一種三維超聲成像裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三維超聲成像裝置，其中，所述成像裝置包括至少兩個(gè)探頭，其中至少一個(gè)為用于三維空間掃描的探頭A，其中至少一個(gè)為用于運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)的探頭B，所述至少兩個(gè)探頭固定連接，且成一定角度；所述探頭A沿平面1對空間進(jìn)行三維掃查，所述探頭B始終維持在平面2里對不同部位進(jìn)行掃查。對探頭B獲得相鄰幀圖像進(jìn)行類似寬景成像中的位移估計(jì)，準(zhǔn)確估計(jì)出探頭A相鄰兩幀之間的運(yùn)動(dòng)方式和距離，從而實(shí)現(xiàn)了探頭A掃描的每一幀二維圖像的空間坐標(biāo)估計(jì)，并進(jìn)一步獲得空間無失真的三維體數(shù)據(jù)，保證了后續(xù)三維可視化處理獲得更好的圖像效果。
【專利說明】
一種三維超聲成像裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及三維超聲成像，尤其是一種三維超聲成像裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的三維超聲成像方法包括自由臂3D、機(jī)械扇掃3D、面陣電子掃描3D等方法。其中自由臂3D是操作者手握一個(gè)二維掃描探頭，探頭做平掃或者扇掃獲得一系列的二維圖像，人工輸入探頭平掃的移動(dòng)速度或者扇掃的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度，計(jì)算機(jī)就根據(jù)這個(gè)估計(jì)的速度將一系列連續(xù)的二維圖像設(shè)置相應(yīng)的空間坐標(biāo)，然后進(jìn)行三維的掃描轉(zhuǎn)換獲得三維的體數(shù)據(jù)，再基于這些三維的體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化的處理，比如表面成像獲得胎兒的面部輪廓、極大值成像獲得胎兒的脊椎圖像等等。由于手工運(yùn)動(dòng)的速度并不均勻，而且估算的運(yùn)動(dòng)速度也很難準(zhǔn)確，因此獲得的三維圖像可能存在畸變的問題。
[0003]傳統(tǒng)的自由臂3D成像有畸變，探頭運(yùn)動(dòng)要求接近勻速，對操作者要求高。為了解決掃描不勻速的問題，機(jī)械扇掃3D利用機(jī)械馬達(dá)勻速帶動(dòng)探頭做扇形掃描。為了獲得更好的三維空間掃描線的聚焦，面陣電子掃描3D采用了面陣探頭實(shí)現(xiàn)了三維的電子掃描。
[0004]無論是機(jī)械扇掃3D還是面陣電子掃描3D，在解決了幾何失真，提高了三維成像質(zhì)量的同時(shí)，讓系統(tǒng)的控制變得更加復(fù)雜，軟硬件的成本也急劇提高，成本也隨之增加，不利于三維成像的普及。此外，無論是扇掃還是面陣掃描都是把探頭固定在一個(gè)位置，做局部的小范圍的成像。對于較長的血管或者像胎兒全身的掃描成像都無法實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種操作便利、估值準(zhǔn)確的三維超聲成像裝置，具體為:
[0006]—種三維超聲成像裝置，其中，所述成像裝置包括至少兩個(gè)探頭，其中至少一個(gè)為用于三維空間掃描的探頭A，其中至少一個(gè)為用于運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)的探頭B，所述至少兩個(gè)探頭固定連接，且成一定角度;所述探頭A沿平面I對空間進(jìn)行三維掃查，所述探頭B始終維持在平面2里對不同部位進(jìn)行掃查。
[0007]優(yōu)選的，所述探頭A和所述探頭B相互垂直，所述探頭A和所述探頭B分別進(jìn)行成像的平面I和平面2也相互垂直。
[0008]優(yōu)選的，所述探頭B移動(dòng)過程中的三幀連續(xù)掃描的圖像分別記為時(shí)刻tl、t2、t3，相鄰兩次的位移分別為dl和d2，由于所述探頭A和所述探頭B固定連接，所述探頭A相鄰兩次的位移分別為dl和d2;tl和t2時(shí)刻探頭B采集到的相鄰兩幀圖像分別為第(i)幀圖像和第(i+I)幀圖像，以所述第(i)幀圖像為模板，設(shè)置圖像上的特征點(diǎn)的范圍，在所述第(i+Ι)幀圖像上尋找與所述特征點(diǎn)匹配的圖像，所述匹配的特征點(diǎn)與所述模板上的特征點(diǎn)的相對位移為所述dl的估計(jì)值。通過SAD算法可估計(jì)出，所述探頭A采集到的相鄰兩幀圖像分別為第(i’)幀圖像和第(i ’ +1)幀圖像之間的距離為dl。
[0009]優(yōu)選的，所述探頭A掃描的二維圖像上縱向和橫向兩個(gè)點(diǎn)之間的距離分別為Dy和Dx，相鄰兩幀之間的距離為Dz，利用三維的數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換分別沿X/Y/Z坐標(biāo)軸進(jìn)行插值，使得插值后的三維體數(shù)據(jù)沿每個(gè)方向上的兩點(diǎn)之間的距離相等。假設(shè)Dx = Dy=I，Dz = 2，為了讓三維空間的每個(gè)圖像點(diǎn)與相鄰的三個(gè)方向上的點(diǎn)的間距都統(tǒng)一為I，根據(jù)線性插值算法，需要在在Dz = 2的兩幀之間插入一幀。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明采用了一個(gè)至少包含兩個(gè)平面的探頭，即一個(gè)探頭上有兩個(gè)平面探頭A和探頭B，其中探頭A依然用于空間的三維掃描和后續(xù)的三維重建，而探頭B則維持在同一個(gè)平面內(nèi)平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)，通過對探頭B獲得相鄰幀圖像進(jìn)行類似寬景成像中的位移估計(jì)，準(zhǔn)確估計(jì)出探頭A相鄰兩幀之間的運(yùn)動(dòng)方式和距離，從而實(shí)現(xiàn)了探頭A掃描的每一幀二維圖像的空間坐標(biāo)估計(jì)，并進(jìn)一步獲得空間無失真的三維體數(shù)據(jù)，保證了后續(xù)三維可視化處理獲得更好的圖像效果。
【附圖說明】
[0011 ]圖1為現(xiàn)有的自由臂3D進(jìn)行平移掃描和轉(zhuǎn)動(dòng)掃描成像示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明實(shí)施例所述探頭A和探頭B的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述探頭B進(jìn)行圖像掃描的位移示意圖；
[0014]圖4為本發(fā)明實(shí)施例圖像掃描后的運(yùn)動(dòng)距離數(shù)值估計(jì)示意圖；
[0015]圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述探頭B進(jìn)行旋轉(zhuǎn)掃描的示意圖；
[0016]圖6為本發(fā)明實(shí)施例所述探頭A進(jìn)行三維數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換插值的示意圖；
[0017]圖7為本發(fā)明實(shí)施例所述探頭A采集到的圖像上相同(x，y)平面坐標(biāo)點(diǎn)的幅度值和經(jīng)過三維數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換線性插值后的幅度值的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0019]圖1包括左側(cè)的探頭平移成像示意圖和右側(cè)的探頭轉(zhuǎn)動(dòng)成像示意圖。如圖1所示，傳統(tǒng)的自由臂3D成像過程通常包括以下幾步:通過對一個(gè)普通的B-mode成像探頭(如普通的線陣或者凸陣探頭)進(jìn)行平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)三維空間的掃描，掃描過程中采集一系列的B-mode的二維圖像;然后根據(jù)估計(jì)的平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)速度，對獲得的一系列二維圖像空間位置進(jìn)行標(biāo)記，根據(jù)標(biāo)記的空間坐標(biāo)信息重建出一個(gè)空間直角坐標(biāo)系下的體數(shù)據(jù);在獲得空間直角坐標(biāo)系下的三維體數(shù)據(jù)之后就可以采用常規(guī)的各項(xiàng)三維可視化技術(shù)進(jìn)行三維轉(zhuǎn)二維顯示了。
[0020]常用的三維可視化方式包括表面成像、極大值成像、極小值成像等，在不同的部位顯示的時(shí)候需要采用不同的顯示可視化顯示方式，比如胎兒臉部的顯示就采用表面成像方式，胎j L脊椎由于反射信號較強(qiáng)，就采用極大值成像方式。
[0021]自由臂3D成像中很關(guān)鍵的一步就是探頭手工平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)的速度估計(jì)，在現(xiàn)有的實(shí)際系統(tǒng)中，首先用戶需要選擇是平移還是轉(zhuǎn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方式;然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)方式設(shè)置運(yùn)動(dòng)的速度或者角速度:如果是平移則設(shè)置平移的速度，即獲得相鄰兩幀二維圖像之間的距離；如果是轉(zhuǎn)動(dòng)則設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，即獲得相鄰兩幀二維圖像的之間的角度間隔。
[0022]在手工操作探頭的時(shí)候，存在兩個(gè)明顯的問題:1、很難保證探頭平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)的勻速的；2、探頭可能在平移的同時(shí)發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)。因此設(shè)置了固定的運(yùn)動(dòng)模式和運(yùn)動(dòng)速度或角速度后，空間三維掃描獲得的這些二維圖像中一些幀的實(shí)際空間位置和估計(jì)的空間位置可能就相差較大，導(dǎo)致重建的三維體數(shù)據(jù)幾何失真，基于失真的體數(shù)據(jù)獲得的可視化的圖像也就容易發(fā)生畸變。
[0023]為了克服上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提出通過至少增加另外一個(gè)平面的探頭進(jìn)行二維的掃描，這個(gè)新增的探頭的掃查平面與上述用于三維體數(shù)據(jù)掃描的二維平面不重疊或不平行，這兩個(gè)平面也可以相互垂直。如圖2所示，探頭A和探頭B相互垂直，兩個(gè)探頭各自進(jìn)行的成像的平面I和平面2也是相互垂直，其中，探頭A用于三維空間掃描，探頭B用于運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)。不失一般性在本實(shí)施例中探頭沿著箭頭方向做平移。在探頭A沿平面I對空間進(jìn)行三維掃查的同時(shí)，探頭B始終維持在平面2里的不同部位的掃查。探頭B掃查的相鄰兩幀的圖像由于存在重疊的掃查區(qū)域，相同的圖像特征將會出現(xiàn)在兩幀圖像的不同位置，從而可以根據(jù)這些相同特征在兩幀圖像上的相對位移估算出探頭的運(yùn)動(dòng)信息。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例中的雙平面探頭的兩個(gè)平面是垂直的，也可以是不垂直，只要是保證兩個(gè)探頭平面不平行，且在探頭運(yùn)動(dòng)的過程中其中一個(gè)探頭的掃描維持在一個(gè)平面內(nèi)即可。另外，本實(shí)施例中，圖2所示中的雙平面探頭，探頭A用于三維空間掃描，探頭B用于運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)，探頭A與探頭B的作用也可以互換，即探頭B用于三維空間掃描，探頭A用于運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)。
[0025]圖3包括了左、中、右3幅圖，如圖3(左)所示，探頭B移動(dòng)過程中的三幀連續(xù)掃描的圖像分別記為時(shí)刻tl、t2、t3，圓形表示為某個(gè)特征組織，該特征組織物理位置固定，但由于探頭B的移動(dòng)，導(dǎo)致該特征組織在不同幀圖像中的相對位置發(fā)生了變化。如圖3(中)所示，這連續(xù)三幀圖像對應(yīng)的掃描的空間位置。如圖3(右)示出了超聲系統(tǒng)數(shù)據(jù)對齊存儲后的情況，可見固定目標(biāo)的相對位置在不同幀的圖像上發(fā)生了位移，相鄰兩次的位移分別為dl和d2所示。由于探頭A與探頭B是一體的，所以在探頭B移動(dòng)的同時(shí)，探頭A同步發(fā)生了移動(dòng)，因此可以通過估計(jì)出的探頭B的相鄰三幀的移動(dòng)距離分別為dl和d2，就可以估計(jì)出同時(shí)采集到的探頭A的三幀圖像的間隔也為dl和d2。由于探頭的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致靜止的目標(biāo)在相鄰幀圖像上發(fā)生的位移。圖像處理技術(shù)中有很多方法用于運(yùn)動(dòng)位移的估計(jì)，本實(shí)施例中采用的方法是:先從圖像中利用統(tǒng)計(jì)特性或者邊緣信息提取出一些結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)，然后在相鄰幀的該結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)對應(yīng)的位置附近通過互相關(guān)運(yùn)算尋找到最匹配的點(diǎn)，該匹配點(diǎn)的位置和原始結(jié)構(gòu)特征點(diǎn)的位置的距離就是該目標(biāo)的位移。
[0026]實(shí)際實(shí)施的時(shí)候由于互相關(guān)運(yùn)算計(jì)算量較大，所以往往采用絕對值和最小計(jì)算方法(sum of absolute difference,簡稱SAD)。該算法如圖4所示，假設(shè)tl和t2時(shí)刻探頭B采集到的相鄰兩幀圖像第(i)幀圖像和第(i+Ι)幀圖像，兩幀圖像均經(jīng)過了一次二維的數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換(DSC)，即圖像上左右兩點(diǎn)的間距和上下兩點(diǎn)的間距代表了同樣的物理距離，同樣的二維DSC處理被用于探頭A采集到的相鄰幀圖像。由于不同時(shí)刻采集到的圖像包含有不一樣的噪聲，因此往往相同的特征點(diǎn)具有不一樣的數(shù)值。以第(i)幀圖像為模板，首先尋找特征點(diǎn)，例如只對圖像灰度大于20的點(diǎn)作為特征點(diǎn)，所獲得的特征點(diǎn)圖像如圖中特征圖像所示，只在左邊保留了 3*3的一個(gè)有效的圖像區(qū)域。然后以該特征圖像為模板，在第(i + Ι)幀圖像上尋找匹配的圖像。在匹配運(yùn)算的時(shí)候，對特征圖像上下和左右移動(dòng)若干像素點(diǎn)后，與第(i+ 1)幀圖像進(jìn)行逐點(diǎn)的減法運(yùn)算，相減后求絕對值之和，即獲得SAD的結(jié)果。本實(shí)施例中特征圖像移動(dòng)的范圍為[_3，3]，即上下和左右各7個(gè)點(diǎn)的范圍的搜索。SAD的運(yùn)算結(jié)果為一個(gè)7*7的矩陣，矩陣第i行表示特征圖像往下移動(dòng)(1-3)行，第j列表示特征圖像往右移動(dòng)第(j-3)列。通過觀察SAD的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)(4，5)這個(gè)元素的數(shù)值最小，即表示估計(jì)出的圖像位移為往下移動(dòng)了 I個(gè)像素，往右移動(dòng)了2個(gè)像素。通過肉眼觀察第(i + Ι)幀圖像，可見估計(jì)的結(jié)果是正確的。由于探頭A和探頭B的固定在一起的，因此探頭A此時(shí)獲得第(i+Ι)幀圖像和第(i)幀圖像的間距dl就等于2個(gè)像素，但由于位移中還包含了 I個(gè)像素的向下移動(dòng)，因此為了讓第(i+Ι)幀圖像和第(i)幀圖像在深度上對齊，就需要對第(i+Ι)幀圖像在最上面補(bǔ)一行O像素，或者是把第(i)幀圖像的第一行像素刪除。經(jīng)過這樣深度對齊處理后即可獲得如圖6所示的三維空間。由于同樣的二維DSC被用于探頭A和探頭B獲得圖像，因此圖中Dx = Dy,不妨假設(shè)Dx = Dy = I,則Dz為上述估計(jì)獲得的兩幀之間的距離，即Dz = 2。因此為了讓三維空間的每個(gè)圖像點(diǎn)與相鄰的三個(gè)方向上的點(diǎn)的間距都統(tǒng)一為I，就需要在在Dz = 2的兩幀之間插入一幀，簡單的處理方式就是利用線性插值獲得這兩幀圖像的均值，插入這兩幀圖像之間的位置。這就是一個(gè)簡單的三維數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換(3D DSC)過程。由于探頭平移的速度可能存在差異，相鄰兩幀之間的距離Dz可能也會不同，因此在3D DSC的時(shí)候，就需要采用不同的插值系數(shù)進(jìn)行插值。如圖7所示，虛線和空心圓點(diǎn)給出了相鄰10幀探頭A采集到的圖像上相同(X，Y)坐標(biāo)點(diǎn)的幅度值，由于這10幀圖像兩兩之間的Dz不相同，因此這些點(diǎn)在Z軸上的分布是不均勻的。在3D DSC的時(shí)候，我們可以通過線性插值獲得Z坐標(biāo)為整數(shù)時(shí)候的幅度值，如圖7中實(shí)心方塊點(diǎn)所示。
[0027]對于平移運(yùn)動(dòng)，圖像中所有特征點(diǎn)估計(jì)出來的位移是一樣的，但若發(fā)生了轉(zhuǎn)動(dòng)則不同深度的特征點(diǎn)估計(jì)出的位移會不同。圖5所示是探頭B發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)候的示意圖，圖中填充橢圓、填充矩形和圓形分別對應(yīng)圖像不同區(qū)域的特征點(diǎn)。這些特征點(diǎn)在相鄰幀的運(yùn)動(dòng)距離是不相同的。需要對所有的這些目標(biāo)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)距離的估計(jì)(如用上述的SAD方法)，然后利用這些特征點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)距離估計(jì)值對整幅圖像的運(yùn)動(dòng)擬合出旋轉(zhuǎn)的圓心位置和旋轉(zhuǎn)的角度。在自由臂3D空間掃描的過程中，可能會出現(xiàn)平移和轉(zhuǎn)動(dòng)，只要像旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)候一樣，對圖像上的不同特征點(diǎn)分別求運(yùn)動(dòng)距離，然后對這些運(yùn)動(dòng)距離進(jìn)行擬合。當(dāng)不同特征點(diǎn)擬合的運(yùn)動(dòng)距離基本一致的時(shí)候，就可以認(rèn)為相鄰兩幀做了平移運(yùn)動(dòng);而當(dāng)不同特征點(diǎn)擬合的結(jié)果更接近旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，就可以認(rèn)為相鄰兩幀做了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此，可以對逐幀的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行識別和位置校正，準(zhǔn)確還原相鄰兩幀之間的運(yùn)動(dòng)方式和運(yùn)動(dòng)距離，從而大大降低了因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)估計(jì)不準(zhǔn)確導(dǎo)致的重建圖像的畸變。
[0028]如圖6所示，探頭A掃描的二維圖像上縱向和橫向兩個(gè)點(diǎn)之間的距離根據(jù)成像的深度和掃描線的間距可以計(jì)算獲得，分別為Dy和Dx，相鄰兩幀之間的距離則根據(jù)探頭B的圖像估計(jì)出Dz，不失一般性這里的探頭運(yùn)動(dòng)依然是假設(shè)平移，即不同深度的相鄰兩幀圖像之間的間隔都是Dz(當(dāng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，只需要把不同深度的位移代替上述恒定的Dz即可)，通常這三個(gè)間距值都不相等，為了獲得不畸變的圖像，就需要通過在直角坐標(biāo)系下的插值，插值后的數(shù)據(jù)三個(gè)方向的點(diǎn)間距相等，該過程就是常說的三維掃描轉(zhuǎn)換(3D DigitaI ScanConvers1n，簡稱3D DSC)。本實(shí)施例中，插值就用快速的線性插值，若對插值后圖像質(zhì)量要求更高，也可以采用樣條插值等更復(fù)雜的處理方法。
[0029]本實(shí)施例所述的自由臂三維超聲成像裝置，所用的探頭至少由兩個(gè)不同平面的探頭組成，其中一個(gè)平面的探頭(探頭A)用于三維空間掃描，另外一個(gè)平面的探頭(探頭B)維持在平面內(nèi)掃描用于相鄰兩幀圖像的位移估計(jì)。具體成像的方法包括如下步驟:
[0030]I)超聲成像系統(tǒng)啟動(dòng)自由臂三維成像模式；
[0031]2)將所述探頭A和探頭B在待成像組織上做平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，在探頭運(yùn)動(dòng)的過程中始終保持其中一個(gè)平面的探頭B只在其成像平面內(nèi)進(jìn)行平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)，而另外一個(gè)平面的探頭A則每次對組織的不同切面進(jìn)行掃描成像。在探頭運(yùn)動(dòng)的過程中，超聲成像系統(tǒng)對兩個(gè)探頭進(jìn)行實(shí)時(shí)的二維成像，每次采集的二維圖像都在內(nèi)存中存儲起來。
[0032]3)完成三維掃查時(shí)，停止超聲系統(tǒng)的圖像采集，并進(jìn)入圖像分析和處理環(huán)節(jié)。
[0033]A)讀取第一幀的探頭B的二維圖像，作為空間坐標(biāo)的初始位置；
[0034]B)讀取第二幀的探頭B的二維圖像，將該圖像與上述第一幀的圖像做空間匹配處理，完成匹配處理后，獲得第二幀圖像相對第一幀圖像的位移(平移距離或者轉(zhuǎn)動(dòng)角度)，將所述位移用于標(biāo)記第二幀探頭A的二維圖像；
[0035]C)依次對后續(xù)每一幀的探頭B的二維圖像與前一幀圖像做空間匹配處理，并將估計(jì)出的位移用于標(biāo)記相應(yīng)幀的探頭A的二維圖像；
[0036]D)當(dāng)對存儲區(qū)內(nèi)所有的探頭A的二維圖像完成了空間位置的標(biāo)記后，對這些二維圖像進(jìn)行空間的插值(3D DSC)，獲得在直角坐標(biāo)系下三個(gè)方向上空間點(diǎn)間距相等的三維體數(shù)據(jù)；
[0037]E)基于上述三維體數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維可視化處理(表面成像、極大值成像等)獲得可用于可視化顯示的圖像，并輸出到超聲成像系統(tǒng)的顯示器上進(jìn)行顯示。
[0038]隨著計(jì)算機(jī)性能的不斷提升，其中采集得到的探頭B的二維圖像也可以在獲得第二幀起的每一幀圖像的時(shí)候就與上一幀圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)的空間匹配處理，無需等到所有的圖像都采集完成后再啟動(dòng)。這些只是用于減少成像輸出顯示的等待時(shí)間，不對實(shí)際成像效果產(chǎn)生影響。
[0039]與傳統(tǒng)的自由臂3D只利用一個(gè)平面的探頭A進(jìn)行成像不同，本發(fā)明采用了一個(gè)至少包含兩個(gè)平面的探頭，即一個(gè)探頭上有兩個(gè)平面探頭A和探頭B，其中探頭A依然用于空間的三維掃描和后續(xù)的三維重建，而探頭B則維持在同一個(gè)平面內(nèi)平移或者轉(zhuǎn)動(dòng)，通過對探頭B獲得相鄰幀圖像進(jìn)行類似寬景成像中的位移估計(jì)，準(zhǔn)確估計(jì)出探頭A相鄰兩幀之間的運(yùn)動(dòng)方式和距離，從而實(shí)現(xiàn)了探頭A掃描的每一幀二維圖像的空間坐標(biāo)估計(jì)，并進(jìn)一步獲得空間無失真的三維體數(shù)據(jù)，保證了后續(xù)三維可視化處理獲得更好的圖像效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種三維超聲成像裝置，其特征在于，所述成像裝置包括至少兩個(gè)探頭，其中至少一個(gè)為用于三維空間掃描的探頭A，其中至少一個(gè)為用于運(yùn)動(dòng)位移估計(jì)的探頭B，所述至少兩個(gè)探頭固定連接，且成一定角度;所述探頭A沿平面I對空間進(jìn)行三維掃查，所述探頭B始終維持在平面2里對不同部位進(jìn)行掃查。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的成像裝置，其特征在于，所述探頭A和所述探頭B相互垂直，所述探頭A和所述探頭B分別進(jìn)行成像的平面I和平面2也相互垂直。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的成像裝置，其特征在于，所述探頭B移動(dòng)過程中的三幀連續(xù)掃描的圖像分別記為時(shí)刻tl、t2、t3，相鄰兩次的位移分別為dl和d2，由于所述探頭A和所述探頭B固定連接，所述探頭A相鄰兩次的位移分別為dl和d2;tl和t2時(shí)刻探頭B采集到的相鄰兩幀圖像分別為第(i)幀圖像和第(i+Ι)幀圖像，以所述第(i)幀圖像為模板，設(shè)置圖像上的特征點(diǎn)的范圍，在所述第(i+Ι)幀圖像上尋找與所述特征點(diǎn)匹配的圖像，所述匹配的特征點(diǎn)與所述模板上的特征點(diǎn)的相對位移為所述dl的估計(jì)值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的成像裝置，其特征在于，所述探頭A掃描的二維圖像上縱向和橫向兩個(gè)點(diǎn)之間的距離分別為Dy和Dx，相鄰兩幀之間的距離為Dz，利用三維的數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換分別沿X/Y/Z坐標(biāo)軸進(jìn)行插值，使得插值后的三維體數(shù)據(jù)沿每個(gè)方向上的兩點(diǎn)之間的距離相等。
【文檔編號】A61B8/08GK105997151SQ201610465729
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】張羽
【申請人】北京智影技術(shù)有限公司