專利名稱：使用3維超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象剖面的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用3維(3D)超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象剖面的設(shè)備和方法。本發(fā)明尤其涉及一種為了實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)對象而使用3D超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象剖面的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
通常，在使用3維(3D)超聲數(shù)據(jù)的系統(tǒng)中，3D超聲診斷裝置通過使用探頭獲取目標(biāo)對象的3D超聲數(shù)據(jù)。然后，通過將已獲取數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為適合顯示的直角坐標(biāo)(掃描轉(zhuǎn)換)，3D超聲診斷裝置在顯示裝置的屏幕上顯示目標(biāo)對象的3D圖像。通過掃描轉(zhuǎn)換和呈現(xiàn)，在顯示裝置屏幕上顯示的目標(biāo)對象的圖像區(qū)域被稱為“視圖”。圖1說明了視圖的一個(gè)實(shí)例。視圖101包括目標(biāo)對象的3D超聲圖像102；2D超聲圖像103，表示3D超聲圖像102正面的剖面A；2D超聲圖像104，表示3D超聲圖像102側(cè)面的剖面B；和2D超聲圖像105，表示3D超聲圖像102頂面的剖面C。
圖2A到2C顯示了目標(biāo)對象的3D超聲圖像中的剖面A、B、C。實(shí)線代表目標(biāo)對象，陰影面分別代表圖2A、2B和2C中的剖面A、B、C。
然而，上述傳統(tǒng)3D超聲診斷裝置具有以下問題。首先存在的問題是，在傳統(tǒng)的3D超聲診斷裝置中，執(zhí)行3D數(shù)據(jù)的掃描轉(zhuǎn)換需要花費(fèi)很長時(shí)間。因?yàn)槌晥D像102到105是用3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)配置的，因而需要對于3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)的掃描轉(zhuǎn)換，以便將3D數(shù)據(jù)顯示為用3D數(shù)據(jù)的直角坐標(biāo)表示的視圖。這是因?yàn)轱@示裝置的顯示區(qū)域是以直角坐標(biāo)為基礎(chǔ)的。但是，對于掃描轉(zhuǎn)換執(zhí)行的反正切運(yùn)算需要很長的運(yùn)算時(shí)間。此外，3D數(shù)據(jù)的位置被掃描轉(zhuǎn)換為用于呈現(xiàn)3D數(shù)據(jù)的直角坐標(biāo)，只要由于3D視圖操作而導(dǎo)致3D數(shù)據(jù)的位置發(fā)生變化，掃描轉(zhuǎn)換都應(yīng)當(dāng)被執(zhí)行。這就可能導(dǎo)致計(jì)算量增加。如上所述，傳統(tǒng)3D超聲診斷裝置的問題在于，為了從3D數(shù)據(jù)中獲得所想要的類型，需要很長的時(shí)間執(zhí)行3D數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換處理。第二，因?yàn)樵趥鹘y(tǒng)超聲診斷裝置中已獲取的數(shù)據(jù)沒有被存儲為3D數(shù)據(jù)，因而存在的問題是只要是對目標(biāo)對象進(jìn)行診斷，就應(yīng)當(dāng)獲取目標(biāo)對象的3D信息。例如，傳統(tǒng)超聲診斷裝置直接在監(jiān)視器或類似裝置上顯示涉及患者器官信息的圖像。因此，只有患者在場時(shí)，才能對患者做出診斷并對患者情況做出分析。換句話說，因?yàn)闆]有存儲從目標(biāo)對象獲取的3D數(shù)據(jù)，當(dāng)患者不在場時(shí)，只能根據(jù)以前的診斷圖片做出臨床診斷，要么就是以后把患者再次叫來。
第三，存在的問題是傳統(tǒng)3D超聲裝置沒有提供足以用于診斷的3D剖面(例如，冠狀面、矢狀面或軸平面)的圖像。直到現(xiàn)在，通過使用3D超聲數(shù)據(jù)，3D超聲診斷裝置也只是更多地用于滿足人們的好奇心，而不是用于患者的實(shí)質(zhì)性體格檢查。也就是說，傳統(tǒng)3D超聲診斷裝置集中于目標(biāo)對象的3維顯示，而沒有顯示對于檢查患者而言必需的剖面。即使傳統(tǒng)3D超聲診斷裝置顯示剖面的圖像，該圖像也只針對目標(biāo)對象的3D圖像，而且只有剖面A、B或C的特定圖像被顯示。
最近，隨著3D超聲診斷裝置市場的擴(kuò)大以及3D超聲圖像診斷應(yīng)用的增加，已經(jīng)出現(xiàn)了對3D超聲診斷裝置的下述需求更快地顯示3D數(shù)據(jù)；方便地顯示具有更多細(xì)節(jié)的剖面圖像；以及即使患者不在場，通過使用已存儲數(shù)據(jù)，執(zhí)行同樣的操作。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用3維(3D)超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象剖面圖像的設(shè)備和方法，該設(shè)備和方法能夠通過改善掃描轉(zhuǎn)換速度實(shí)時(shí)掃描目標(biāo)對象并且通過存儲先前獲取的3D數(shù)據(jù)虛擬掃描目標(biāo)對象。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種通過使用3D超聲數(shù)據(jù)來顯示目標(biāo)對象的設(shè)備，該設(shè)備包括用于執(zhí)行掃描轉(zhuǎn)換以便將3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為在顯示裝置屏幕上顯示的直角坐標(biāo)的掃描轉(zhuǎn)換單元；和用于呈現(xiàn)多個(gè)剖面圖像的呈現(xiàn)單元，這些剖面圖像基于被掃描轉(zhuǎn)換的3D數(shù)據(jù)且平行于參考剖面。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種通過使用3D超聲數(shù)據(jù)來顯示目標(biāo)對象的方法，該方法包括下述步驟在幾何查找表存儲單元中存儲和顯示裝置屏幕的直角坐標(biāo)匹配的系數(shù)以顯示目標(biāo)對象的3D圖像，并存儲運(yùn)算的運(yùn)算結(jié)果值以便將直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為圓錐坐標(biāo)；從接口裝置中接收參考剖面信息，從探頭或3D數(shù)據(jù)存儲裝置中接收目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)，并確定屏幕上顯示基于目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)的超聲圖像的當(dāng)前顯示區(qū)域是否和上一個(gè)顯示區(qū)域不同；當(dāng)顯示區(qū)域發(fā)生變化時(shí)，計(jì)算顯示區(qū)域以便在屏幕上顯示圖像；通過從幾何查找表存儲單元中檢索運(yùn)算結(jié)果值來掃描轉(zhuǎn)換目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)，以便將直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為和所計(jì)算的顯示區(qū)域?qū)?yīng)的圓錐坐標(biāo)；和呈現(xiàn)基于被掃描轉(zhuǎn)換的3D數(shù)據(jù)的多剖面圖像，其中所述多剖面圖像在與參考剖面垂直的方向上與參考剖面平行。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種通過使用3D超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象的切片圖像的方法，該方法包括下述步驟設(shè)置待顯示目標(biāo)對象的參考剖面；獲取目標(biāo)對象的3D超聲數(shù)據(jù)；顯示參考剖面圖像；為了顯示所想要的斜剖面，在已顯示的參考剖面上繪制一條直線；然后通過使用反走樣(anti-aliasing)方法，顯示沿上述直線取得的與參考剖面垂直的所想要的斜剖面。
根據(jù)一下結(jié)合附圖給出的優(yōu)選實(shí)施例的描述，本發(fā)明上述及其他目的和特征是顯而易見的，其中 圖1顯示了根據(jù)傳統(tǒng)3D超聲診斷裝置的目標(biāo)對象3D超聲圖像的照片； 圖2A到2C示意性地顯示了用作圖1中圖像的參考剖面的剖面A、B和C； 圖3A是顯示了根據(jù)本發(fā)明的超聲診斷系統(tǒng)的示意圖； 圖3B是描述了根據(jù)本發(fā)明的呈現(xiàn)裝置的框圖，該裝置包含在圖3A中的超聲診斷系統(tǒng)的主體中； 圖4A到4C是顯示了根據(jù)本發(fā)明使用的直角坐標(biāo)和圓錐坐標(biāo)之間的關(guān)系的圖； 圖5是展示根據(jù)本發(fā)明顯示的多剖面圖像的照片； 圖6是解釋了根據(jù)本發(fā)明的斜剖面的顯示的流程圖； 圖7A到7D是顯示根據(jù)本發(fā)明的位于每一個(gè)參考剖面上的剖面表示直線的示意圖； 圖8A到8D顯示了在圖7A到7D的剖面中產(chǎn)生走樣的情況的示意圖； 圖9展示了當(dāng)根據(jù)本發(fā)明在參考剖面上表示直線時(shí)，用于顯示所想要的斜剖面的圖像的呈現(xiàn)順序；和 圖10A到10C是顯示根據(jù)本發(fā)明的斜剖面的圖像的照片。
具體實(shí)施例方式 I.實(shí)時(shí)多剖面圖像
圖3A是說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)時(shí)超聲診斷系統(tǒng)300的圖。
如圖3A所示，實(shí)時(shí)超聲診斷系統(tǒng)300包括探頭301、顯示裝置303和主體302。探頭301用于獲取待顯示目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)。機(jī)械掃描處理過程(通過移動機(jī)械臂或旋轉(zhuǎn)步進(jìn)馬達(dá)進(jìn)行掃描)或免手動處理過程(通過用戶的手進(jìn)行掃描)可以被應(yīng)用到探頭301上。顯示裝置303(例如，監(jiān)視器)用于顯示從探頭301獲取的數(shù)據(jù)。在這里應(yīng)當(dāng)注意只要顯示裝置能夠顯示根據(jù)本發(fā)明的3D圖像，任何類型的顯示裝置都可以使用。主體302處理從探頭301獲取的、要被顯示在顯示裝置303的顯示區(qū)域上的3D數(shù)據(jù)。然后，在用于3D超聲診斷系統(tǒng)的呈現(xiàn)裝置中執(zhí)行數(shù)據(jù)處理，該3D超聲診斷系統(tǒng)包括在主體302中。下面將描述用于3D超聲診斷系統(tǒng)的呈現(xiàn)裝置。
圖3B是說明根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的用于3D超聲診斷系統(tǒng)的呈現(xiàn)裝置310的框圖。如圖3B所示，用于3D超聲診斷系統(tǒng)300的呈現(xiàn)裝置310包括接口裝置318、確定單元312、顯示區(qū)域計(jì)算單元313、掃描轉(zhuǎn)換單元314、幾何查找表存儲單元311、呈現(xiàn)查找表存儲單元315、呈現(xiàn)單元316和數(shù)據(jù)存儲裝置317。
配置用于實(shí)時(shí)3D超聲診斷系統(tǒng)的呈現(xiàn)裝置310的每一個(gè)元件都將在下面詳細(xì)描述。
接口裝置318接收由用戶輸入或自動設(shè)置的視圖操作命令。視圖操作命令實(shí)質(zhì)上控制如何顯示和處理從探頭301獲取的3D數(shù)據(jù)，然后在恰當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換命令后輸出。視圖操作命令可以包括涉及待顯示目標(biāo)對象的參考剖面、屏幕布局、顯示區(qū)域等的命令。下面將針對上述命令描述接口裝置318的操作。
接口裝置318接收來自用戶的參考剖面信息，然后輸出命令，以使得在與參考剖面垂直的方向上顯示多個(gè)平行于參考剖面的目標(biāo)對象的剖面。由用戶從和剖面A、B和C對應(yīng)的剖面之一中選擇性地確定參考剖面。
接著，接口裝置318接收來自用戶的屏幕布局信息，然后輸出命令，以使得根據(jù)所述信息顯示剖面圖像。屏幕布局是用于表示在顯示裝置303的屏幕上顯示多少幅剖面圖像的配置圖，屏幕布局能夠根據(jù)待顯示目標(biāo)對象的剖面圖像數(shù)目被自動確定?？蛇x擇的布局有1×1(在顯示裝置的水平方向上有一個(gè)剖面圖像且在顯示裝置的垂直方向上有一個(gè)剖面圖像)、2×1、2×2、3×2、4×3、6×4等。
最后，接口裝置318接收來自用戶的顯示區(qū)域信息并輸出命令，以使得只有和顯示區(qū)域?qū)?yīng)的圖像被顯示在顯示裝置的屏幕上。顯示區(qū)域表示在顯示裝置的屏幕上的待顯示目標(biāo)對象的圖像大小，顯示區(qū)域能夠在顯示裝置303上直接設(shè)置或由用戶通過鼠標(biāo)或類似裝置輸入坐標(biāo)來設(shè)置。根據(jù)上述配置，因?yàn)椴恍枰c實(shí)際上上不顯示的區(qū)域?qū)?yīng)的目標(biāo)對象的3D超聲數(shù)據(jù)的掃描轉(zhuǎn)換，因而能夠改善數(shù)據(jù)處理速度。后面將給出詳細(xì)描述。
確定單元312確定是否是從探頭接收目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)?；蛘?，基于來自接口裝置318的顯示區(qū)域信息，根據(jù)顯示區(qū)域信息改變3D數(shù)據(jù)存儲裝置317。尤其是，如果需要一旦探頭獲取目標(biāo)對象數(shù)據(jù)就必須實(shí)時(shí)顯示目標(biāo)對象的當(dāng)前圖像，則要從探頭301接收3D數(shù)據(jù)。如果需要通過使用以前存儲的數(shù)據(jù)執(zhí)行虛擬掃描，就要從數(shù)據(jù)存儲裝置317接收目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)，這將在后面詳細(xì)說明。
當(dāng)用戶擴(kuò)大顯示區(qū)域或被顯示的3D圖像發(fā)生旋轉(zhuǎn)、移動或擴(kuò)展時(shí)，顯示區(qū)域發(fā)生變化。即使當(dāng)目標(biāo)對象被第一次掃描時(shí)顯示區(qū)域沒有發(fā)生變化，仍能夠確定顯示區(qū)域可以被改變。如圖3B所示，當(dāng)顯示區(qū)域發(fā)生變化時(shí)，確定單元312將涉及目標(biāo)對象和顯示區(qū)域的3D數(shù)據(jù)的信息輸出到顯示區(qū)域計(jì)算單元313。當(dāng)顯示區(qū)域沒有發(fā)生變化時(shí)，確定單元312將涉及目標(biāo)對象和顯示區(qū)域的3D數(shù)據(jù)的信息輸出到呈現(xiàn)查找表存儲單元315。輸出到呈現(xiàn)查找表存儲單元315的情況將在后面描述。
顯示區(qū)域計(jì)算單元313計(jì)算在被顯示區(qū)域中的x、y和z的直角坐標(biāo)，在該被顯示區(qū)域中，實(shí)際上顯示作為圖1中描述的視圖101的超聲圖像102到105。無需任何特別的處理，顯示區(qū)域計(jì)算單元313輸出通過確定單元312接收的目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)。
掃描轉(zhuǎn)換單元314接收目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)和在顯示區(qū)域計(jì)算單元313中計(jì)算的x、y、z的直角坐標(biāo)。然后該單元基于x、y、z的直角坐標(biāo)將直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)(掃描轉(zhuǎn)換)。轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的原因是從探頭301接收的3D超聲數(shù)據(jù)不是以直角坐標(biāo)為基礎(chǔ)，而是以圓錐坐標(biāo)為基礎(chǔ)。在顯示裝置上顯示的顯示區(qū)域以直角坐標(biāo)為基礎(chǔ)。為了執(zhí)行掃描轉(zhuǎn)換，復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算(例如反正切運(yùn)算)應(yīng)當(dāng)被執(zhí)行。只要目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)被接收，如果反正切運(yùn)算被執(zhí)行，就需要很長的運(yùn)算時(shí)間。因而，目標(biāo)對象不能被實(shí)時(shí)顯示。
為了解決上述問題，產(chǎn)生幾何查找表，幾何查找表存儲和屏幕的3D直角坐標(biāo)匹配的系數(shù)，并存儲和3D數(shù)據(jù)的每一個(gè)系數(shù)對應(yīng)的反正切運(yùn)算結(jié)果值。幾何查找表被存儲在幾何查找表存儲單元311中。根據(jù)上述配置，對于3D呈現(xiàn)處理過程，顯示區(qū)域的直角坐標(biāo)能夠被快速掃描轉(zhuǎn)換為目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)。這就使得目標(biāo)對象的圖像能夠被實(shí)時(shí)顯示。
在下文中將描述產(chǎn)生幾何查找表的處理過程。根據(jù)本發(fā)明，通常應(yīng)當(dāng)在從探頭301接收目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)之前產(chǎn)生幾何查找表。
圖4A是顯示了圓錐坐標(biāo)和直角坐標(biāo)之間的關(guān)系的圖。圖4B是說明了圖4A中顯示的Y-Z直角坐標(biāo)中的任意3D數(shù)據(jù)的圖。圖4C是說明了圖4A中顯示的X-R直角坐標(biāo)中的任意3D數(shù)據(jù)的圖。X、Y和Z軸配置成3D直角坐標(biāo)，在其中能夠顯示目標(biāo)對象的圖像。R軸是垂直于X軸的一條軸，從其中的一部分獲取3D超聲圖像。
能夠從下列方程中獲取正確的圓錐坐標(biāo)(β，σ，r)，要從3D數(shù)據(jù)的直角坐標(biāo)掃描轉(zhuǎn)換過來的3D數(shù)據(jù)位于所述圓錐坐標(biāo)中。<math> <mrow> <mi>R</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <msup> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>z</mi> <mn>2</mn> </msup> </msqrt> <mo>-</mo> <msup> <mi>a</mi> <mn>2</mn> </msup> </mrow> </math> <math> <mrow> <mi>β</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>π</mi> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>ta</mi> <msup> <mi>n</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mi>σ</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mi>π</mi> <mn>2</mn> </mfrac> <mo>+</mo> <mi>ta</mi> <msup> <mi>n</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>x</mi> <mi>R</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mi>r</mi> <mo>=</mo> <msqrt> <msup> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>+</mo> <msup> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msup> </msqrt> <mo>-</mo> <msup> <mi>b</mi> <mn>2</mn> </msup> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>1</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math>
其中，β表示和探頭中步進(jìn)馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)角度范圍對應(yīng)的掃描視角，在0°到180°之間變動；σ表示探頭視角，其和從探頭301掃描得到的2D圖像的寬度角范圍(width angle range)對應(yīng)，在0°到180°之間變動；r表示從獲取超聲圖像的部分到任意3D數(shù)據(jù)的距離；a表示從掃描視角的角頂點(diǎn)到探頭視角的角頂點(diǎn)的距離；b表示從探頭視角的角頂點(diǎn)到獲取超聲圖像的部分的距離。此外，x、y和z表示X軸、Y軸和Z軸的所有值。
為了從方程1中獲取β和σ的圓錐坐標(biāo)，首先需要執(zhí)行<math> <mrow> <msup> <mi>tan</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>y</mi> <mi>z</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 和<math> <mrow> <msup> <mi>tan</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>x</mi> <mi>R</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 的反正切運(yùn)算。反正切方程中的x、y和z被設(shè)置為和顯示裝置屏幕的直角坐標(biāo)對應(yīng)的值。如方程1所示，從x、y、z計(jì)算R。在下面的表1A和1B中顯示了R和r的計(jì)算。通過執(zhí)行對于Y軸上存在的任意4個(gè)y值和Z軸上存在的任意4個(gè)z值的并行處理而獲取R之后，通過執(zhí)行對于X軸上任意4個(gè)z值和r的并行處理來計(jì)算r。當(dāng)通過(上述)并行處理來處理x、y和z時(shí)，3D數(shù)據(jù)的掃描轉(zhuǎn)換速度可被改善。
[表1A]m1＝[y4，y3，y2，y1]將y輸入給m1m5＝m1×[y4，y3，y2，y1]m5是y的平方m2＝[z4，z3，z2，z1]將z輸入給m2m6＝m2×[z4，z3，z2，z1]m6是z的平方m7＝m5+m6m7等于y2+z2m3＝sqrt(m7)m3是y2+z2的平方根m8＝m3-am8是[R4，R3，R2，R1] [表1B]m0＝[x4，x3，x2，x1]將x輸入給m0m4＝m0×[x4，x3，x2，x1]m4是x的平方m5＝[R4，R3，R2，R1]將R輸入給m5m5＝m5×[R4，R3，R2，R1]m5是R的平方m9＝m4+m5m9等于x2+R2m10＝sqrt(m9)m10是x2+R2的平方根m11＝m10-bm11是[r4，r3，r2，r1]
如上所述，根據(jù)x、y、z值和與之對應(yīng)的R值計(jì)算<math> <mrow> <msup> <mi>tan</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>y</mi> <mi>z</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 和<math> <mrow> <msup> <mi>tan</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <mi>x</mi> <mi>R</mi> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 的反正切運(yùn)算。在將與
和
對應(yīng)的系數(shù)提供給反正切運(yùn)算的計(jì)算結(jié)果值時(shí)，生成了幾何查找表。幾何查找表包括 表示<math> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>z</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msub> <msub> <mi>z</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mo>.</mo> <mo>.</mo> <mo>.</mo> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>y</mi> <mi>n</mi> </msub> <msub> <mi>z</mi> <mi>n</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 的系數(shù)；<math> <mrow> <msup> <mi>tan</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>y</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>z</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mi>ta</mi> <msup> <mi>n</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </msub> <msub> <mi>z</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mo>.</mo> <mo>.</mo> <mo>.</mo> <mo>,</mo> <mi>ta</mi> <msup> <mi>n</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>y</mi> <mi>n</mi> </msub> <msub> <mi>z</mi> <mi>n</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 的角度； 表示<math> <mrow> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>x</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mo>.</mo> <mo>.</mo> <mo>.</mo> <mo>,</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>x</mi> <mi>n</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>n</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 的系數(shù)；和<math> <mrow> <msup> <mi>tan</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>x</mi> <mn>1</mn> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mn>1</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <msup> <mi>tan</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mn>2</mn> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> <mo>,</mo> <mo>.</mo> <mo>.</mo> <mo>.</mo> <mo>,</mo> <mi>ta</mi> <msup> <mi>n</mi> <mrow> <mo>-</mo> <mn>1</mn> </mrow> </msup> <mrow> <mo>(</mo> <mfrac> <msub> <mi>x</mi> <mi>n</mi> </msub> <msub> <mi>R</mi> <mi>n</mi> </msub> </mfrac> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> </math> 的角度；
掃描轉(zhuǎn)換單元314通過使用存儲在幾何查找表存儲單元311中的之前產(chǎn)生的幾何查找表檢索和3D圓錐坐標(biāo)匹配的系數(shù)和與所述系數(shù)對應(yīng)的反正切運(yùn)算結(jié)果值。當(dāng)所檢索到的反正切運(yùn)算結(jié)果值被應(yīng)用到方程1時(shí)，能夠獲取與坐標(biāo)(x1，y1，z1)，(x2，y2，z2)，...，(xn，yn，zn)對應(yīng)的圓錐坐標(biāo)(β1，σ1，r1)，(β2，σ2，r2)，...，(βn，σn，rn)。
然后，掃描轉(zhuǎn)換單元314將顯示區(qū)域的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)。接著，掃描轉(zhuǎn)換單元314輸出已轉(zhuǎn)換的3D數(shù)據(jù)、3D數(shù)據(jù)位于其中的圓錐坐標(biāo)和從幾何查找表存儲單元311檢索到的系數(shù)。
如上所述，掃描轉(zhuǎn)換單元314在找到目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)位于其中的圓錐坐標(biāo)后執(zhí)行掃描轉(zhuǎn)換。通過使用包含在幾何查找表存儲單元311中的反正切運(yùn)算結(jié)果值(而不是直接執(zhí)行需要花費(fèi)長時(shí)間的反正切運(yùn)算)執(zhí)行對之前設(shè)置的x，y，z和R的并行處理能夠完成上述過程。因而，將顯示區(qū)域的直角坐標(biāo)掃描轉(zhuǎn)換為目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)的速度能夠被改善。
如果確定單元312確定顯示區(qū)域已發(fā)生變化，呈現(xiàn)查找表存儲單元315從掃描轉(zhuǎn)換單元314接收數(shù)據(jù)(并從確定單元312接收數(shù)據(jù))。在從掃描轉(zhuǎn)換單元314接收數(shù)據(jù)的情況下，與3D數(shù)據(jù)對應(yīng)的系數(shù)和圓錐坐標(biāo)被接收。然后，產(chǎn)生并存儲包括所接收的系數(shù)和圓錐坐標(biāo)的呈現(xiàn)查找表。此后，輸出已掃描轉(zhuǎn)換的3D數(shù)據(jù)。產(chǎn)生和存儲呈現(xiàn)查找表的原因如下。當(dāng)顯示沒有發(fā)生變化時(shí)，由于顯示區(qū)域的直角坐標(biāo)被掃描轉(zhuǎn)換為圓錐坐標(biāo)，如果前面已存儲了掃描轉(zhuǎn)換結(jié)果值(而不是再次執(zhí)行同樣的掃描轉(zhuǎn)換)，則能夠改善超聲診斷系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度。
與此同時(shí)，在由于顯示區(qū)域沒有發(fā)生變化而從確定單元312接收目標(biāo)對象3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)的情況下，將檢索與上一個(gè)顯示區(qū)域?qū)?yīng)的直角坐標(biāo)。然后，輸出與所述直角坐標(biāo)對應(yīng)的3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)。
更具體地說，當(dāng)顯示區(qū)域沒有發(fā)生變化時(shí)，從顯示區(qū)域直角坐標(biāo)的掃描轉(zhuǎn)換得來的新目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)同樣位于上一個(gè)目標(biāo)對象顯示區(qū)域的直角坐標(biāo)中。例如，由于位于圓錐坐標(biāo)(βn，σn，rn)中的第一個(gè)目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)和位于圓錐坐標(biāo)(βn，σn，rn)中的第二個(gè)目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)是從顯示區(qū)域的相同的直角坐標(biāo)值(xn，yn，zn)掃描轉(zhuǎn)換而來的(即使目標(biāo)對象發(fā)生變化)，那么和3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)匹配的系數(shù)彼此完全相同。因此，不需要將所述第二個(gè)對象的3D數(shù)據(jù)通過顯示區(qū)域計(jì)算單元313和掃描轉(zhuǎn)換單元314。
另一方面，頻繁改變顯示區(qū)域的操作(例如所顯示圖像的連續(xù)移動或放大)能夠被執(zhí)行。因?yàn)槊看魏蜕伞⒋鎯Τ尸F(xiàn)查找表一起執(zhí)行掃描轉(zhuǎn)換可能會給系統(tǒng)更多的負(fù)載，因此能夠在呈現(xiàn)查找表存儲單元315中不產(chǎn)生呈現(xiàn)查找表的情況下，從掃描轉(zhuǎn)換單元314和呈現(xiàn)單元316發(fā)送數(shù)據(jù)。
通過使用從呈現(xiàn)查找表存儲單元315和掃描轉(zhuǎn)換單元314接收的目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)單元316呈現(xiàn)和通過接口裝置318選擇的數(shù)目相同的布局。通過將接收到的3D數(shù)據(jù)投影到顯示區(qū)域的3D坐標(biāo)上，呈現(xiàn)單元316顯示目標(biāo)對象的多剖面圖像。如果因?yàn)椴季值钠拭鏀?shù)目過多而使圖像超出一個(gè)屏幕，則可以通過窗口滾動功能或類似功能顯示下一個(gè)剖面的圖像。所述多剖面是在和參考剖面垂直的方向上與參考剖面平行的目標(biāo)對象的多個(gè)剖面。呈現(xiàn)3D數(shù)據(jù)的處理過程被執(zhí)行，呈現(xiàn)3D數(shù)據(jù)的過程和通常使用的直接體呈現(xiàn)處理過程相同。因此，這里不再進(jìn)行詳細(xì)說明。
在顯示中，能夠根據(jù)到參考剖面的距離顯示多剖面。如果需要，能夠根據(jù)到目標(biāo)對象表面的絕對深度顯示多剖面。用戶也能夠通過接口裝置調(diào)節(jié)剖面間的距離。這就使得能夠通過在更加細(xì)小的深度上顯示剖面圖像來進(jìn)行診斷。
圖5是展示在呈現(xiàn)過程執(zhí)行完畢之后顯示的多剖面的超聲圖像的照片。圖5中的A、B、C分別表示剖面A、B、C的參考剖面。通過由用戶選擇其中的一個(gè)參考剖面來改變所顯示圖像。同時(shí)，用于處理所顯示圖像的各種視圖操作命令被表示在圖的底部。用戶通過使用視圖操作命令能夠放大/縮小、刪除或移動所顯示圖像(和在Windows的pictureplate中編輯圖像類似)。
通過移動探頭，用戶能夠找到所想要的展示所顯示的多剖面圖像的圖像。當(dāng)上述數(shù)據(jù)處理被重復(fù)執(zhí)行時(shí)，目標(biāo)對象的剖面圖像被實(shí)時(shí)顯示。當(dāng)找到所想要的圖像時(shí)，實(shí)時(shí)狀態(tài)被中止并且3D數(shù)據(jù)被存儲在數(shù)據(jù)存儲裝置317中。因此，即使此后目標(biāo)對象不再存在，通過使用所存儲的數(shù)據(jù)，目標(biāo)對象能夠被虛擬掃描。
在虛擬地執(zhí)行掃描處理過程的情況下，確定單元312從3D數(shù)據(jù)存儲裝置317接收目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)。如果要求通過實(shí)時(shí)獲取目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)來顯示目標(biāo)圖像地當(dāng)前剖面圖像，則確定單元312從探頭301接收目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)。如果要求通過使用先前存儲的數(shù)據(jù)來虛擬地掃描目標(biāo)對象，則目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)從3D數(shù)據(jù)存儲裝置317中接收。
3D數(shù)據(jù)存儲裝置317可以包括各種易失性存儲裝置和/或非易失性存儲裝置。非易失性存儲裝置可以包括只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PROM)、電可編程只讀存儲器(EPROM)和電可擦寫可編程只讀存儲器。易失性存儲裝置可以包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)、同步RAM(SRAM)、動態(tài)RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、兩倍數(shù)據(jù)速率SDRAM(DDR SDRAM)和直接RAM總線(DRRAM)。3D數(shù)據(jù)存儲裝置317也可以包括例如磁盤驅(qū)動器、軟盤驅(qū)動器、磁帶機(jī)、Zip驅(qū)動器、閃存卡、記憶棒、光盤ROM(CD-ROM)、可記錄CD驅(qū)動器(CD-R)、可重寫CD驅(qū)動器(CD-RW驅(qū)動器)、數(shù)字通用ROM驅(qū)動器(DVD ROM)或類似裝置之類的存儲裝置。但是，存儲裝置不只限于上面提到的存儲裝置。
通過使用所存儲的3D數(shù)據(jù)(也就是通過虛擬掃描)，用戶能夠顯示多剖面圖像。因?yàn)閷?D數(shù)據(jù)存儲裝置317接收到的目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)的處理程序和對從探頭接收到的目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)的處理程序相同，這里就不再進(jìn)行詳細(xì)說明。
當(dāng)通過3D數(shù)據(jù)存儲裝置317接收目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)時(shí)，不要求待顯示的布局的數(shù)目和在獲取3D數(shù)據(jù)的過程中所使用的布局的數(shù)目相同。此外，布局的數(shù)目意味著用戶希望看到的剖面的數(shù)目。因此，如果用戶打算從所存儲的數(shù)據(jù)中看到不同剖面或不同深度的圖像，可以通過使用內(nèi)插或類似措施來產(chǎn)生并呈現(xiàn)所需數(shù)據(jù)。
后面將要描述的斜剖面視圖能夠被應(yīng)用到所顯示圖像上。通過存儲最終結(jié)果，所述數(shù)據(jù)能夠被用于下一個(gè)操作。
同樣，當(dāng)用戶移動、放大/縮小和旋轉(zhuǎn)所顯示圖像或改變顯示區(qū)域時(shí)，通過觀察變化的超聲圖像能夠獲得用于目標(biāo)對象的臨床信息。
在沒有執(zhí)行用于改善處理速度的處理過程(如圖3B所示)的情況下，通過圖像處理技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)多剖面圖像的移動、放大或縮小。
根據(jù)上述處理，當(dāng)顯示目標(biāo)對象時(shí)，大致獲得以下4個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
第一，當(dāng)目標(biāo)對象是動態(tài)對象(例如心臟，血流或類似對象)時(shí)，通過使用多剖面圖像，用戶能夠立刻實(shí)時(shí)識別一組代表在每一個(gè)掃描方向上的不同位置的剖面圖像。這就能夠快速且準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)診斷。
第二，用戶能夠更準(zhǔn)確地確定被顯示部分是否和所想要的數(shù)據(jù)對應(yīng)。超聲診斷系統(tǒng)借助手部的移動來移動探頭，從而掃描目標(biāo)對象。由于手部的移動，可能導(dǎo)致掃描不正確的位置。但是，根據(jù)本發(fā)明，通過實(shí)時(shí)多剖面圖像，用戶能夠識別出所想要的圖像，并且通過存儲所想要的體數(shù)據(jù)、再通過對靜態(tài)的多剖面圖像進(jìn)行各種圖像處理，用戶能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行診斷。
第三，因?yàn)閽呙璧玫降臄?shù)據(jù)被存儲在3D數(shù)據(jù)存儲裝置中，即使目標(biāo)對象不存在，多剖面視圖能夠像目標(biāo)對象存在一樣被顯示，并且斜剖面視圖能夠被顯示。
最后，操作人員能夠?qū)Ρ伙@示圖像執(zhí)行各種圖像處理和斜剖面視圖功能。這就能夠更加自由地顯示所想要的圖像。
II.斜剖面圖像
因?yàn)閭鹘y(tǒng)的3D超聲診斷系統(tǒng)顯示剖面A、剖面B和剖面C(如圖1所示這些剖面在特定位置垂直剖切3D數(shù)據(jù)的圖像)并通過旋轉(zhuǎn)所顯示剖面來展示任意剖面，因而不能自由地顯示用戶想要看到的剖面。此外，如果根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在每一個(gè)位置上旋轉(zhuǎn)剖面，將很難知道當(dāng)前剖面的位置而且也難以發(fā)現(xiàn)所想要的剖面。因此，本發(fā)明提供能夠使用戶在參考剖面的圖像中直接看到所想要的剖面的斜剖面視圖功能。
根據(jù)本發(fā)明，用戶在參考剖面上繪制任意一條直線或曲線。然后，根據(jù)本發(fā)明的斜剖面圖像顯示方法，從所繪制的直線或曲線處沿與參考剖面垂直的方向延伸的平面或曲面將被最終顯示。
下面將根據(jù)圖6對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。
首先，當(dāng)用戶使用和上述用于展示目標(biāo)對象的多剖面圖像相同的方法來顯示實(shí)時(shí)多剖面圖像(例如目標(biāo)對象的剖面A、剖面B或剖面C)之后，在步驟601中選擇所述剖面中的一個(gè)作為參考剖面。當(dāng)然，可以通過使用傳統(tǒng)3D數(shù)據(jù)獲取方法(不是上面的實(shí)時(shí)方法)和已經(jīng)存儲在存儲媒介中的3D數(shù)據(jù)來顯示可選擇的剖面圖像。
然后，在步驟602中用戶確定用直線(線模式)或曲線(輪廓模式)來表示所述任意線。在直線和曲線中選擇一個(gè)的原因是反走樣方法依每一種線而不同。
例如，在步驟603中，如果用戶根據(jù)所選擇的模式按壓計(jì)算機(jī)的鼠標(biāo)按鍵以在參考剖面上繪制任意線，則與此同時(shí)鼠標(biāo)指針的坐標(biāo)被存儲在緩存器中。根據(jù)本發(fā)明，鼠標(biāo)被用作繪制任意線的一個(gè)實(shí)例。其他的輸入裝置(例如觸摸板或類似裝置)也可以被用來代替鼠標(biāo)。
當(dāng)用戶按壓鼠標(biāo)按鍵時(shí)，如果用戶選擇的線型是直線，則線處理被執(zhí)行。如果線型是曲線，則在步驟604中處理過程將轉(zhuǎn)移到處理鼠標(biāo)移動的步驟。為了顯示直線，僅需要鼠標(biāo)的起點(diǎn)坐標(biāo)和終點(diǎn)坐標(biāo)。另一方面，為了顯示曲線，需要鼠標(biāo)移動過程中的所有坐標(biāo)。因此，彼此間的處理不同。
直到鼠標(biāo)點(diǎn)擊鍵被釋放產(chǎn)生鼠標(biāo)抬起事件，代表直線的線模式一直處于待命狀態(tài)。在代表曲線的輪廓模式中，在步驟605，鼠標(biāo)移動過程中的所有坐標(biāo)被連續(xù)存儲在緩存器中(下文稱為傾斜緩存器)。
接著，當(dāng)用戶停止移動鼠標(biāo)并釋放鼠標(biāo)按鍵時(shí)，必須顯示一條用戶指出的任意分段線。
例如，根據(jù)步驟601至605，在用戶選擇剖面A作為參考剖面之后，位于被顯示的剖面A中的所想要的剖面被指出(如圖7A所示)。起點(diǎn)是用戶開始繪制線的點(diǎn)，并且終點(diǎn)是用戶結(jié)束繪制線的點(diǎn)(如圖7A所示)。如果位于剖面A中的線如上所示，則在執(zhí)行反走樣處理之后，陰影區(qū)域(如圖7A右側(cè)所示)被顯示。圖7B和7C顯示剖面B和C。圖7D顯示了通過在剖面A上繪制曲線(如圖7A所示)獲得的剖面。
因?yàn)橛捎脩衾L制的直線或曲線是在監(jiān)視器屏幕上繪制，所以這些線不是連續(xù)繪制的。此外，因?yàn)楸O(jiān)視器屏幕的圖像信息通過2維陣列的點(diǎn)表示，所以如果這些點(diǎn)的數(shù)目較少，則由于鋸齒階梯效應(yīng)，可能會導(dǎo)致線不平滑。如圖8A所示，即使用戶試圖在參考剖面的水平方向上表示一條直線，由于走樣現(xiàn)象，用戶看到的可能不是直線而是陰影區(qū)。圖8B和8C顯示了當(dāng)用戶試圖在參考剖面的垂直方向或傾斜方向繪制直線時(shí)所產(chǎn)生的走樣。用于解決上述問題的反走樣方法是一種通過添加具有背景和每個(gè)點(diǎn)之間的線的中間顏色的點(diǎn)而平滑表示圖像的圖像處理技術(shù)。根據(jù)本發(fā)明，使用一種選擇性的反走樣技術(shù)，而不是通常的反走樣技術(shù)。
選擇性的反走樣技術(shù)不對所述線的所有分段數(shù)據(jù)應(yīng)用反走樣技術(shù)，而是僅對其中依所規(guī)定的規(guī)則生成走樣的分段數(shù)據(jù)執(zhí)行反走樣技術(shù)。
根據(jù)所述線中的分段斜率，對選擇性的反走樣技術(shù)進(jìn)行分類。
如果分段斜率是d＝Δy/Δx，其中Δx＝Xmax-Xmin(Xmax是分段中的最大X坐標(biāo)且Xmin是分段中的最小X坐標(biāo))且Δy＝Y(jié)max-Ymin(Ymax是分段中的最大Y坐標(biāo)且Ymin是分段中的最小Y坐標(biāo))，則分段斜率具有下述3種情況 1)d0Δx遠(yuǎn)大于Δy； 2)d∞Δy遠(yuǎn)大于Δx；和 3)0＜d＜∞斜率存在。
在情況1)中，可能是僅存在x軸分量且像素坐標(biāo)的y值不固定。因此，當(dāng)通過每一個(gè)坐標(biāo)的上一個(gè)值比較y值時(shí)，如果比較結(jié)果彼此不同，則y坐標(biāo)可能和圖8A所示的產(chǎn)生走樣的坐標(biāo)對應(yīng)。
在情況2)中，可能是僅存在y軸分量且像素坐標(biāo)的x值不固定。因此，當(dāng)通過每一個(gè)坐標(biāo)的上一個(gè)值比較x值時(shí)，如果比較結(jié)果彼此不同，則x坐標(biāo)可能和圖8B所示的產(chǎn)生走樣的坐標(biāo)對應(yīng)。
在情況3)中，因?yàn)樾甭蚀嬖冢?dāng)分段的每一個(gè)像素坐標(biāo)位于不同位置時(shí)，可能產(chǎn)生走樣。
當(dāng)鼠標(biāo)移動停止且鼠標(biāo)點(diǎn)擊鍵被釋放時(shí)(在上述線模式中)，直線的斜率被計(jì)算，然后反走樣方法被自動設(shè)置和使用。在輪廓模式中，傾斜緩存器中的坐標(biāo)值被用作走樣數(shù)據(jù)。接著，在步驟607中，在線模式的情況下，線內(nèi)插計(jì)算被執(zhí)行以產(chǎn)生位于第一個(gè)坐標(biāo)和最后一個(gè)坐標(biāo)之間的坐標(biāo)數(shù)據(jù)。因此，通過斜率(其坐標(biāo)先前被計(jì)算為參考)來確定坐標(biāo)數(shù)據(jù)是否和走樣數(shù)據(jù)對應(yīng)，從而檢測走樣數(shù)據(jù)。內(nèi)插的坐標(biāo)被存儲在傾斜緩存器中。
然后，通過以和傾斜緩存器的坐標(biāo)數(shù)相同的次數(shù)旋轉(zhuǎn)一個(gè)循環(huán)來執(zhí)行呈現(xiàn)處理，其中之前在步驟609中存儲所述坐標(biāo)。通過在深度方向上執(zhí)行對每一個(gè)坐標(biāo)的呈現(xiàn)處理，確定這些坐標(biāo)是否是走樣坐標(biāo)。
如圖9所示，對走樣坐標(biāo)執(zhí)行反走樣方法。在每一條掃描線上執(zhí)行呈現(xiàn)處理。當(dāng)沿著走樣掃描線執(zhí)行呈現(xiàn)處理時(shí)，通過上一個(gè)掃描線值和求平均計(jì)算操作來消除走樣現(xiàn)象。上述操作被表示如下 Loop I＝D0～Dk-1 Si＝(Spi+Sci)/2 D0～Dk-1深度系數(shù) Spi第i個(gè)深度的上一個(gè)數(shù)據(jù) Sci第i個(gè)深度的當(dāng)前數(shù)據(jù) Si第i個(gè)深度的反走樣的數(shù)據(jù)
也就是說，如果坐標(biāo)是走樣坐標(biāo)，在步驟611中對深度方向上的所有數(shù)據(jù)執(zhí)行反走樣處理。在步驟612中，通過步驟609至611的數(shù)據(jù)被存儲在圖像緩存器中。在步驟613中，步驟609至612被重復(fù)執(zhí)行，重復(fù)執(zhí)行次數(shù)和傾斜緩存器的數(shù)目相同。如圖10所示，通過上述步驟，顯示目標(biāo)對象的斜剖面。
圖10A和10B展示了對于在剖面A圖像上繪制的直線和曲線的垂直方向上的剖面圖像的顯示。
如果使用斜剖面圖像，任意直線將被預(yù)先自動繪制在參考剖面圖像上。這就有可能顯示和直線垂直的剖面A的圖像。如圖10C所示，因?yàn)樯鲜鲋本€被表示在參考剖面的圖像(例如，剖面A的圖像)上，如果用戶按壓某一個(gè)鍵，圖像上的線發(fā)生旋轉(zhuǎn)并且剖面圖像被顯示在直線的垂直方向上。
根據(jù)本發(fā)明，通過大量提高執(zhí)行目標(biāo)對象的3D超聲數(shù)據(jù)的掃描轉(zhuǎn)換的速度，目標(biāo)對象能夠被實(shí)時(shí)掃描。因?yàn)榇鎯α送ㄟ^使用超聲獲取的3D信息，所以即使目標(biāo)對象不存在，通過使用所存儲的數(shù)據(jù)，使得虛擬掃描成為可能。因此，本發(fā)明對診所和治療病人的醫(yī)生有很大的幫助。
而且，可以與顯示目標(biāo)對象的唯一參考剖面的現(xiàn)有技術(shù)不同地顯示各種多剖面圖像，并且用戶能夠選擇和顯示所想要的切片圖像。因此，使用例如超聲診斷裝置之類的超聲，在診斷目標(biāo)對象的過程中極有幫助。
雖然本發(fā)明是對于本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行描述和說明的，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離僅由后附的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明廣泛的原理和教導(dǎo)的范圍的情況下，各種變化和修改都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種通過使用3維(3D)超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象的設(shè)備，包括
掃描轉(zhuǎn)換單元，用于執(zhí)行直角坐標(biāo)到3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)的掃描轉(zhuǎn)換，所述直角坐標(biāo)用于顯示裝置屏幕上的顯示；和
呈現(xiàn)單元，該單元用于呈現(xiàn)多剖面圖像，所述多剖面圖像以掃描轉(zhuǎn)換后的3D數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，且與參考剖面平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括
確定單元，用于從接口裝置接收參考剖面信息，從探頭或3D數(shù)據(jù)存儲裝置接收3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)，并確定顯示圖像的當(dāng)前顯示區(qū)域是否是從屏幕上顯示上一幅圖像的顯示區(qū)域變化而來的，其中當(dāng)前顯示區(qū)域顯示的圖像以目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)；
顯示區(qū)域計(jì)算單元，用于當(dāng)顯示區(qū)域發(fā)生變化時(shí)計(jì)算顯示區(qū)域以在屏幕上顯示圖像；和
幾何查找表存儲單元，用于存儲和屏幕直角坐標(biāo)匹配的系數(shù)以及將直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到圓錐坐標(biāo)的運(yùn)算結(jié)果值，
其中所述掃描轉(zhuǎn)換是通過檢索所述系數(shù)和運(yùn)算結(jié)果值而被執(zhí)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中在參考剖面上任意繪制一條線，以便顯示沿著該線取得的和參考剖面垂直的所想要的剖面，并且其中呈現(xiàn)單元通過反走樣方法呈現(xiàn)所想要的剖面的圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中通過檢索在所想要的剖面中的走樣部分來執(zhí)行反走樣方法。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中在超聲診斷裝置中實(shí)時(shí)顯示多剖面圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中通過接口裝置選擇用于顯示多剖面圖像的所想要的顯示布局，并且其中呈現(xiàn)單元呈現(xiàn)基于掃描轉(zhuǎn)換后的3D數(shù)據(jù)的多剖面圖像以適應(yīng)所選擇的顯示布局。
7.一種通過使用3D超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象的方法，包括以下步驟
在幾何查找表存儲單元中，存儲和顯示裝置屏幕的直角坐標(biāo)匹配的3D數(shù)據(jù)的系數(shù)以便顯示目標(biāo)對象的3D圖像，以及存儲從直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到圓錐坐標(biāo)的運(yùn)算結(jié)果值；
從接口裝置接收參考剖面的信息，從探頭或3D數(shù)據(jù)存儲單元接收目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)，并確定顯示超聲圖像的當(dāng)前顯示區(qū)域是否和屏幕上的上一個(gè)顯示區(qū)域不同，其中在當(dāng)前顯示區(qū)域中顯示的超聲圖像以目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)；
當(dāng)顯示區(qū)域發(fā)生變化時(shí)，計(jì)算顯示區(qū)域以在屏幕上顯示圖像；
通過從幾何查找表存儲單元中檢索結(jié)果值來掃描轉(zhuǎn)換目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)，以便將和所計(jì)算出的顯示區(qū)域?qū)?yīng)的直角坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)對象的3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)；和
呈現(xiàn)以掃描轉(zhuǎn)換后的3D數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的多剖面圖像，其中多剖面圖像在和參考剖面垂直的方向上平行于參考剖面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟
在參考剖面上繪制一條線用于顯示所想要的剖面；和
通過使用反走樣方法，顯示沿所述線取得的和參考剖面垂直的所想要的剖面。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括移動或編輯在屏幕上顯示的圖像的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中多剖面圖像在超聲診斷裝置中被實(shí)時(shí)顯示。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中通過接口裝置選擇用于顯示多剖面圖像的所想要的顯示布局，并且通過呈現(xiàn)基于掃描轉(zhuǎn)換后的3D數(shù)據(jù)的多剖面圖像以適應(yīng)所選擇的顯示布局來執(zhí)行呈現(xiàn)步驟。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中反走樣方法是選擇性的反走樣方法，用于檢索走樣部分并且只對走樣部分執(zhí)行反走樣方法。
13.一種通過使用3D超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象的切片圖像的方法，包括以下步驟
設(shè)置待顯示目標(biāo)對象的參考剖面；
獲取目標(biāo)對象的3D超聲數(shù)據(jù)；
顯示參考剖面圖像；
在被顯示的參考剖面上繪制一條線用于顯示所想要的剖面的線；和
通過使用反走樣方法，顯示沿所述線取得的和參考剖面垂直的所想要的剖面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中反走樣方法是選擇性的反走樣方法，用于檢索走樣部分并且只對走樣部分執(zhí)行反走樣方法。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中通過使用所繪制的線的斜率，所述選擇性的反走樣方法確定3D數(shù)據(jù)是否走樣。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中3D超聲數(shù)據(jù)被預(yù)先存儲在存儲媒介中。
全文摘要
一種使用3維(3D)超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象剖面的設(shè)備。通過改進(jìn)掃描轉(zhuǎn)換速度該設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)掃描目標(biāo)對象，并且通過存儲先前獲取的3D數(shù)據(jù)該設(shè)備能夠虛擬地掃描目標(biāo)對象。通過使用3D超聲數(shù)據(jù)顯示目標(biāo)對象的該設(shè)備包括1)掃描轉(zhuǎn)換單元，用于執(zhí)行從直角坐標(biāo)到3D數(shù)據(jù)的圓錐坐標(biāo)的掃描轉(zhuǎn)換，上述直角坐標(biāo)用于顯示裝置屏幕上的顯示，和2)呈現(xiàn)單元，用于呈現(xiàn)多剖面圖像，上述多剖面圖像以3D掃描轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)，且與參考剖面平行。
文檔編號G06T19/00GK1636521SQ20041010447
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者權(quán)義哲 申請人:株式會社美蒂森