一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法技术

本发明专利技术公开了一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法，包括以下步骤：利用线阵超声传感器，对目标三维空间发射并采集超声信号，重建目标三维空间的二维超声图像；通过自由旋转以及平移超声传感器，重建不同角度和不同位置下的目标三维空间二维超声图像；利用位移传感器和角度传感器检测出超声传感器在移动和旋转过程中的位置和角度信息；结合超声传感器的位置和角度信息，将对应的二维超声图像定位到三维空间中，通过上述二维超声图像集合重构出三维超声图像。

A three-dimensional ultrasonic imaging method for reconstruction of two dimensional ultrasonic image set

The invention discloses a three-dimensional ultrasonic imaging method of two-dimensional ultrasound image collection reconstruction, which comprises the following steps: using linear ultrasonic sensor, the 3D space launch and capture the ultrasonic signal, two dimensional ultrasound images of three-dimensional reconstruction object; through free rotation and translation of ultrasonic sensor, reconstruction of 3D ultrasound images of different angles and at different positions; detect the position and angle in the moving and rotating in the process of ultrasonic sensor information by displacement sensor and angle sensor; combined with ultrasonic sensor position and angle information, the two-dimensional ultrasound image location corresponding to the three-dimensional space, through the collection of two-dimensional ultrasound images reconstructed 3D ultrasound images.

【技术实现步骤摘要】
一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法
本专利技术属于超声成像及处理领域，尤其涉及一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法。
技术介绍
经过几十年的研究，超声成像在各领域的应用也日趋深入。手持超声传感器的探测方式由于其操作性好，自由度高的优点，已受到广泛的应用，然而在三维超声成像领域，由于三维图像的重建需要精确的空间位置信息，在实际应用中往往会使用固定位置的超声传感器按照固定的路径移动，以此来采集信号重建三维超声图像，这样的探测方式相比较于手持超声传感器的探测方式缺少了灵活性与自由度，因此，需要一种新的方法能通过手持超声传感器的探测方式进行三维超声成像。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有的三维超声成像方式，提供了一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法，改进了三维超声成像过程的灵活性并提高了自由度。为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法，包括如下步骤：步骤1，利用线阵超声传感器，对目标三维空间中任一截面发射并采集超声信号，通过自由旋转以及平移超声传感器，在目标三维空间中重新选定截面，并重复发射并采集超声信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，利用线阵超声传感器，对目标三维空间中任一截面发射并采集超声信号，通过自由旋转以及平移超声传感器，在目标三维空间中重新选定截面，并重复发射并采集超声信号，重建所有截面内的二维超声图像；步骤2，在超声传感器外部设置位移传感器和角度传感器，利用这些传感器检测出超声传感器在移动和旋转过程中的空间位置和角度信息；步骤3，结合超声传感器的空间位置和角度信息，将对应截面内的二维超声图像定位到三维空间中，重构出三维超声图像。

【技术特征摘要】
1.一种二维超声图像集合重构的三维超声成像方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，利用线阵超声传感器，对目标三维空间中任一截面发射并采集超声信号，通过自由旋转以及平移超声传感器，在目标三维空间中重新选定截面，并重复发射并采集超声信号，重建所有截面内的二维超声图像；步骤2，在超声传感器外部设置位移传感器和角度传感器，利用这些传感器检测出超声传感器在移动和旋转过程中的空间位置和角度信息；步骤3，结合超声传感器的空间位置和角度信息，将对应截面内的二维超声图像定位到三维空间中，重构出三维超声图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述线阵超声传感器包括一组以上的线性排列的传感器元组，线阵超声传感器通过手持方式自由控制。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1中，在对目标三维空间发射并采集超声信号时，线阵超声传感器设定的工作模式是同一组传感器元发射并接收，发射超声信号时，超声传感器使用一组线阵传感器元协同工作，发射波束形成后的波阵列，或者让每一个传感器元单独工作，各自发射信号；采集超声信号时，超声传感器采集的信号是目标三维空间内对超声波的反射信号，发射与采集的过程都由线阵超声传感器实时进行。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1中，所述重建目标三维空间的二维超声图像，使用的重建信号是线阵超声传感器采集到的目标三维空间对超声波的反射信号，使用的重建方法是基于反射信号的波束形成以及延时叠加重建方法：波束形成法，是利用线阵传感器发射不同时延的信号使信号能够聚焦在一个区域或者一个方向；延迟叠加法，是对应波束形成法的一种图像重建方法，在接收信号延迟叠加时，延迟是对应波束形成时的发射信号延迟，通过延迟后的叠加能够重建出发射信号的聚焦成像区域，对于沿一个方向聚焦的波束形成，信号延迟的计算公式为：其中dn表示第n个传感器元发射信号的延迟，round代表四舍五入取整函数，in代表第n个传感器元，pitch代表传感器元的长度，θ代表发射波阵面聚焦的方向角，c0代表成像区域的背景声速值，dt代表抽样时间间隔，对于沿一个区域聚焦的波束形成，信号延迟的计算公式为：其中F代表聚焦区域中心点与传感器阵列中心之间的距离；已知每个传感器元发射信号延迟dn后，根据传感器元接收的信号重建二维超声图像。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据传感器元接收的信号重建二维超声图像包括如下步骤：步骤1-1，将每个传感器元接收的信号根据该传感器元的发射信号延迟作时延处理；步骤1-2，根据二维图像中每个像素点和传感器元之间的距离，将超声接收信号对应叠加到每一个像素点上，从而重建出二维超声图像，计算公式如下：Pi代表一个截面内二维超声图像中第i个像素点的值，N代表一个线阵超声传感器中传感器元的总数，Sn代表第n个传感器元的接收信号，dn表示第n个传感器元发射信号的延迟，Rn代表当前计算的像素点与第n个传感器元之间的距离，c0代表成像区域的背景声速值。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1还包括：平移超声传感器，探测目标三维空间中不同位置的纵向截面，当纵向截面上存在两个以上物体相互遮挡的情况时，旋转超声传感器，从不同的角度去探测目标三维空间，将平移和旋转两种移动方式结合起来，探测得到目标三维空间中不同层次的目标信息，从而重建所有截面内的二维超声图像。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤2中所述位移传感器和角度传感器，分别是能够实时监测超声传感器空间位置的传感器和能够实时监测超声传感器角度信息的传感器，通过位移传感器和角度传感器，同步获取当前超声传感器的空间位置和角度信息。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2中所述角度传感器为三轴加速度传...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁杰，尤琦，程茜，王学鼎，
申请(专利权)人：南京大学，同济大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32