储器、处理器以及计算机程序，所述计算机程序存储在所述存储器中，所述处理器运行所述计算机程序执行本发明第二方面及第二方面各种可能涉及的所述方法。

本发明实施例的第四方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现本发明第二方面及第二方面各种可能涉及的所述方法。

本发明提供的一种基于二维超声换能器实时三维成像装置及方法，通过设置圆柱形障板，以及周向分布于圆柱形障板上的多组超声换能器，而多组超声换能器是通过多个卡托连接到圆柱形障板的外表面，同时卡托与圆柱形障板的外表面周向滑动连接，如此设置，就可以实现多组超声换能器沿着圆柱形障板的外表面周向转动，实现多组超声换能器的角度调节，且多个超声换能器同时扫描，可以提高成像的效率；另外为了实现成像的精准，有时需要对多个超声换能器中的一个或多个调节角度，本方案还设置有控制一个或多个卡托转动的定位装置，即本方案可以调节多组超声换能器中的一组的角度，也可以根据需要调节多组的角度，实现自由调节，在不影响其他超声换能器的情况下，实现精准调节，提高成像的效率和精准度。

附图说明

图1是本发明实施例用于体现现有技术的结构示意图；

图2是本发明实施例用于体现卡托的结构示意图；

图3是本发明实施例用于体现卡托与圆柱形障板结合的结构示意图；

图4是本发明实施例用于体现驱动盘的结构示意图；

图5是本发明实施例用于体现微型气缸的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种基于二维超声换能器实时三维成像方法的流程示意图；

图7是本发明实施例提供的一种基于二维超声换能器实时三维成像设备的硬件结构示意图。

图中：

1、载体；2、圆柱形障板；21、超声换能器；3、卡托；31、滑块；32、环槽；33、卡板；34、底板；4、驱动电机；41、驱动盘；42、微型气缸；51、卡槽；52、卡块；6、挡板。

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，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有做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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

应当理解，在本发明的各种实施例中，各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

应当理解，在本发明中，“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

应当理解，在本发明中，“多个”是指两个或两个以上。“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。

取决于语境，如在此所使用的“若”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

首先对本发明所涉及的名词进行解释：

超声换能器：是指用于发射超声波和接收待成像物体反射的回波信号的仪器。

参见图1，是本发明实施例提供的一种现有技术的结构示意图。图中，包含有多个超声换能器21，多个超声换能器21均位于同一载体1上，当其中一组二维超声换能器21扫描方向不准确，或者需要换一个方向进行扫描时，需要调整此组二维超声换能器21的扫描方向。其中位于载体1下方的调节装置用来调节二维超声换能器21的扫描方向，当转动调节装置时，载体1会随之转动，而所有的超声换能器21都位于载体1上，因此，所有的超声换能器21都会随着载体1的转动而转动。如此会导致无需调整扫描方向的超声换能器21的方向也会发生变化，需要再次进行调节，整体会导致调节起来比较繁琐，从而导致成像效率低下。

为了解决上述技术问题，本发明的创造思路是将多个超声换能器21分成多组周向排布在圆柱形障板2上，且多组超声换能器21均可以周向绕着圆柱形障板2转动，用户可以利用定位装置根据需要来驱动其中一组或者多组超声换能器21绕着圆柱形障板2转动即可，其他无需调整方向的超声换能器21不会被驱动，提高了调节效率，从而提高成像效率。

参见图2和3，是本发明实施例提供的一种基于二维超声换能器实时三维成像装置的结构示意图，包括圆柱形障板2，以及周向分布于圆柱形障板2上的多组超声换能器21，其中，每组超声换能器21可以包含有多个超声换能器21，以多方位对待成像物体进行扫描，提高成像的效率。

其中，为了实现多组超声换能器21与圆柱形障板2的连接，本方案在圆柱形障板2上设有多个卡托3，多组超声换能器21可以通过多个卡托3与圆柱形障板2连接。可以理解的是，卡托3与圆柱形障板2的连接，超声换能器21与卡托3连接。

在实际应用中，可以在圆柱形障板2上开设有周向设置的环槽32，在卡托3的底部可以设置有滑块31，滑块31连接在环槽32内，实现卡托3绕着圆柱形障板2的周向转动。

在一些实施例中，为了调节圆柱形障板2上超声换能器21的角度，将卡托3与圆柱形障板2的外表面周向滑动连接，如此设置，就可以实现多组超声换能器21沿着圆柱形障板2的外表面周向转动，实现多组超声换能器21的角度调节。

可以理解的是，由于多个卡托3之间互不连接，则可以单独调整其中一个卡托3，即可以单独调节所需要调节的超声换能器21，而不影响其他超声换能器21的角度。

示例性的，如果需要调节第一组超声换能器21的角度，而其他超声换能器21的角度都处于最佳状态，那么只需要调整对应第一组超声换能器21的卡托3即可，而其他的超声换能器21不受调节的影响，在提高调整效率的同时，可以提高成像的精确度。

为了实现自动调节，本方案设置有用于控制一个或多个卡托3转动的定位装置，该定位装置连接在圆柱形障板2上。

其中，定位装置包括与圆柱形障板2同轴转动连接的驱动盘41，驱动盘41与卡托3之间设有定位组件，定位组件包括设置在驱动盘41上的多个卡块52，以及设置在卡托3上，并供卡块52嵌入的卡槽51；

选择模块，用于根据需要控制一个或多个卡块52嵌设在所述卡槽51内；

驱动模块，包括用于驱动所述驱动盘41转动的驱动电机4。

具体地，其中的驱动电机4可以带动驱动盘41转动，而驱动盘41上的卡块52通过选择模块一个或多个的嵌设在卡托3上的卡槽51内。可以理解的是，如果需要调节其中的第一组和第二组的超声换能器21的角度，那么只需要通过选择模块来将驱动盘41上对应第一组和第二组的卡块52嵌设在对应的卡槽51内，然后通过驱动电机4带动驱动盘41转动，即可实现第一组和第二组超声换能器21角度的调节。即实现自由调节，在不影响其他超声换能器21的情况下，实现精准调节，提高成像的效率和精准度。

需要说明的是，驱动电机4可以设置在圆柱形障板2的内部，即驱动电机4的壳体可以与圆柱形障板2固定连接，驱动电机4的输出轴可以伸出在圆柱形障板2一端的外侧，供驱动盘41连接，即驱动电机4工作时，可以带动驱动盘41转动。

其中，选择模块包括输入模块和驱动件，具体如下：

输入模块，用于供用户输入控制对应卡块52伸出的第一控制信息，并根据所述第一控制信息生成第一控制信号；

驱动件，用于响应所述第一控制信号控制对应的卡块52嵌设在卡槽51内。

参见图2-5，其中，输入模块供用户输入想要调节角度超声换能器21的第一控制信息，例如可以是输入对应的数字或者编号等信息，然后根据第一控制信息生产第一控制信号，来控制驱动件进行动作，从而将对应的卡块52嵌设在卡槽51内。

在实际应用中，其中的驱动件可以是设置在所述驱动盘41上的微型气缸42，微型气缸42响应第一控制信号控制对应的卡块52嵌设在所述卡槽51内。可以理解的是，可以是微型气缸42动作后带动卡块52向卡槽51的方向运动，从而嵌设在卡槽51内。

在一些实施例中，输入模块还用于供用户输入角度信息，并根据角度信息生成第二控制信号；相应地，驱动模块响应所述第二控制信号，控制驱动电机4转动与角度信息对应的角度。

例如，用户输入的信息可以是“1,5°”，那么代表的可以是将第一组卡托3转动5°。

上述实施例提供的基于二维超声换能器实时三维成像装置，通过设置圆柱形障板2，以及周向分布于圆柱形障板2上的多组超声换能器21，而多组超声换能器21是通过多个卡托3连接到圆柱形障板2的外表面，同时卡托3与圆柱形障板2的外表面周向滑动连接，如此设置，就可以实现多组超声换能器21沿着圆柱形障板2的外表面周向转动，实现多组超声换能器21的角度调节，且多个超声换能器21同时扫描，可以提高成像的效率；另外为了实现成像的精准，有时需要对多个超声换能器21中的一个或多个调节角度，本方案还设置有控制一个或多个卡托3转动的定位装置，即本方案可以调节多组超声换能器21中的一组的角度，也可以根据需要调节多组的角度，实现自由调节，在不影响其他超声换能器21的情况下，实现精准调节，提高成像的效率和精准度。

参见图2和3，为了实现多组超声换能器21与圆柱形障板2的连接，本方案在圆柱形障板2上设有多个卡托3，多组超声换能器21可以通过多个卡托3与圆柱形障板2连接。

在一些实施例中，为了使本装置更加灵活，可以将多组超声换能器21可拆卸连接到卡托3上，从而与圆柱形障板2可拆卸连接。可以理解的是，如果扫描需要两组超声换能器21即可，那么只需要将两组超声换能器21连接到卡托3上即可，如果扫描需要3组超声换能器21即可，那么只需要将3组超声换能器21连接到卡托3上即可。另外，如果其中一组超声换能器21损坏，需要更换时，可以将其中的一组取下更换即可，其余的超声换能器21不受影响。

其中，为了实现超声换能器21与卡托3的可拆卸连接，本方案的超声换能器21连接有底板34，底板34与卡托3可拆卸连接。具体地，卡托3的两侧设有卡板33，底板34滑动连接在两个卡板33之间。可以理解的是，超声换能器21通过底板34滑移连接到两个卡板33之间。

在实际应用中，为了防止超声换能器21从卡托3上掉落，本方案在圆柱形障板2远离驱动盘41的一端可拆卸连接有挡板6，以对位于卡托3上的超声换能器21进行限位。

参见图6，是本发明实施例提供的一种基于二维超声换能器实时三维成像方法的流程示意图，图6所示方法的执行主体可以是软件和/或硬件装置。本申请的执行主体可以包括但不限于以下中的至少一个：用户设备、网络设备等。其中，用户设备可以包括但不限于计算机、智能手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，简称：PDA)及上述提及的电子设备等。网络设备可以包括但不限于单个网络服务器、多个网络服务器组成的服务器组或基于云计算的由大量计算机或网络服务器构成的云，其中，云计算是分布式计算的一种，由一群松散耦合的计算机组成的一个超级虚拟计算机。本实施例对此不做限制。包括步骤S101至步骤S102，具体如下：

S101，根据需要将所述超声换能器21连接到所述圆柱形障板2的卡托3上；

S102，通过定位装置选定需要调节角度的卡托3，控制选定的所述卡托3绕所述圆柱形障板2的外表面周向转动一定的角度。

在上述实施例的基础上步骤S102(通过定位装置选定需要调节角度的卡托3，控制选定的所述卡托3绕所述圆柱形障板2的外表面周向转动一定的角度)的具体实现方式可以是：

接收用户输入的第一控制信息，并根据所述第一控制信息生成第一控制信号；

驱动件响应第一控制信号控制对应的所述卡块52嵌设在所述卡槽51内；

接收用户输入的角度信息，并根据所述角度信息生成第二控制信号；

驱动模块响应所述第二控制信号，控制所述驱动电机4转动与所述角度信息对应的角度。

图7所示实施例的方法，其实现原理和技术效果类似，此处不再赘述。

参见图7，是本发明实施例提供的一种基于二维超声换能器实时三维成像设备的硬件结构示意图，该基于二维超声换能器实时三维成像设备70包括：处理器71、存储器72和计算机程序；其中

存储器72，用于存储所述计算机程序，该存储器还可以是闪存(flash)。所述计算机程序例如是实现上述方法的应用程序、功能模块等。

处理器71，用于执行所述存储器存储的计算机程序，以实现上述方法中设备执行的各个步骤。具体可以参见前面方法实施例中的相关描述。

可选地，存储器72既可以是独立的，也可以跟处理器71集成在一起。

当所述存储器72是独立于处理器71之外的器件时，所述设备还可以包括：

总线73，用于连接所述存储器72和处理器71。

本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质中存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时用于实现上述的各种实施方式提供的方法。

其中，可读存储介质可以是计算机存储介质，也可以是通信介质。通信介质包括便于从一个地方向另一个地方传送计算机程序的任何介质。计算机存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。例如，可读存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该可读存储介质读取信息，且可向该可读存储介质写入信息。当然，可读存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和可读存储介质可以位于专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuits，简称：ASIC)中。另外，该ASIC可以位于用户设备中。当然，处理器和可读存储介质也可以作为分立组件存在于通信设备中。可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本发明还提供一种程序产品，该程序产品包括执行指令，该执行指令存储在可读存储介质中。设备的至少一个处理器可以从可读存储介质读取该执行指令，至少一个处理器执行该执行指令使得设备实施上述的各种实施方式提供的方法。

在上述设备的实施例中，应理解，处理器可以是中央处理单元(英文：CentralProcessing Unit，简称：CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(英文：DigitalSignal Processor，简称：DSP)、专用集成电路(英文：Application Specific IntegratedCircuit，简称：ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种基于二维超声换能器实时三维成像装置，其特征在于：包括圆柱形障板，以及周向分布于所述圆柱形障板上的多组超声换能器；

所述圆柱形障板上设有多个卡托，所述卡托与所述圆柱形障板的外表面周向滑动连接，每组所述超声换能器与对应的所述卡托可拆卸连接；

所述圆柱形障板一端连接有用于控制一个或多个所述卡托转动的定位装置；所述定位装置包括：

与所述圆柱形障板同轴转动连接的驱动盘，所述驱动盘与所述卡托之间设有定位组件，所述定位组件包括设置在所述驱动盘上的多个卡块，以及设置在所述卡托上，并供所述卡块嵌入的卡槽；

选择模块，用于根据需要控制一个或多个所述卡块嵌设在所述卡槽内；

驱动模块，包括用于驱动所述驱动盘转动的驱动电机；所述选择模块包括：

输入模块，用于供用户输入控制对应所述卡块伸出的第一控制信息，并根据所述第一控制信息生成第一控制信号；

驱动件，用于响应所述第一控制信号控制对应的所述卡块嵌设在所述卡槽内；所述驱动件包括设置在所述驱动盘上的微型气缸，所述微型气缸响应所述第一控制信号控制对应的所述卡块嵌设在所述卡槽内；每组所述超声换能器连接有底板，所述底板与所述卡托可拆卸连接；所述卡托的两侧设有卡板，所述底板滑动连接在两个所述卡板之间；所述圆柱形障板远离所述驱动盘的一端可拆卸连接有挡板。

2.根据权利要求1所述的基于二维超声换能器实时三维成像装置，其特征在于：所述输入模块还用于供用户输入角度信息，并根据所述角度信息生成第二控制信号；

相应地，所述驱动模块响应所述第二控制信号，控制所述驱动电机转动与所述角度信息对应的角度。

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