一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法，包括：水平方向上的點(diǎn)陣LED面板；垂直方向上排列緊密的線陣LED面板；兩塊LED面板構(gòu)成的三維空間，工作時(shí)內(nèi)部擴(kuò)散大量微小顆粒，形成光幕；相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理與控制設(shè)備。該設(shè)備成像方法包括以下步驟：提取超聲傳感器陣列采集到的連續(xù)截面信息，根據(jù)成像比例及線陣LED的間距進(jìn)行調(diào)整；將傳感器數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的位置映射到水平方向的點(diǎn)陣LED面板上，結(jié)合傳感器角度衰減模型點(diǎn)亮相應(yīng)的LED；垂直方向相應(yīng)的線陣LED同步點(diǎn)亮，完成當(dāng)前數(shù)據(jù)的顯示；進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的顯示，直到三維空間顯示完成。本發(fā)明充分利用人眼的視覺暫留效應(yīng)，在實(shí)現(xiàn)立體顯示的同時(shí)完成了光聲圖像的重建。
【專利說(shuō)明】一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)及圖像處理領(lǐng)域，特別是一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在醫(yī)用成像領(lǐng)域，主要是通過(guò)觀察二維切面或者由二維切面合成的三維立體圖像實(shí)現(xiàn)診斷。通過(guò)對(duì)病癥位置的立體成像，能夠幫助醫(yī)生更直觀地進(jìn)行觀察，提高診斷效率。立體顯示裝置主要有兩大類，其一是通過(guò)佩戴立體眼睛，根據(jù)人眼的視差在大腦中形成立體畫面的顯示系統(tǒng)；其二是通過(guò)物理光學(xué)裝置讓雙眼看到不同的畫面從而形成立體視覺效應(yīng)。這兩種方法都是被動(dòng)式的立體顯示方式，即觀察者不能自主選擇觀察視角和距離，并且每個(gè)觀察者不管處于什么位置和角度都只能看到同樣的立體畫面，和真實(shí)生活中的立體視覺完全不同。
[0003]現(xiàn)階段常用的光聲成像顯示方法通常采用陣列聲場(chǎng)延遲求和算法，該算法通過(guò)對(duì)陣列聲場(chǎng)引入延遲，合成出聚焦波束，實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)的成像，是目前實(shí)際使用中最為廣泛的成像方式。采用延遲求和的方法進(jìn)行成像時(shí)，每個(gè)點(diǎn)都需要經(jīng)過(guò)多次的累加，實(shí)時(shí)顯示時(shí)對(duì)設(shè)備的計(jì)算性能要求高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有醫(yī)學(xué)成像手段缺少立體成像設(shè)備的情況，基于光聲成像的原理，提供一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法。
[0005]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明公開了一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法，包括:
[0006]位于底部且水平方向放置的點(diǎn)陣LED面板，點(diǎn)陣LED面板垂直朝上發(fā)射高準(zhǔn)直性的光束；
[0007]以點(diǎn)陣LED面板的一邊為底邊，且垂直于點(diǎn)陣LED面板放置的排列緊密的線陣LED面板，水平方向上作為線光源照亮線陣所在平面；
[0008]將兩塊LED面板之間三維空間進(jìn)行密閉，工作時(shí)，三維空間內(nèi)部擴(kuò)散大量微小顆粒，形成光幕；
[0009]控制設(shè)備，用于將需要顯示的實(shí)際物體與顯示空間進(jìn)行對(duì)應(yīng)的物理映射，完成傳感器數(shù)據(jù)與實(shí)際顯示數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，提供點(diǎn)陣LED面板與線陣LED面板的信號(hào)同步，在三維空間內(nèi)進(jìn)行醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示。
[0010]本發(fā)明中，針對(duì)控制設(shè)備，主要實(shí)現(xiàn)顯示數(shù)據(jù)的處理，將需要顯示的實(shí)際物體與顯示空間進(jìn)行對(duì)應(yīng)的物理映射，完成傳感器數(shù)據(jù)與實(shí)際顯示數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，提供垂直LED平面與水平LED平面的信號(hào)同步，該控制設(shè)備可以是PC掛載的板卡或者是其他相應(yīng)的嵌入式設(shè)備。控制設(shè)備執(zhí)行如下步驟實(shí)現(xiàn)在三維空間內(nèi)進(jìn)行醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示:
[0011]步驟一，根據(jù)待顯示空間的長(zhǎng)L、寬W、高H，所需的成像比例τ以及LED面板的三軸分辨率X_reS，Y_reS，Z_reS進(jìn)行調(diào)整，確定每像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理尺寸ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ:
[0012]Δ X = τ *L/X_res,
[0013]ΔΥ = τ *W/Y_res,
[0014]Δ Z = τ *H/Z_res,
[0015]得到比例調(diào)整后的空間顯示模型；
[0016]步驟二，根據(jù)步驟一中調(diào)整后的空間顯示模型，將超聲傳感器陣列采集到的需要顯示的實(shí)際物體的截面數(shù)據(jù)，進(jìn)行下采樣，合成顯示數(shù)據(jù)，得到每個(gè)超聲傳感器數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的水平面板上 LED 的坐標(biāo)集 M = Imai), m(1，2),...，m(2，山 m(2，a，...，m(i； 1);...，m(i；J),...}和對(duì)應(yīng)的傳感器角度衰減系數(shù) = {λ
(I, I))入(1,2)，...，入(2, I)，入(2,2)，...，入(i, I)，...，入(i，
j)，...} ?
[0017]步驟三，根據(jù)光聲成像的原理，依次點(diǎn)亮步驟二中傳感器陣列采集到的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的水平LED面板像素點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)該平面的顯示；
[0018]步驟四，垂直方向相對(duì)應(yīng)的線陣LED同步點(diǎn)亮，完成一次數(shù)據(jù)的顯示；
[0019]步驟五，進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的顯示，直到整個(gè)三維空間(003)顯示完成。
[0020]步驟三中，通過(guò)步驟二得到每個(gè)超聲傳感器數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的水平面板上LED的坐標(biāo)集:
[0021 ] M — {m(1，D，m(1，2)，...m(1，last2)，m(2，^，m(2，2)，...m(2，last2)，...，m(lastl’ ^, m(lastl’ 2)..., m(la
stl, last2)
}，和對(duì)應(yīng)的傳感器角度衰減系數(shù):
[0022] — {入(XD，入 d，2)，...，入(l，last2)，入(2,1)，入(2,2)，...，入(2，last2)，...，入(lastl, I)，.? ?，入(lastl, last2)
}，針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的映射關(guān)系，得到查找表LUTO，i取值范圍I到超聲傳感器陣列中傳感器單元總數(shù)最大值lastl，j取值范圍I至采樣數(shù)最大值last2，用m(i，j0代表第i個(gè)傳感器的第j個(gè)采樣數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣LED面板上的像素點(diǎn)坐標(biāo)集:

【權(quán)利要求】
1.一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法，其特征在于，包括: 位于底部且水平方向放置的點(diǎn)陣LED面板(001)，點(diǎn)陣LED面板(001)垂直朝上發(fā)射高準(zhǔn)直性的光束； 以點(diǎn)陣LED面板(001)的一邊為底邊，且垂直于點(diǎn)陣LED面板(001)放置的排列緊密的線陣LED面板(002)，水平方向上作為線光源照亮線陣所在平面； 將兩塊LED面板之間三維空間(003)進(jìn)行密閉，工作時(shí)，三維空間(003)內(nèi)部擴(kuò)散大量微小顆粒，形成光幕； 控制設(shè)備(004)，用于將需要顯示的實(shí)際物體與顯示空間進(jìn)行對(duì)應(yīng)的物理映射，完成傳感器數(shù)據(jù)與實(shí)際顯示數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)化，提供點(diǎn)陣LED面板(001)與線陣LED面板(002)的信號(hào)同步，在三維空間(003)內(nèi)進(jìn)行醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法，其特征在于，控制設(shè)備執(zhí)行如下步驟實(shí)現(xiàn)在三維空間(003)內(nèi)進(jìn)行醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示: 步驟一，根據(jù)待顯示空間的長(zhǎng)L、寬W、高H，所需的成像比例τ以及LED面板的三軸分辨率X_res，Y_res，Z_res進(jìn)行調(diào)整，確定每像素對(duì)應(yīng)的實(shí)際物理尺寸ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ:
Δ X = τ *L/X_res,
AY= τ *W/Y_res,
Δ Z = τ *H/Z_res, 得到比例調(diào)整后的空間顯示模型； 步驟二，根據(jù)步驟一中調(diào)整后的空間顯示模型，將超聲傳感器陣列采集到的需要顯示的實(shí)際物體的截面數(shù)據(jù)，進(jìn)行下采樣，合成顯示數(shù)據(jù)，得到每個(gè)超聲傳感器數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的水平面板上LED的坐標(biāo)集:
M = {m(1；1), m(1；2),...，m(2；1), m(2’2),...，m(i；1),...，m(i；J),...}和對(duì)應(yīng)的傳感器角度衰減系數(shù) GAMMA = { λ (1，D，λ (1，2)，...，λ (2，I)，λ (2，a，...，入(i，I)，...，入(i，j)，...}; 步驟三，根據(jù)光聲成像的原理，依次點(diǎn)亮步驟二中傳感器陣列采集到的數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的水平LED面板像素點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)該平面的顯示； 步驟四，垂直方向相對(duì)應(yīng)的線陣LED同步點(diǎn)亮，完成一次數(shù)據(jù)的顯示； 步驟五，進(jìn)行下一個(gè)數(shù)據(jù)的顯示，直到整個(gè)三維空間(003)顯示完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法，其特征在于，步驟三中，通過(guò)步驟二得到每個(gè)超聲傳感器數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的水平面板上LED的坐標(biāo)集:
M — {m(1，I), Π1(1；2),...m(1’ last2)，m(2, I)，m(2，2)，...m(2, last2)，m(lastl, I)，m(lastl, 2)...，mGastl, last2) }，和對(duì)應(yīng)的傳感器角度衰減系數(shù):
ast2)}，針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)建立相應(yīng)的映射關(guān)系，得到查找表LUTO，i取值范圍I到超聲傳感器陣列中傳感器單元總數(shù)最大值lastl，j取值范圍I至采樣數(shù)最大值1&^2，用maj)代表第i個(gè)傳感器的第j個(gè)采樣數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)陣LED面板上的像素點(diǎn)坐標(biāo)集:
λ aj)代表相應(yīng)位置LED像素的衰減系數(shù)集合
，ki;j表示傳感器采樣數(shù)據(jù)涉及到的像素點(diǎn)數(shù)量； 當(dāng)顯示一個(gè)傳感器數(shù)據(jù)時(shí)，從查找表LUTO中尋址對(duì)應(yīng)的LED坐標(biāo)集Hiaj)以及該坐標(biāo)處傳感器衰減系數(shù)λ aj)，相應(yīng)坐標(biāo)的亮度由傳感器數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)位置的衰減系數(shù)通過(guò)相乘運(yùn)算求出，工作時(shí)，水平面板上的LED根據(jù)查找表LUTO進(jìn)行刷新。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法，其特征在于，對(duì)平行于點(diǎn)陣LED面板(001)的兩個(gè)以上截面的采集數(shù)據(jù)處理后實(shí)現(xiàn)立體成像。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于醫(yī)學(xué)光聲成像的立體顯示方法，其特征在于，超聲傳感器陣列的移動(dòng)速度保持恒定，該速度V由傳感器陣列的采樣幀率f和該方向上的最小分辨率Δ X決定，V = Δ x*f。
【文檔編號(hào)】G02B27/22GK104135655SQ201410329369
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】袁杰, 張星, 朱毅, 朱維新, 袁宵, 張勝楠, 劉曉峻, 王學(xué)鼎 申請(qǐng)人:南京大學(xué)