一种图像处理设备及医疗诊断系统的制作方法

1.本实用新型涉及医疗诊断领域，特别是涉及一种图像处理设备及医疗诊断系统。


背景技术：

2.现有的医疗设备(如超声诊断设备)在医生完成诊断打图后，大都需要医生基于自身经验对图像进行分析，以判断出病变部位，并在图像上手动标注出病变部位，从而得出诊断结论。但是，这种人工分析图像的方式十分依赖医生的个人能力，对于能力不足的医生，很可能因无法及时诊断出部分早期病变而耽误患者的就诊时机。为了避免人工分析图像造成的诊断失误，通常对医疗设备进行升级改造，以使医疗设备实现自动识别图像上的病变部位，并在图像上自动标注出病变部位。但是，这种升级改造方式需对每个医疗设备进行升级改造，比较繁琐，且不适用于已经出厂的医疗设备。
3.因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域的技术人员目前需要解决的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种图像处理设备及医疗诊断系统，在接入医疗设备后便可实现图像诊断处理，从而在医疗设备不进行升级改造的情况下也能完成图像诊断处理，适用范围较广。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种图像处理设备，所述图像处理设备的架构独立于医疗设备设置，包括：
6.设有图像数据处理接口和图像传输接口的通讯模块；其中，所述图像传输接口与所述医疗设备连接；
7.分别与所述医疗设备和所述图像数据处理接口连接的信号转换模块，用于将所述医疗设备传输过来的第一图像信号转换为供核心运算模块处理的图像数据信号；
8.与所述通讯模块连接的核心运算模块，用于将所述图像数据信号进行诊断处理后转换为第二图像信号，并将所述第二图像信号通过所述图像传输接口传输至所述医疗设备。
9.优选地，所述核心运算模块包括：
10.与所述通讯模块连接的视频解码器，用于对所述图像数据信号进行解码，得到解码后的图像数据信号；
11.与所述视频解码器连接的isp芯片，用于对所述解码后的图像数据信号进行质量提升处理，得到质量提升后的图像数据信号；
12.与所述isp芯片连接的控制模块，用于将所述质量提升后的图像数据信号进行诊断处理，并将所述诊断处理后的图像数据信号转换为第二图像信号；
13.分别与所述控制模块和所述通讯模块连接的视频编码器，用于将所述第二图像信号进行编码，并将编码后的第二图像信号通过所述图像传输接口传输至所述医疗设备。
14.优选地，所述控制模块包括：
15.gpu；
16.硬件加速集群；
17.分别与所述isp芯片、所述gpu、所述硬件加速集群及所述视频编码器连接的cpu，用于在所述gpu和所述硬件加速集群的协助下，将所述质量提升后的图像数据信号进行诊断处理，并将所述诊断处理后的图像数据信号转换为第二图像信号。
18.优选地，所述硬件加速集群包括dla和/或pva。
19.优选地，所述通讯模块上还设有usb接口和/或pcie接口和/或lan接口；
20.相应的，所述核心运算模块还用于通过所述usb接口与外部设备进行信息交互；通过所述pcie接口与外部采集卡进行图像数据交互；通过所述lan接口与远程设备进行图像数据交互。
21.优选地，所述图像处理设备还包括：
22.与所述核心运算模块连接的存储器；
23.相应的，所述核心运算模块还用于将诊断处理后的图像信号存储至所述存储器中。
24.优选地，所述图像处理设备还包括：
25.分别与所述通讯模块和所述核心运算模块连接的电源模块，用于为所述通讯模块和所述核心运算模块供电。
26.优选地，所述图像处理设备和所述医疗设备之间可拆卸连接。
27.为解决上述技术问题，本实用新型还提供了一种医疗诊断系统，包括医疗设备和上述任一种图像处理设备。
28.本实用新型提供了一种图像处理设备，设备架构独立于医疗设备设置。图像处理设备包括设有图像数据处理接口和图像传输接口的通讯模块、信号转换模块及核心运算模块。信号转换模块将医疗设备传输过来的第一图像信号转换为供核心运算模块处理的图像数据信号，并通过图像数据处理接口传输至核心运算模块；核心运算模块将图像数据信号进行诊断处理后转换为第二图像信号，并将第二图像信号通过图像传输接口传输至医疗设备。可见，本申请的图像处理设备在接入医疗设备后便可实现图像诊断处理，从而在医疗设备不进行升级改造的情况下也能完成图像诊断处理，适用范围较广。
29.本实用新型还提供了一种医疗诊断系统，与上述图像处理设备具有相同的有益效果。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
31.图1为本实用新型实施例提供的一种图像处理设备的结构示意图；
32.图2为本实用新型实施例提供的一种图像处理设备的具体结构示意图；
33.图3为本实用新型实施例提供的一种xavier平台的结构示意图。
具体实施方式
34.本实用新型的核心是提供一种图像处理设备及医疗诊断系统，在接入医疗设备后便可实现图像诊断处理，从而在医疗设备不进行升级改造的情况下也能完成图像诊断处理，适用范围较广。
35.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
36.请参照图1，图1为本实用新型实施例提供的一种图像处理设备的结构示意图。
37.该图像处理设备的架构独立于医疗设备设置，包括：
38.设有图像数据处理接口和图像传输接口的通讯模块1；其中，图像传输接口与医疗设备连接；
39.分别与医疗设备和图像数据处理接口连接的信号转换模块2，用于将医疗设备传输过来的第一图像信号转换为供核心运算模块3处理的图像数据信号；
40.与通讯模块1连接的核心运算模块3，用于将图像数据信号进行诊断处理后转换为第二图像信号，并将第二图像信号通过图像传输接口传输至医疗设备。
41.具体地，考虑到医疗设备在医生完成诊断打图后有图像诊断处理的需求，以便得出诊断结论，所以本申请提供一种用于对医疗设备生成的图像进行诊断处理的图像处理设备。比如，医疗设备具体为超声诊断设备，图像处理设备具体为可自动识别超声图像上的病变部位，并可在超声图像上自动标注出病变部位，且可对超声图像上的组织或病变部位进行自动测量，比如尺寸大小的测量等的设备。需要说明的是，图像处理设备的架构独立于医疗设备设置，使图像处理设备在接入医疗设备后便可直接投入使用，从而在医疗设备不进行升级改造的情况下也能完成图像诊断处理，适用范围较广。
42.更具体地，本申请的图像处理设备包括通讯模块1、信号转换模块2及核心运算模块3，其工作原理为：
43.通讯模块1主要用于医疗设备和图像处理设备之间的信息传输，核心运算模块3主要用于对医疗设备经通讯模块1传输过来的图像进行诊断处理。考虑到医疗设备输出的图像信号无法直接被核心运算模块3运算处理，所以本申请的图像处理设备在通讯模块1和医疗设备之间设置信号转换模块2，信号转换模块2可将医疗设备传输过来的图像信号(称为第一图像信号)转换为可供核心运算模块3处理的图像数据信号。
44.相应的，通讯模块1上设有图像数据处理接口和图像传输接口，图像数据处理接口用于接收信号转换模块2转换得到的图像数据信号，图像传输接口用于后续将核心运算模块3诊断处理后得到的图像信号(称为第二图像信号)传输至医疗设备。
45.比如，图像传输接口具体为hdmi(high definition multimedia interface，高清晰度多媒体接口)接口，图像数据处理接口具体为csi(coms sensor interface，相机串行接口)接口，信号转换模块2具体为hdmi
‑
csi转换模块(如adv7482芯片)，医疗设备输出hdmi信号至hdmi
‑
csi转换模块，hdmi
‑
csi转换模块将hdmi信号转换为csi信号，供核心运算模块3处理。
46.需要说明的是，核心运算模块3对医疗设备传输过来的图像进行诊断处理的过程中所涉及的软件程序已经被公开，本申请只是将现有的软件程序添加至核心运算模块3中运用，并不涉及软件程序的改进。
47.在上述实施例的基础上：
48.请参照图2，图2为本实用新型实施例提供的一种图像处理设备的具体结构示意图。
49.作为一种可选的实施例，核心运算模块3包括：
50.与通讯模块1连接的视频解码器31，用于对图像数据信号进行解码，得到解码后的图像数据信号；
51.与视频解码器31连接的isp芯片32，用于对解码后的图像数据信号进行质量提升处理，得到质量提升后的图像数据信号；
52.与isp芯片32连接的控制模块33，用于将质量提升后的图像数据信号进行诊断处理，并将诊断处理后的图像数据信号转换为第二图像信号；
53.分别与控制模块33和通讯模块1连接的视频编码器34，用于将第二图像信号进行编码，并将编码后的第二图像信号通过图像传输接口传输至医疗设备。
54.具体地，本申请的核心运算模块3包括视频解码器31、isp(image signal processing，图像信号处理)芯片32、控制模块33及视频编码器34，其工作原理为：
55.考虑到医疗设备传输至图像处理设备的图像数据信号为编码后的图像数据信号，所以核心运算模块3在对图像数据信号进行诊断处理之前，需由视频解码器31对图像数据信号进行解码，得到解码后的图像数据信号，以供后续诊断处理。
56.与此同时，考虑到医疗设备传输至图像处理设备的图像数据信号中会掺杂一些噪声等干扰信号，所以核心运算模块3在对图像数据信号进行诊断处理之前，还由isp芯片32对解码后的图像数据信号进行质量提升处理，如降噪处理、hdr(high
‑
dynamic range，高动态光照渲染)补正处理，以得到质量提升后的图像数据信号。
57.基于此，核心运算模块3在得到质量提升后的图像数据之后，由控制模块33将质量提升后的图像数据信号进行诊断处理，得到诊断处理后的图像数据信号，并将诊断处理后的图像数据信号转换为第二图像信号。然后由视频编码器34将控制模块33转换得到的第二图像信号进行编码，并将编码后的第二图像信号通过通讯模块1的图像传输接口传输至医疗设备，供医生查看。
58.作为一种可选的实施例，控制模块33包括：
59.gpu 331；
60.硬件加速集群332；
61.分别与isp芯片32、gpu 331、硬件加速集群332及视频编码器34连接的cpu 333，用于在gpu 331和硬件加速集群332的协助下，将质量提升后的图像数据信号进行诊断处理，并将诊断处理后的图像数据信号转换为第二图像信号。
62.具体地，本申请的控制模块33包括cpu 333、gpu(graphics processing unit，图形处理器)331及硬件加速集群332，其工作原理为：
63.isp芯片32将质量提升后的图像数据信号传送至cpu 333。cpu 333在接收到质量提升后的图像数据信号之后，在gpu 331和硬件加速集群332的协助下，将质量提升后的图
像数据信号进行图像诊断处理，得到诊断处理后的图像数据信号，并将诊断处理后的图像数据信号转换为第二图像信号。
64.更具体地，本申请可设置多个cpu，形成cpu群组，且每个cpu均可包括多个cpu核及相关的缓存，如四核处理器、八核处理器。cpu通常负责执行串行工作，用于一般控制和管理，如用于硬件模块的电源管理，比如当某个硬件模块处于空闲状态时，可控制此硬件模块处于低功率模式下运行，以节约硬件模块的动态功耗。
65.同样地，本申请可设置多个gpu，形成gpu群组，且每个gpu均可包括多个gpu核及大量高速内存。gpu可用于处理较为高级的任务，如大规模并行处理的复杂任务，像计算机图像处理、视频处理等。相比于cpu，gpu在上述计算机图像和并行处理方面具有更好的性能。此外，gpu也可以协同cpu处理部分其他任务，即gpu起加速处理的作用。
66.与此同时，硬件加速集群作为除gpu之外的加速器件，其可从gpu中卸载某些特定任务，实现加速处理；也可从gpu中卸载某些任务，使gpu释放更多的gpu周期用于其他工作。
67.需要说明的是，gpu和硬件加速集群的任务分配由cpu完成，本申请可根据实际需要设计cpu的任务分配情况。
68.作为一种可选的实施例，硬件加速集群332包括dla和/或pva。
69.具体地，本申请的硬件加速集群332可包括dla(deep learning accelerator，深度学习加速器)，dla可以快速有效地对相关图像数据执行神经网络计算处理，尤其是利用cnn(convolutional neural network，卷积神经网络)处理图像数据，可实现高性能的深度学习和推理计算。此外，dla可包括一个或多个tpu(tensor processing unit，张量处理单元)，tpu是执行图像处理功能的加速器，其针对图像处理的相关任务进行了优化(如更高效的处理对象识别和检测等基本任务)，也对推理功能进行了优化。相比于cpu和gpu，dla可实现更高的性能。
70.本申请的硬件加速集群332还可包括pva(programmable vision accelerator，可编程序视觉加速器)，pva专注于与视觉相关的处理，其能够比gpu和dla更高效地处理对象识别和检测等视觉处理中的基本任务，比如先由pva将待处理图像分割成不同处理对象，再由cpu将不同处理对象分配至gpu或dla上进行后续处理。此外，pva可设置多个，每个pva均可包括但不仅限于若干个risc(reduced instruction set computer，精简指令集计算机)内核、dma(direct memory access，直接存储器访问)及矢量处理器。
71.此外，本申请的核心运算模块3可采用如图3所示的xavier平台，并在该xavier平台的基础上进行硬件改造。图3中，jtag(joint test action group，联合测试工作组)为程序调试引脚；fan_tach接入外部散热风扇上输出风扇转速信息的tach引脚，用于获取外部散热风扇的转速信息；fan_pwm输出pwm(pulse width modulation，脉冲宽度调制)信号至外部散热风扇的控制端，用于控制外部散热风扇的转速；enetphy为网卡，transformer为转换器，rj45为一种信息插座连接器；dc
‑
jack/pd接入电源，经dc
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dc(直流
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直流)模块转换后为xavier
‑
hv/mv引脚供电，在power
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button(电源开关)打开后，经pwr
‑
on ckt为modulb
‑
power
‑
on引脚供电。
72.作为一种可选的实施例，通讯模块1上还设有usb接口和/或pcie接口和/或lan接口；
73.相应的，核心运算模块3还用于通过usb接口与外部设备进行信息交互；通过pcie
接口与外部采集卡进行图像数据交互；通过lan接口与远程设备进行图像数据交互。
74.进一步地，本申请的通讯模块1上还可设有usb(universal serialbus，通用串行总线)接口(如usb3.0接口)，则图像处理设备可通过usb接口与外部设备(如医疗设备)连接，以通过usb接口与外部设备进行信息交互，如请求指令交互、安全信息交互等。
75.本申请的通讯模块1上还可设有pcie(peripheral component interconnect express，高速串行计算机扩展总线标准)接口，则图像处理设备可通过pcie接口接入用于存储图像数据的外部采集卡，以通过pcie接口与外部采集卡进行图像数据交互。
76.本申请的通讯模块1上还可设有lan(local area network，局域网)接口，则图像处理设备可通过lan接口与远程设备进行图像数据交互。
77.当然，本申请的通讯模块1上还可设有其他协议的接口，本申请在此不做特别的限定，根据实际需求而定。
78.作为一种可选的实施例，图像处理设备还包括：
79.与核心运算模块3连接的存储器4；
80.相应的，核心运算模块3还用于将诊断处理后的图像信号存储至存储器4中。
81.进一步地，本申请的图像处理设备还可包括存储器4，供核心运算模块3将诊断处理后的图像信号进行存储。
82.此外，在通讯模块1上设有usb接口时，外部usb盘可通过usb接口接入图像处理模块，以将内部存储的离线视频图像传输至图像处理模块内的核心运算模块3进行图像诊断处理。在此过程中，核心运算模块3需先将离线视频图像存储至存储器4中，然后从存储器4中读取离线视频图像进行图像诊断处理。
83.作为一种可选的实施例，图像处理设备还包括：
84.分别与通讯模块1和核心运算模块3连接的电源模块5，用于为通讯模块1和核心运算模块3供电。
85.进一步地，本申请的图像处理设备还可包括为图像处理设备供电的电源模块5，从而使图像处理设备自带电源，不必从外部接入电源。此外，电源模块5可选用但不仅限于可充电电池等供电设备。
86.更具体地，当电源模块5选用可充电的供电设备时，可由医疗设备完成此供电设备的充电操作。或者，图像处理设备也可以由医疗设备直接进行供电，本申请在此不做特别地限定，根据实际需求而定。
87.作为一种可选的实施例，图像处理设备和医疗设备之间可拆卸连接。
88.具体地，本申请的图像处理设备与医疗设备之间可拆卸连接，如二者之间可插接式连接，从而便于同一图像处理设备应用于不同医疗设备。
89.本申请还提供了一种医疗诊断系统，包括医疗设备和上述任一种图像处理设备。
90.本申请提供的医疗诊断系统的介绍请参考上述图像处理设备的实施例，本申请在此不再赘述。
91.还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那
些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
92.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。