[發(fā)明專利]一種高精度實時超聲圖像掃描變換方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910033262.7
• 申請日: 2009-06-10
• 公開（公告）號: CN101606854A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙明昌;莫善玨
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫祥生科技有限公司
• 主分類號: A61B8/14
• 分類號: A61B8/14;A61B8/00;G06F19/00
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務(wù)所
• 代理人: 曹祖良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高精度實時超聲圖像掃描變換方法，用于醫(yī)用超聲診斷設(shè)備。

背景技術(shù)

超聲波回波成像技術(shù)目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域，通過向目標區(qū)域發(fā)射超聲波，然后使用接收裝置接收反射回來的回波信號，并通過信號處理技術(shù)和圖像處理技術(shù)，抑制回波信號中的無用部分，最終形成目標區(qū)域的圖像。

在跟我們每個人的日常生活息息相關(guān)的醫(yī)療領(lǐng)域，超聲波回波成像技術(shù)更是獲得了長足的發(fā)展，目前各種醫(yī)用超聲診斷設(shè)備如B超等已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個醫(yī)院的臨床診斷中，除了傳統(tǒng)的黑白超可以觀察病人的內(nèi)部組織和器官的解剖結(jié)構(gòu)外，彩超通過使用多普勒效應(yīng)可以對血管內(nèi)的血流成像，大大提高了超聲診斷設(shè)備的臨床應(yīng)用范圍。

在目前的超聲診斷設(shè)備中，掃描變換是其中非常重要的一個模塊。超聲診斷設(shè)備上目前大部分使用的探頭，一次是沿著某個方向發(fā)射和接收超聲數(shù)據(jù)的，通過多次發(fā)射和接收，形成了一幀完整的圖像。對于常用的凸陣探頭，采集到的數(shù)據(jù)形成了一個扇形的幾何形狀，如附圖1所示，探頭第一次沿著線段AB的方向發(fā)射超聲數(shù)據(jù)，然后接收的時候在線段AB上進行等間隔采樣，圖中的空心點即為采樣點。探頭第二次沿著CD方向發(fā)射、接收并采樣，第三次沿著EF方向放射、接收并采樣，第四次沿著GH方向發(fā)射、接收并采樣。這四個方向的采樣數(shù)據(jù)，形成了一幀圖像，其幾何形狀為一個扇形ACEGHFDB，圓心在O點。但是對于目前的顯示設(shè)備而言，都是光柵設(shè)備，只能顯示一個一個離散的像素點，并且這些像素點只能排列在矩形網(wǎng)格上，如圖中的實心點所示。因此要把超聲診斷設(shè)備采集到的扇形數(shù)據(jù)，顯示在PQRS這樣一個矩形區(qū)域里面，必須通過一個變換過程，依據(jù)已知的空心點采樣值，計算出每個實心點處的像素值，這個變換過程叫做掃描變換。

掃描變換分為兩個部分，一個部分為極坐標和直角坐標之間的坐標變換，這一部分主要的運算量在于每次變換都需要計算反三角函數(shù)和開根號函數(shù)；另外一個部分為圖像插值，因為空心點和實心點的坐標大部分情況下都不重合，因此需要通過插值算法來從多個空心點的采樣值計算一個實心點的像素值。傳統(tǒng)上來講，掃描變換是超聲診斷設(shè)備中非常耗費資源的計算密集型的模塊，為了簡化起見，圖1中假設(shè)只掃描了四次，或者說只獲取了四條線數(shù)據(jù)，每條線上只采樣了四個點，對于實際的情況，往往是要采集512線以上，每條線上采樣點的個數(shù)也在512個以上。對于這么大的數(shù)據(jù)量，計算坐標變換和圖像插值需要耗費很大量的計算資源，而這些計算又必須實時地完成才能達到臨床檢查的要求。為了滿足實時掃描變換的需求，大部分超聲診斷設(shè)備上都專門用FPGA或者DSP芯片來完成掃描變換，但是受硬件資源的限制，這些計算都是采用定點數(shù)計算，反三角函數(shù)和開根號函數(shù)等都是用的近似算法或者查表算法，計算精度受到很大的影響，另外圖像插值算法用的是最近鄰插值算法或者雙線性插值算法，更高階的插值算法因為運算量太大，無法達到實時的計算速度。