一种用于医学光声成像的立体显示方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于医学光声成像的立体显示方法，包括：水平方向上的点阵LED面板；垂直方向上排列紧密的线阵LED面板；两块LED面板构成的三维空间，工作时内部扩散大量微小颗粒，形成光幕；相应的数据处理与控制设备。该设备成像方法包括以下步骤：提取超声传感器阵列采集到的连续截面信息，根据成像比例及线阵LED的间距进行调整；将传感器数据对应的位置映射到水平方向的点阵LED面板上，结合传感器角度衰减模型点亮相应的LED；垂直方向相应的线阵LED同步点亮，完成当前数据的显示；进行下一个数据的显示，直到三维空间显示完成。本发明充分利用人眼的视觉暂留效应，在实现立体显示的同时完成了光声图像的重建。
【专利说明】一种用于医学光声成像的立体显示方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医学及图像处理领域，特别是一种用于医学光声成像的立体显示方法。
【背景技术】
[0002]在医用成像领域，主要是通过观察二维切面或者由二维切面合成的三维立体图像实现诊断。通过对病症位置的立体成像，能够帮助医生更直观地进行观察，提高诊断效率。立体显示装置主要有两大类，其一是通过佩戴立体眼睛，根据人眼的视差在大脑中形成立体画面的显示系统；其二是通过物理光学装置让双眼看到不同的画面从而形成立体视觉效应。这两种方法都是被动式的立体显示方式，即观察者不能自主选择观察视角和距离，并且每个观察者不管处于什么位置和角度都只能看到同样的立体画面，和真实生活中的立体视觉完全不同。
[0003]现阶段常用的光声成像显示方法通常采用阵列声场延迟求和算法，该算法通过对阵列声场引入延迟，合成出聚焦波束，实现各点的成像，是目前实际使用中最为广泛的成像方式。采用延迟求和的方法进行成像时，每个点都需要经过多次的累加，实时显示时对设备的计算性能要求高。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明所要解决的技术问题是针对现有医学成像手段缺少立体成像设备的情况，基于光声成像的原理，提供一种用于医学光声成像的立体显示方法。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明公开了一种用于医学光声成像的立体显示方法，包括:
[0006]位于底部且水平方向放置的点阵LED面板，点阵LED面板垂直朝上发射高准直性的光束；
[0007]以点阵LED面板的一边为底边，且垂直于点阵LED面板放置的排列紧密的线阵LED面板，水平方向上作为线光源照亮线阵所在平面；
[0008]将两块LED面板之间三维空间进行密闭，工作时，三维空间内部扩散大量微小颗粒，形成光幕；
[0009]控制设备，用于将需要显示的实际物体与显示空间进行对应的物理映射，完成传感器数据与实际显示数据的转化，提供点阵LED面板与线阵LED面板的信号同步，在三维空间内进行医学光声成像的立体显示。
[0010]本发明中，针对控制设备，主要实现显示数据的处理，将需要显示的实际物体与显示空间进行对应的物理映射，完成传感器数据与实际显示数据的转化，提供垂直LED平面与水平LED平面的信号同步，该控制设备可以是PC挂载的板卡或者是其他相应的嵌入式设备。控制设备执行如下步骤实现在三维空间内进行医学光声成像的立体显示:
[0011]步骤一，根据待显示空间的长L、宽W、高H，所需的成像比例τ以及LED面板的三轴分辨率X_reS，Y_reS，Z_reS进行调整，确定每像素对应的实际物理尺寸ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ:
[0012]Δ X = τ *L/X_res,
[0013]ΔΥ = τ *W/Y_res,
[0014]Δ Z = τ *H/Z_res,
[0015]得到比例调整后的空间显示模型；
[0016]步骤二，根据步骤一中调整后的空间显示模型，将超声传感器阵列采集到的需要显示的实际物体的截面数据，进行下采样，合成显示数据，得到每个超声传感器数据所对应的水平面板上 LED 的坐标集 M = Imai), m(1，2),...，m(2，山 m(2，a，...，m(i； 1);...，m(i；J),...}和对应的传感器角度衰减系数 = {λ
(I, I))入(1,2)，...，入(2, I)，入(2,2)，...，入(i, I)，...，入(i，
j)，...} ?
[0017]步骤三，根据光声成像的原理，依次点亮步骤二中传感器阵列采集到的数据对应的水平LED面板像素点，实现该平面的显示；
[0018]步骤四，垂直方向相对应的线阵LED同步点亮，完成一次数据的显示；
[0019]步骤五，进行下一个数据的显示，直到整个三维空间(003)显示完成。
[0020]步骤三中，通过步骤二得到每个超声传感器数据所对应的水平面板上LED的坐标集:
[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)
}，和对应的传感器角度衰减系数:
[0022] — {入(XD，入 d，2)，...，入(l，last2)，入(2,1)，入(2,2)，...，入(2，last2)，...，入(lastl, I)，.? ?，入(lastl, last2)
}，针对每个数据建立相应的映射关系，得到查找表LUTO，i取值范围I到超声传感器阵列中传感器单元总数最大值lastl，j取值范围I至采样数最大值last2，用m(i，j0代表第i个传感器的第j个采样数据所对应的点阵LED面板上的像素点坐标集:
【权利要求】
1.一种用于医学光声成像的立体显示方法，其特征在于，包括: 位于底部且水平方向放置的点阵LED面板(001)，点阵LED面板(001)垂直朝上发射高准直性的光束； 以点阵LED面板(001)的一边为底边，且垂直于点阵LED面板(001)放置的排列紧密的线阵LED面板(002)，水平方向上作为线光源照亮线阵所在平面； 将两块LED面板之间三维空间(003)进行密闭，工作时，三维空间(003)内部扩散大量微小颗粒，形成光幕； 控制设备(004)，用于将需要显示的实际物体与显示空间进行对应的物理映射，完成传感器数据与实际显示数据的转化，提供点阵LED面板(001)与线阵LED面板(002)的信号同步，在三维空间(003)内进行医学光声成像的立体显示。
2.根据权利要求1所述的一种用于医学光声成像的立体显示方法，其特征在于，控制设备执行如下步骤实现在三维空间(003)内进行医学光声成像的立体显示: 步骤一，根据待显示空间的长L、宽W、高H，所需的成像比例τ以及LED面板的三轴分辨率X_res，Y_res，Z_res进行调整，确定每像素对应的实际物理尺寸ΛΧ、ΛΥ、ΛΖ:
Δ X = τ *L/X_res,
AY= τ *W/Y_res,
Δ Z = τ *H/Z_res, 得到比例调整后的空间显示模型； 步骤二，根据步骤一中调整后的空间显示模型，将超声传感器阵列采集到的需要显示的实际物体的截面数据，进行下采样，合成显示数据，得到每个超声传感器数据所对应的水平面板上LED的坐标集:
M = {m(1；1), m(1；2),...，m(2；1), m(2’2),...，m(i；1),...，m(i；J),...}和对应的传感器角度衰减系数 GAMMA = { λ (1，D，λ (1，2)，...，λ (2，I)，λ (2，a，...，入(i，I)，...，入(i，j)，...}; 步骤三，根据光声成像的原理，依次点亮步骤二中传感器阵列采集到的数据对应的水平LED面板像素点，实现该平面的显示； 步骤四，垂直方向相对应的线阵LED同步点亮，完成一次数据的显示； 步骤五，进行下一个数据的显示，直到整个三维空间(003)显示完成。
3.根据权利要求1所述的一种用于医学光声成像的立体显示方法，其特征在于，步骤三中，通过步骤二得到每个超声传感器数据所对应的水平面板上LED的坐标集:
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) }，和对应的传感器角度衰减系数:
ast2)}，针对每个数据建立相应的映射关系，得到查找表LUTO，i取值范围I到超声传感器阵列中传感器单元总数最大值lastl，j取值范围I至采样数最大值1&^2，用maj)代表第i个传感器的第j个采样数据所对应的点阵LED面板上的像素点坐标集:
λ aj)代表相应位置LED像素的衰减系数集合
，ki;j表示传感器采样数据涉及到的像素点数量； 当显示一个传感器数据时，从查找表LUTO中寻址对应的LED坐标集Hiaj)以及该坐标处传感器衰减系数λ aj)，相应坐标的亮度由传感器数据和对应位置的衰减系数通过相乘运算求出，工作时，水平面板上的LED根据查找表LUTO进行刷新。
4.根据权利要求1所述的一种用于医学光声成像的立体显示方法，其特征在于，对平行于点阵LED面板(001)的两个以上截面的采集数据处理后实现立体成像。
5.根据权利要求1所述的一种用于医学光声成像的立体显示方法，其特征在于，超声传感器阵列的移动速度保持恒定，该速度V由传感器阵列的采样帧率f和该方向上的最小分辨率Δ X决定，V = Δ x*f。
【文档编号】G02B27/22GK104135655SQ201410329369
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】袁杰, 张星, 朱毅, 朱维新, 袁宵, 张胜楠, 刘晓峻, 王学鼎 申请人:南京大学