TWI806397B - 超音波影像補償方法及超音波影像補償系統 - Google Patents

Abstract

超音波影像補償方法包含由超音波收發端對空氣介質發射超音波訊號；超音波收發端接收反射的超音波訊號，以取得超音波影像；依據超音波影像，取得修正座標點；取得超音波訊號由該超音波收發端發射至修正座標點的第一時間；取得超音波訊號由超音波收發端發射至參考點的第二時間；以及依據第一時間及第二時間，調整修正座標點的畫素影像。

Description

超音波影像補償方法及超音波影像補償系統

本案描述一種超音波影像補償方法及超音波影像補償系統，尤指一種依據時間的差異性，對超音波影像進行補償的方法以及系統。

隨著醫療技術的日新月異，超音波的探測技術也越來越成熟。一般而言，超音波的探測方式會利用具有發射超音波訊號的探頭，對皮膚以下發射超音波訊號。並且，超音波訊號的探頭還會利用反射的超音波訊號，判斷皮膚以下肉眼不可視的物體之形狀和位置，以進行各種醫療用途。

在傳統弧形的超音波換能器中，聲透鏡層與匹配層是使用模具灌注而成。其中模具曲率與壓電材料組缺乏理想的量測方法，因此會導致超音波影像出現瑕疵。換句話說，由於超音波換能器的製程並無法完美依據設計製造，因此在成像時，超音波影像會出現不規則的或是扭曲的畫素影像瑕疵點。

本發明一實施例提出一種超音波影像補償方法。超音波影像補償方法包含由超音波收發端對空氣介質發射超音波訊號，超音波收發端接收反射的超音波訊號，以取得超音波影像，依據超音波影像，取得修正座標點，取得超 音波訊號由超音波收發端發射至修正座標點的第一時間，取得超音波訊號由超音波收發端發射至參考點的第二時間，以及依據第一時間及第二時間，調整修正座標點的畫素影像。修正座標點的畫素影像被調整至與參考點為同一弧線上。弧線係以超音波收發端為圓心，且畫素影像與參考點到圓心的距離相同。

本發明另一實施例提出一種超音波影像補償系統。超音波影像補償系統包含超音波收發端、記憶體以及處理器。超音波收發端用以對空氣介質發射超音波訊號。記憶體用以儲存資料。處理器耦接超音波收發端以及記憶體。超音波收發端發射超音波訊號後，超音波收發端接收反射的超音波訊號，以取得超音波影像。處理器依據超音波影像，取得修正座標點。處理器取得超音波訊號由超音波收發端發射至修正座標點的第一時間。處理器由記憶體中，取得超音波訊號由超音波收發端發射至參考點的第二時間。處理器依據第一時間及第二時間，調整修正座標點的畫素影像，並將調整修正座標點的至少一個參數儲存於記憶體中。修正座標點的畫素影像被調整至與參考點為同一弧線上。弧線係以超音波收發端為圓心，且畫素影像與參考點到圓心的距離相同。

100:超音波影像補償系統

10:超音波收發端

11:記憶體

12:處理器

13:空氣介質

14、14a以及14b:超音波訊號

ARC:弧線

S:圓心

D1:第一距離

D2:第二距離

P1:修正座標點

Pref:參考點

S401至S406:步驟

第1圖係為本發明之超音波影像補償系統之實施例的架構圖。

第2圖係為第1圖之超音波影像補償系統中，修正座標點、參考點、第一距離、第二距離以及圓心的關係之示意圖。

第3圖係為第1圖之超音波影像補償系統中，修正座標點、參考點、第一距離、第二距離以及圓心的關係之示意圖。

第4圖係為第1圖之超音波影像補償系統，執行超音波影像補償方法的流程圖。

第1圖係為本發明之超音波影像補償系統100之實施例的架構圖。超音波影像補償系統100可包含超音波收發端10、記憶體11以及處理器12。超音波收發端10用以對空氣介質13發射超音波訊號14。本發明之超音波收發端10可為弧形的超音波換能器，但不限於此。超音波收發端10也可以應用於雙曲率超音波換能器、多曲率超音波換能器、球型超音波換能器或非球形超音波換能器。記憶體11用以儲存資料。記憶體11可為任何種類的資料儲存裝置。處理器12耦接於超音波收發端10以及記憶體11。在超音波影像補償系統100中，超音波收發端10發射超音波訊號14後，超音波收發端10可接收反射的超音波訊號，以取得超音波影像。並且，接收反射的超音波訊號主要是接收超音波收發端10之探頭本體的反射。超音波收發端10可以用輻射狀模式對空氣介質13發射超音波訊號14。處理器12可依據超音波影像，取得修正座標點。如前述提及，由於模具曲率與壓電材料組缺乏理想的量測方法，因此會導致超音波影像出現瑕疵。因此，處理器12會偵測超音波影像中的瑕疵點(修正座標點)，並試圖修正瑕疵點的影像。處理器12可取得超音波訊號14由超音波收發端10發射至修正座標點的第一時間。處理器12可由記憶體11中，取得超音波訊號14由超音波收發端10發射至參考點的第二時間。處理器12可依據第一時間及第二時間，調整修正座標點的畫素影像，並將調整修正座標點的至少一個參數儲存於記憶體11中。並且，如前述，超音波收發端10可以用輻射狀模式對空氣介質13發射超音波訊號14。因此，同樣距離(或是發送時間)的超音波訊號之反射點會形成弧線ARC。換句話說，同樣的弧線ARC上的複數個畫素點，表示超音波訊號所傳遞的時間相同，亦即傳遞的距離也相同。並且，弧線ARC是以超音波收發端10為圓心，且修正座標點的畫素影像與參考點到圓心的距離相同。修正座標點的畫素影像會被調整至與參考點為同一弧線上。超音波影像補償系統100如何修正超音波影像內的 瑕疵點之方法於後文詳述。

第2圖係超音波影像補償系統100中，修正座標點P1、參考點Pref、第一距離D1、第二距離D2以及圓心S的關係之示意圖。如前文所述，在理想狀態，同樣距離(或是發送時間)的超音波訊號14之反射點會形成弧線ARC。然而，由於模具曲率與壓電材料組缺乏理想的量測方法，因此會導致超音波影像出現瑕疵。舉例而言，在第2圖中，修正座標點P1即為瑕疵點。由於通過修正座標點P1的弧線(虛線部分)發生扭曲，故將導致超音波影像在修正座標點P1發生失真，因此將使超音波影像的畫質劣化。因此，超音波影像補償系統100的所做之影像處理的目的，即是將超音波影像出現瑕疵的部分還原，使超音波影像的畫質優化，說明如下。首先，處理器12可以取得修正座標點P1至圓心S的第一距離D1。第一距離D1可以用任何方式推導。舉例而言，處理器12可以獲取超音波訊號14a由超音波收發端10發射到修正座標點P1的時間，如第一時間T1。由於光速C已知，因此第一距離D1可表示為C×T1。由於修正座標點P1的理想位置應在弧線ARC上，因此，處理器可由記憶體11中讀取弧線ARC上的任一個點，並視為參考點Pref。類似地，參考點Pref與圓心S的第二距離D2可以表示為C×T2。第二時間T2為超音波訊號14b由超音波收發端10發射到參考點Pref的時間。因此，在第2圖中，處理器12可以獲取超音波影像中之瑕疵點(修正座標點P1)與圓心S的第一距離D1。處理器12也可以獲取超音波影像中之參考點Pref與圓心S的第二距離D2。接著，處理器12可依據第一時間T1及第二時間T2，縮放第一距離D1以產生修正距離。最後，處理器12可調整修正座標點P1的畫素影像之位置，以使畫素影像之位置與圓心S的距離等於修正距離。細節於後文詳述。

第3圖係為超音波影像補償系統100中，修正座標點P2、參考點Pref、第一距離D1、第二距離D2以及圓心S的關係之示意圖。如前述提及，由於第一距離D1可表示為C×T1，且第二距離D2可表示為C×T2。因此，可以推導出第一 距離D1、第二距離D2、第一時間T1以及第二時間T2的比例關係，如下：

由(1)式可以看出距離與時間成比例。因此，處理器依據第一時間T1以及第二時間T2，縮放第一距離D1以產生修正距離可表示為：

由(2)式可知，雖然第一距離D1為修正座標點P1至圓心S之距離，會受到模具曲率與壓電材料組缺乏理想的量測方法而失真，然而，由於兩時間的比例是可以偵測的(T2/T1)，故第一距離D1可以利用(2)式被修正為弧線ARC到圓心S的距離。換句話說，修正座標點P1的畫素影像之理想值是落在修正座標點P2的座標。舉例而言，在第3圖中，修正座標點P2即落在弧線ARC上。

在超音波影像補償系統100中，處理器12可以修正整張超音波影像中的瑕疵，如下說明。首先，處理器12可在超音波影像中，取得複數個修正座標點。處理器12可取得超音波訊號所支援的深度，並取得超音波訊號14所支援的深度內，超音波訊號14由超音波收發端10發射至該些修正座標點的複數個第三時間。類似地，處理器12可以依據該些第三時間及記憶體11內所存之對應參考點的時間，調整該些修正座標點的複數個畫素影像。並且，在超音波影像補償系統100中，處理器12可以調整該些修正座標點的該些畫素影像的複數個灰階值，以使超音波影像中，每一條由圓心S向外擴展的弧線上之複數個畫素具有均勻的灰階值。

第4圖係為超音波影像補償系統100，執行超音波影像補償方法的流程圖。執行超音波影像補償方法的流程包含步驟S401至步驟S406。任何合理的步驟變更技術更動都屬於本發明所揭露的範疇。步驟S401至步驟S406描述於下：步驟S401：由超音波收發端10對空氣介質13發射超音波訊號14； 步驟S402：超音波收發端10接收反射的超音波訊號，以取得超音波影像；步驟S403：依據超音波影像，取得修正座標點P1；步驟S404：取得超音波訊號14由超音波收發端10發射至修正座標點P1的第一時間；步驟S405：取得超音波訊號14由超音波收發端10發射至參考點Pref的第二時間；步驟S406：依據第一時間及第二時間，調整修正座標點P1的畫素影像。

步驟S401至步驟S406的細節已於前文中詳述，故於此將不再贅述。超音波影像補償系統100在執行步驟S401至步驟S406後，由於超音波影像中的瑕疵點對應的失真影像會被修復，故每一條由超音波收發端10之圓心S向外擴展的弧線上之複數個畫素會具有均勻的灰階值。因此，超音波影像補償系統100可以優化超音波影像的解析度。

綜上所述，本發明描述一種超音波影像補償方法及超音波影像補償系統。超音波影像補償系統的目的在於修復超音波影像中的瑕疵點對應的失真影像。超音波影像補償系統可以利用兩個以上的時間長度，依據比例關係調整瑕疵點之扭曲的影像，使影像的位置可被校正。換句話說，即使超音波探頭的模具曲率與壓電材料組缺乏理想的量測方法，因此會導致超音波影像出現瑕疵，利用本案之超音波影像補償方法進行影像處理後，將可以優化超音波影像的解析度，增加超音波影像的成像品質。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

100:超音波影像補償系統

10:超音波收發端

11:記憶體

12:處理器

13:空氣介質

14:超音波訊號

ARC:弧線

Claims (8)

1. 一種超音波影像補償方法，包含：由一超音波收發端對一空氣介質發射一超音波訊號；該超音波收發端接收一反射的超音波訊號，以取得一超音波影像；依據該超音波影像，取得一修正座標點；取得該超音波訊號由該超音波收發端發射至該修正座標點的一第一時間；取得該超音波訊號由該超音波收發端發射至一參考點的一第二時間；取得該修正座標點至一圓心的一第一距離；依據該第一時間及該第二時間，縮放該第一距離以產生一修正距離；及依據一校正公式調整該修正座標點的一畫素影像之一位置，以使該畫素影像之該位置與該圓心的一距離等於該修正距離；其中該修正座標點的該畫素影像被調整至與該參考點為同一弧線上，該弧線係以該超音波收發端為該圓心，該畫素影像與該參考點到該圓心的距離相同，且該修正距離係為：D1×

   

   其中D1係為該第一距離，T1係為該第一時間，且T2係為該第二時間。
2. 如請求項1所述之方法，另包含：在該超音波影像中，取得複數個修正座標點；取得該超音波訊號所支援的一深度；取得該超音波訊號所支援的該深度內，該超音波訊號由該超音波收發端發射至該些修正座標點的複數個第三時間；及依據該些第三時間及對應參考點的時間，調整該些修正座標點的複數個畫素影像。
3. 如請求項2所述之方法，其中該調整該些修正座標點的該些畫素影像，係為調整該些修正座標點的該些畫素影像的複數個灰階值，以使該超音波影像中，每一條由該圓心向外擴展的一弧線上之複數個畫素具有均勻的灰階值。
4. 如請求項1所述之方法，其中該超音波收發端應用於一弧形超音波換能器、一雙曲率超音波換能器、一多曲率超音波換能器、一球型超音波換能器或一非球形超音波換能器。
5. 一種超音波影像補償系統，包含：一超音波收發端，用以對一空氣介質發射一超音波訊號；一記憶體，用以儲存資料；及一處理器，耦接於該超音波收發端以及記憶體；其中該超音波收發端發射該超音波訊號後，該超音波收發端接收一反射的超音波訊號，以取得一超音波影像，該處理器依據該超音波影像，取得一修正座標點，該處理器取得該超音波訊號由該超音波收發端發射至該修正座標點的一第一時間，該處理器由該記憶體中，取得該超音波訊號由該超音波收發端發射至一參考點的一第二時間，該處理器取得該修正座標點至一圓心的一第一距離，該處理器依據該第一時間及該第二時間，縮放該第一距離以產生一修正距離，該處理器調整該修正座標點的一畫素影像之一位置，以使該畫素影像之該位置與該圓心的一距離等於該修正距離，並將調整該修正座標點的至少一個參數儲存於該記憶體中，該修正座標點的該畫素影像被調整至與該參考點為同一弧線上，該弧線係以該超音波收發端為該圓心，且該畫素影像與該參考點到該圓心的距離相同，且該修正距離係 為：D1×

   

   其中D1係為該第一距離，T1係為該第一時間，且T2係為該第二時間。
6. 如請求項5所述之系統，其中該處理器在該超音波影像中，取得複數個修正座標點，該處理器取得該超音波訊號所支援的一深度，該處理器取得該超音波訊號所支援的該深度內，該超音波訊號由該超音波收發端發射至該些修正座標點的複數個第三時間，以及該處理器依據該些第三時間及該記憶體內所存之對應參考點的時間，調整該些修正座標點的複數個畫素影像。
7. 如請求項6所述之系統，其中該處理器調整該些修正座標點的該些畫素影像的複數個灰階值，以使該超音波影像中，每一條由該圓心向外擴展的一弧線上之複數個畫素具有均勻的灰階值。
8. 如請求項5所述之系統，其中該超音波收發端應用於一弧形超音波換能器、一雙曲率超音波換能器、一多曲率超音波換能器、一球型超音波換能器或一非球形超音波換能器。

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