超声波立体成象的方法和设备技术

一种在非常短的时间内显示一种能产生透视感的超声波图象的立体超声波成象设备。该设备包括：两个排列在预定距离两端的二维超声波接收元件阵列；无畸变图象产生装置，用来产生多个与所加的超声波束垂直相交的被观察面的无畸变图象，该多个无畸变图象彼此之间具有预定的视差、并且是根据接收到的由所述元件阵列获得的超声波数据产生的；以及立体显示单元，用来立体地显示所述畸变图象产生单元产生的所述多个无畸变图象。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及超声波立体成象的方法和设备，更具体地说，涉及通过超声波成象高速产生三维图象的方法和设备。现在已经有利用计算机图形技术产生三维图象的方法。一种这样的传统方法一般涉及对用超声波获得的对象的多个截面视图进行所谓的阈值处理(thresholding)。更具体地说，阈值处理是从预定对象(亦即目标)的多个截面视图中提取有关它的数据，从提取出来的截面视图数据的象素建立诸如表面模型(仅由面构成的三维图象)或体积模型(既描述表面，又描述目标内部的三维图象)等的目标透视图，并令特定方向的光线照在这样形成的立体模型上，产生和显示最后的三维图象。上述传统的方法第一个缺点是处理过程消耗大量时间。为了处理来自多个图象的象素之间的关系(这个过程的目的是根据由多个截面视图构成的体积图象数据通过计算提取(也就是产生)新的三维图象)，需要进行庞大的运算。举例来说，从多个典型的超声波图象(截面视图)产生三维图象的处理过程至少需要1分钟。传统方法的另一个缺点是，是否真能建立随着阈值设定而改变的三维图象还是不可预知的。在利用专门指定的阈值实际地产生出三维图象之前，对于会出现什么样的三维图象，知道得很少。在为三维成象和显示决定阈值设置上，在很大程度上要靠操作者的经验和直觉知识。因此，本专利技术的一个目的是提供一种在短时间内显示用超声波获得的具有深度的图象的超声波立体成象方法。本专利技术的另一个目的是提供一种适合于在短时间内显示用超声波获得的具有深度的图象的超声波立体成象设备。简而言之，本专利技术是要利用至少两个无畸变的视图通过立体成象表达一个具有深度的三维图象。在本说明书的整个描述中，截面视图指的是在与超声波束平行的Z-θ(或Z-X)平面上获得的目标的视图，其中Z表示从观察点看的超声波束的方向，而θ(或X)代表超声波束扫描目标的方向。无畸变的视图指的是与来自观察点的超声波束Z垂直相交的X-Y平面上获得的目标视图。立体成象指的是用来这样显示在预定的基线长度两端获得的两个图象，以便从该两个图象的视差获得的透视感的成象方法。为了具体地实施本专利技术，并按照它的第一个方面，提供了一种超声波立体成象方法，它包括下列步骤产生与超声波束垂直相交的被观察面的多个无畸变图象，这多个无畸变图象彼此之间具有预定的视差；并立体地显示这多个无畸变图象。最好要准备至少两个彼此之间具有适当视差的无畸变图象，并将其显示成立体图象。上述所专利技术的超声波立体成象方法产生与超声波束垂直相交的被观察面的多个无畸变图象，并显示成立体形式。这使观察者能够看到被观察面的立体图象。在为用该方法立体地显示目标而产生无畸变图象的过程中，并不需要完成传统的三维图象处理，在传统的三维图象处理中，新的三维图象是通过由目标的多个截面视图而形成的体积图象数据的计算而提取出来的(在下文中，传统的方法简称为计算三维图象处理法)。这就意味着，涉及的这个处理过程在非常短的时间内完成。由立体成象法产生的三维视觉，使观察者对无畸变图象产生透视感。利用上述所专利技术的方法，至少可以建立从两个不同的视点出发的目标的无畸变图象，并在显示时根据要求在这些图象之间切换。这使实现从不同视点看目标的多种立体视觉成为可能。按照本专利技术的第二方面，提供了一种超声波立体成象设备，它包括产生无畸变图象的装置，用来产生与超声波束垂直相交的被观察面的多个无畸变图象，而这多个无畸变图象彼此之间具有预定的视差；以及立体显示装置，用来立体地显示无畸变图象产生装置所产生的多个无畸变图象。最好准备至少两个彼此之间具有适当的视差的无畸变图象，并用上述设备显示成立体图象。上述所专利技术的立体超声波成象设备产生与超声波束垂直相交的被观察面的多个无畸变图象并将它们以立体方式显示出来。这使观察者可以看到被观察面的立体图象。在用该设备为立体显示该目标而产生无畸变图象的过程中，并不需要完成传统的计算三维图象处理。这就是说，所涉及的处理在非常短的时间内即可完成。由立体成象方法产生的三维视觉使观察者在无畸变图象上产生透视感。利用所专利技术的设备，可以相对于至少两个不同的视点产生目标的无畸变图象，这些图象可以在显示时根据需要切换。这使从不同的视点看目标的各种立体视觉得以实现。在根据本专利技术的立体超声波成象设备的第一种最佳结构中，无畸变图象的产生装置相对于多个视点产生多对无畸变图象，每对由两个无畸变图象构成；而立体显示装置切换视点，以便按选定的视点立体地显示对应的无畸变图象。在按本专利技术的第二种最佳结构中，上述所专利技术的设备中的任何一个还包括两个在预定的基线长度的两端形成的二维超声波接收元件阵列，其中无畸变图象产生装置根据这两个二维超声波接收元件阵列接收的超声波数据产生无畸变图象。利用第二种最佳结构，最好至少准备两个彼此之间具有适当视差的无畸变图象并将其显示成立体图象。上述所专利技术的设备利用二维超声波接收元件阵列来获得被观察面的无畸变图象。这就意味着在非常短的时间内即可获得关于被观察面的接收的超声波数据。因为二维无畸变图象是由该设备为立体显示而产生的，所以无需完成传统的计算三维图象处理。这就意味着，所涉及的处理在非常短的时间内完成。从立体成象方法产生的三维视觉使得观察者在无畸变图象上获得透视感。利用所专利技术第二种最佳结构的设备，可以相对于至少两个不同的视点产生目标的多个无畸变图象，这些图象可在显示时按需要切换。这使从多个不同的视点观看目标的不同立体视觉成为可能。在按本专利技术的第三种最佳结构中，上述所专利技术的任何一种设备还包括两个在预定的基线长度的两端形成的彼此平行的一维超声波接收元件阵列，该元件阵列可以沿着基线方向扫描超声波束，其中无畸变图象产生装置根据从一维超声波接收元件阵列接收的超声波数据产生无畸变图象。利用第三种最佳结构，最好准备至少两个彼此间具有适当视差的无畸变图象，并显示成立体图象。在它的第三种最佳结构中，所专利技术的设备产生与超声波束垂直相交的被观察面的多个无畸变图象，并立体地显示所产生的图象。这使观察者看到被观察面的立体图象。利用所述最佳专利技术设备，用两个平行布置的一维超声波接收元件阵列的扫描获得被观察面的无畸变图象。这意味着，所接收的超声波数据是关于被观察面的，并在非常短的时间内获得。因为二维无畸变图象是由该设备为立体显示而产生的，所以无需完成传统的计算三维图象处理。这就意味着所涉及的处理在非常短的时间内完成。从立体成象方法产生的三维视觉，使观察者在无畸变图象上获得透视感。利用上述最佳结构的所专利技术的设备，可以相对于至少两个不同的视点产生目标的多个无畸变图象，而这些图象可以在显示时根据需要切换。这使从不同视点看目标的多个立体视觉得以实现。从以下对在附图中例示的本专利技术的最佳实施例的描述中，将会看到本专利技术的其他目的和优点。附图说明图1是实施本专利技术的立体超声波成象设备的方框图；图2是在图1的实施例中起关键组件作用的超声波探头的局部剖面图；图3是描述实施本专利技术的立体超声波成象方法的步骤的流程图；图4是在图1的实施例中用的另一种类型的超声波探头的示意图；图5是在图1的实施例中用的另一种类型的超声波探头的示意图；图6是实施本专利技术的立体超声波成象设备的方框图；图7是在图6的实施例中起关键组件作用的超声波探头的示意图；图8是描述实施本专利技术的另一种立体超声波成象方法的步骤的流程图。现将参照附图描本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立体超声波成象方法，其特征在于包括下列步骤：产生多个与超声波束垂直相交的被观察面的无畸变图象，所述多个无畸变图象彼此之间具有预定的视差；以及立体地显示所述多个无畸变图象。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：竹内康人，
申请(专利权)人：通用电器横河医疗系统株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]