CN120477816A - 一种超声宽景成像方法、装置和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种超声宽景成像方法、装置和存储介质。所述方法包括：获取探头的姿态信息；基于所述姿态信息确定所述探头的扫查面和发射面，基于所述扫查面和所述发射面确定扫查路径线和扫查法向量；接受拼接指令，基于所述扫查路径线和所述扫查法向量确定目标扫查路径，并获取所述目标扫查路径上的多帧超声图像，对相邻两帧所述超声图像进行拼接处理，生成超声宽景图像。采用本方法仅采集目标扫查路径上的超声图像进行拼接，过滤了采集的非规划路径上的超声影像，保证了输入的图像质量，从而提升了超声宽景图像的质量。

Description

一种超声宽景成像方法、装置和存储介质

技术领域

本申请涉及医学影像技术领域，特别是涉及一种超声宽景成像方法、装置和存储介质。

背景技术

超声宽景成像是一种通过拼接多幅超声图像生成大视野影像的技术，能够在医学诊断中提供更全面的病灶信息，广泛应用于医学诊断中。然而，超声宽景成像的质量受限于操作人员在扫查过程中难以保持探头的正确姿态和位置，导致相邻图像之间缺乏有效的重叠区域，进而使得影像拼接效果不佳，最终降低宽景成像的临床价值。

目前，现有技术中也提出多种解决方案来改进超声宽景成像的质量，包括通过集成扫描目标定位模块、坐标转换模块、姿态定位模块、位姿校正模块、力反馈校正模块以及机械臂和配套夹具，实现超声探头的精准定位和姿态控制。该方案虽然能够提高扫查的精确度，但其需要多种传感模块和复杂的硬件系统，导致成本较高且操作复杂，难以在普通医疗机构中普及。现有技术中还存在基于磁导航的超声宽景成像方法，即通过磁传感器绑定超声探头，实时监测探头的空间位置和姿态。虽然这种方法能够在一定程度上提高影像拼接的准确性，但其需要额外的磁导航设备，增加了系统复杂性和成本，并且可能受到磁场干扰的影响，导致测量误差。

因此，亟需一种高效、低成本且精准的超声宽景成像方法，能够在实际临床应用中简化操作流程，并满足医学诊断的需求。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种超声宽景成像方法、装置和存储介质。

一种超声宽景成像方法，所述方法包括：

获取探头的姿态信息；

基于所述姿态信息确定所述探头的扫查面和发射面，基于所述扫查面和所述发射面确定扫查路径线和扫查法向量；

接受拼接指令，基于所述扫查路径线和所述扫查法向量确定目标扫查路径，并获取所述目标扫查路径上的多帧超声图像，对相邻两帧所述超声图像进行拼接处理，生成超声宽景图像。

一种超声宽景成像装置，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取探头的姿态信息；

第一确定单元，用于基于所述姿态信息确定所述探头的扫查面和发射面，基于所述扫查面和所述发射面确定扫查路径线和扫查法向量；基于所述扫查路径线和所述扫查法向量确定目标扫查路径；

第二获取单元，用于基于接收到的拼接指令，获取所述目标扫查路径上的超声图像；

图像生成单元，用于对所述超声图像进行拼接处理，生成宽景超声图像。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述超声宽景成像方法的步骤。

本发明通过获取探头的姿态信息，基于探头姿态信息确定目标扫查路径，通过仅采集目标扫查路径上的超声图像进行拼接，过滤了采集的非规划路径上的超声影像，保证了输入的图像质量，从而提升了超声宽景图像的质量；同时，通过目标扫查路径线为用户提供了明确的扫查指引，使得扫查过程更加高效。

附图说明

图1为一个实施例中超声宽景成像方法的流程示意图；

图2为一个实施例中S106步骤的流程示意图；

图3为一个实施例中S106步骤的另一流程示意图；

图4为一个实施例中超声宽景成像方法的另一流程示意图；

图5为一个实施例中扫查场景的三维图像的示意图；

图6为一个实施例中超声宽景成像装置的结构示意图；

图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例一

本实施例提供了一种超声宽景成像方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

S102获取探头的姿态信息。

在本实施例中，探头的姿态信息包括探头在三维空间中的位置和方向信息。具体地，可以通过深度相机、传感器、陀螺仪、加速度计等装置获取探头的姿态信息，这些装置可以实时监测探头的位置坐标和角度信息。探头的姿态信息可以用一个六维向量表示，包括三个位置坐标(x,y,z)和三个旋转角度(α,β,γ)，分别表示探头在三维空间中的位置和绕三个坐标轴的旋转角度。

S104基于姿态信息确定探头的扫查面和发射面，基于扫查面和发射面确定扫查路径线和扫查法向量。

在本实施例中，根据探头的扫查方向(通常由探头轴线方向确定)，扫查面被定义为探头轴线方向所指向的平面，可以通过探头的姿态信息中的位置坐标和旋转角度计算得到。具体地，扫查面可以表示为一个平面方程：ax+by+cz+d＝0，其中，(x，y，z)表示扫查面上的任意一点在三维空间中的坐标，a、b、c是扫查面的法向量，d是平面方程的常数项。旋转角度(α₀,β₀,γ₀)用于计算探头轴线方向向量n，具体地，通过旋转矩阵或欧拉角公式，将旋转角度(α₀,β₀,γ₀)转换为方向向量n＝(a,b,c)。

在本实施例中，探头的发射面是探头上与待扫查区域接触用于发射超声波的平面(通常垂直于探头轴线)，探头轴线方向为向量n，则发射面可以表示为通过探头发射面上一点P且法向量为m的平面，其中m垂直于n；发射面可以表示为另一个平面方程：ex+fy+gz+h＝0，其中(x，y，z)表示发射面上的任意一点在三维空间中的坐标，e、f、g是发射面的法向量，h是平面方程的常数项。

在本实施例中，基于扫查面和发射面确定扫查路径线的具体方法包括：将扫查面与发射面相交的线确定为扫查路径线。扫查面和发射面都是三维空间中的平面，它们的交线可以是一条直线，这条直线就是扫查路径线。将扫查面与发射面相交的直线，确定为扫查路径线。该直线可以表示为参数方程组：x＝x₀+at,y＝y₀+bt,z＝z₀+ct，其中(x₀,y₀,z₀)是扫查面与发射面的交点，即初始位置；(a,b,c)是扫查面法向量n与发射面法向量m的叉积，即n×m，t是参数。

扫查法向量是垂直于发射面的单位向量，可以通过发射面的平面方程计算得到。具体地，如果发射面的平面方程为ex+fy+gz+h＝0，则扫查法向量为

扫查路径可以表示为一系列的姿态信息{(x₀,y₀,z₀,a,b,c,α_i,β_i,γ_i)}，其中(x₀,y₀,z₀ a,b,c)是扫查路径线对应直线方程的参数，(α_i,β_i,γ_i)是扫查法向量，即扫查路径包括扫查路径线和扫查法向量。

S106接受拼接指令，基于扫查路径线和扫查法向量确定目标扫查路径，并获取目标扫查路径上的多帧超声图像，对相邻两帧超声图像进行拼接处理，生成超声宽景图像。

在本实施例中，目标扫查路径是指探头在扫查过程中应该遵循的路径，它不仅包括探头的位置轨迹(即扫查路径线)，还包括探头在每个位置上的方向(即扫查法向量)。实际应用中，在接受拼接指令之前，会实时的获取探头的姿态信息，生成对应的扫查路径；同时探头会发射和接收超声波，获取当前的扫查图像。为了得到高质量的扫查图像，用户需要不断的移动和转动探头，此过程中探头的姿态信息也会发生变化，生成对应的扫查路径也会不断的变化。当用户确定某一时间得到的超声图像符合要求时，用户会发出拼接指令，此时的扫查路径为目标扫查路径。其中，此时的扫查路径线为目标扫查路径线，此时扫查法向量为目标法向量。即，将接受拼接指令时由扫查面和发射面确定的扫查路径线和扫查法向量作为目标扫查路径。

在本实施例中，在接收到用户的拼接指令后，超声成像设备开始沿着目标扫查路径获取超声图像。具体地，探头在目标扫查路径上移动，同时不断的发射和接收超声波，这样就得到了多帧超声图像。然后，对这些超声图像进行拼接处理，生成一张完整的超声宽景图像；拼接处理的具体方法将在后面详细描述。

在本实施例中，如图2所示，步骤S106可包括：

S11接受拼接指令后，获取每帧超声图像对应的扫查路径。

S12若获取的超声图像对应的扫查路径与目标扫查路径相匹配，则该帧对应的超声图像为目标扫查路径上的超声图像。

S13将相邻两帧目标扫查路径上的超声图像进行拼接，生成超声宽景图像。

具体地，超声成像设备会检查每一帧超声图像是否是在目标扫查路径上获取的，只有那些在目标扫查路径上获取的超声图像才会被用于拼接。这样可以确保生成的超声宽景图像的质量和准确性。其中，拼接指令可以由用户发出。

在实际扫查过程中，当前的扫查图像可能不满足要求，此时用户可能会退回重新扫查，该方法可以处理探头在扫查过程中出现的部分退回重新扫查的情况，当探头沿着目标扫查路径线往已扫查过的方向移动时，可能会在同一位置获取多帧超声图像，为了避免重复拼接，且选用重新扫查得到的图像来进行接接，需要删除前面的重复部分的图像。

为了解决上述问题，在本实施例中，如图3所示，步骤S106还包括：

S21实时获取目标扫查路径上的超声图像，对相邻两帧超声图像进行拼接处理，生成预拼接图像。

具体地，实时采集目标扫查路径上的超声图像，对相邻两帧图像中进行提取特征点(如边缘、关键点)，用于匹配；通过特征点匹配，计算两帧图像之间的变换矩阵(如平移、旋转、缩放)；将相邻两帧图像根据变换矩阵进行对齐，并进行融合处理，实时的进行拼接处理，生成预拼接图像。

S22实时获取探头的姿态信息，比较当前帧与上一帧的交点距离。

具体地，在拼接的同时，实时获取探头的姿态信息，包括位置(x,y,z)和方向(旋转角度或方向向量)。基于姿态信息，计算探头中线(即探头的中心轴线)的空间方程。基于目标扫查路径线对应的探头中线，确定目标扫查路径线与探头中线的交点，将其作为参考点，即初始交点。根据探头的当前姿态，计算当前帧对应的探头中线与目标扫查路径线的交点。

计算当前帧交点与初始交点的距离，记为d_N；计算上一帧交点与初始交点的距离，记为d_N-1。比较d_N和d_N-1：若d_N>d_N-1，说明探头正在远离初始点；若d_N<d_N-1，说明探头正在向初始点方向移动。

S23若当前帧的交点距离小于上一帧的交点距离，触发当前帧的交点距离依次与前面帧的交点距离比较，直至当前帧的交点距离大于某一帧的交点距离时停止比较。

超声成像设备在比较当前帧的交点距离与上一帧的交点距离过程中，若检测到当前帧的交点距离d_N大于上一帧的交点距离d_N-1，说明探头正在远离初始点；若检测到当前帧的交点距离d_N小于上一帧的交点距离d_N-1，说明探头正在向初始点方向移动，存在退回重新扫查的情况，可能用户对当前扫查图像不满意，重新再扫一次，此时，就会从预拼接图像中依次读取前面帧的交点距离(如d_N-2、d_N-3、d_N-1…d₁)，并与当前帧的交点距离d_N进行比较。当前帧的交点距离d_N大于前面某一帧的交点距离d_N-M，则停止比较，并记录该帧的位置。如果当前帧的交点距离d_N小于前面某一帧的交点距离d_N-M，则继续比较下一帧的交点距离d_N-M-1，直至找到满足条件的帧或遍历完所有前面帧，其中N，M均为整数，且N>M。通过该过程，可以确定探头在目标扫查路径上重新扫查的位置，从而避免重复拼接同一位置的多帧图像。

S24删除预拼接图像上交点距离大于当前帧的交点距离的帧对应的超声图像。

通过比较当前帧的交点距离与预拼接图像中各帧的交点距离，识别出交点距离比当前帧的交点距离大的帧，从预拼接图像中删除这些帧对应的超声图像，以避免重复拼接或预拼接图像上不满意的图像。继续进行相邻帧超声图像的拼接处理，更新预拼接图像。

S25基于预拼接图像得到超声宽景图像。

继续上述过程，更新预拼接图像，直至拼接完成，得到超声宽景图像。

在本实施例中，步骤S106中的拼接处理包括将相邻两帧超声图像进行特征匹配确定匹配点，基于匹配点确定仿射变换矩阵，利用仿射变换矩阵将目标扫查路径上的超声图像投射到同一坐标系，并通过线性融合方式进行融合。

其中，特征匹配是指在相邻两帧超声图像中找到对应的特征点，这些特征点通常是图像中的显著特征，如边缘、角点等。具体地，可以使用SIFT(Scale-Invariant FeatureTransform)或SURF(Speeded Up Robust Features)等算法提取图像特征点，然后使用RANSAC(Random Sample Consensus)算法进行特征匹配，找到两帧图像中的匹配点。基于匹配点确定仿射变换矩阵是指根据两帧图像中的匹配点计算出一个变换矩阵，这个矩阵可以将一帧图像变换到另一帧图像的坐标系中。仿射变换矩阵可以是一个3×3的矩阵，可以表示平移、旋转、缩放等变换。具体地，假设在相邻两帧图像中找到了n对匹配点{(x_i,y_i),(x_i',y_i')}，i＝1,2,...,n，n为整数，则仿射变换矩阵A可以通过解下面的方程组得到：

[x_i'y_i'1]^T＝A*[x_i y_i 1]^T，i＝1,2,...,n

利用仿射变换矩阵将目标扫查路径上的超声图像投射到同一个坐标系中，即使用计算得到的仿射变换矩阵将每一帧超声图像变换到同一个坐标系(即宽景图像坐标系)中。这样，所有的超声图像就可以在同一个坐标系中进行拼接。

通过线性融合方式进行融合，具体可以是在拼接区域，相邻两帧图像的像素值按照一定的权重进行加权平均，从而实现平滑过渡。具体地，可以使用如下公式计算拼接区域的像素值：

I(x,y)＝w₁*I₁(x,y)+w₂*I₂(x,y)

其中，I(x,y)是拼接图像在点(x,y)处的像素值，I₁(x,y)和I₂(x,y)分别是相邻两帧原始图像在点(x,y)处的像素值，w₁和w₂是权重，满足w₁+w₂＝1。权重可以根据点(x,y)在拼接区域中的位置确定，使得在拼接区域的边缘处，一帧图像的权重为1，另一帧图像的权重为0；在拼接区域的中间，两帧图像的权重都为0.5。

拼接生成超声宽景图像后，如图4所示，本实施例还包括步骤S108，利用光束平差法优化超声宽景图像。

光束平差法是一种用于优化三维重建结果的方法，可以优化每一帧超声图像的位置和方向，使得拼接后的宽景图像更加准确。

具体地，光束平差法的目标函数是最小化重投影误差的平方和：

minΣ||X_ij-P(X_i,C_j)||2

其中，X_ij是第j帧图像中第i个特征点的观测位置，X_i是第i个特征点在宽景图中的三维坐标，C_j是第j帧图像的探头姿态信息(包括位置和方向)，P是投影函数，将三维点投影到图像平面上。

在接受拼接指令之后，如图4所示，本实施例还包括步骤：

S107将探头的当前扫查路径与目标扫查路径进行比较，生成探头调整提示；其中，探头的当前扫查路径由探头的当前姿态信息确定。

在本实施例中，探头的当前扫查路径由探头的当前姿态信息确定。具体地，根据实时获取的探头的当前姿态信息计算出探头的当前扫查路径，并将其与前面确定的目标扫查路径进行比较。如果两者之间存在差异，系统就会生成探头调整提示，指导用户调整探头的位置和方向，使其与目标扫查路径一致。

步骤S107，具体包括如下内容：

若当前扫查路径与目标扫查路径相匹配，则不进行探头调整提示或当前扫查路径线以第一预设颜色进行显示。

若当前扫查路径与目标扫查路径不匹配，则当前扫查路径线以第二预设颜色进行显示。

具体地，当根据探头的当前姿态信息确定探头的当前扫查路径线和当前扫查法向量，确定方法与确定扫查路径线和扫查法向量的方法相同，在此不在赘述。若当前扫查路径线与目标扫查路径线重合，且当前扫查法向量与目标扫查法向量平行或重合，表示当前扫查路径与目标扫查路径相匹配，说明此时扫查的方向和姿势是对的，可不进行探头调整提示或当前扫查路径线以第一预设颜色进行显示；例如，在本实施例中，第一预设颜色以绿色表示当前扫查路径与目标扫查路径匹配，以提示目前扫查正确。若当前扫查路径线与目标扫查路径线不重合，或当前扫查法向量与目标扫查法向量不平行，表示当前扫查路径与目标扫查路径相不匹配，说明此时扫查的方向或姿势需要调整，当前扫查路径线以第二预设颜色进行显示；其中，第一预设颜色与第二预设颜色为不同颜色；例如，在本实施例中，第二预设颜色以红色表示当前扫查路径与目标扫查路径不匹配，以提示目前扫查需要调整。

进一步，在界面上显示目标扫查路径线和当前扫查路径线，具体地，在接受拼接指令前，目标扫查路径线以第一预设形态显示，如：以白色虚线显示；接受拼接指令后，目标扫查路径线以第二预设形态显示，如：以蓝色实线显示，当前扫查路径线以第三预设形态或第四预设形态显示，第三预设形态可为第一预设颜色的虚线，第四预设形态可为第二预设颜色的虚线；便于用户区别目标扫查路径线和当前扫查路径线，以及快速的了解到当前扫查状态是否正确。

在本实施例中，如图4所示，获取探头的姿态信息之前，还包括：

步骤S101获取扫查场景的红外图像和深度图像，基于红外图像和深度图像确定扫查场景的三维图像及探头的姿态信息。

具体地，使用红外相机拍摄获得扫查场景的红外图像，可以在低光照条件下清晰地显示物体的轮廓，至少包括探头和待检查区域的轮廓；同时，使用红外相机获得扫查场景的深度图像，记录场景中每个点到相机的距离，可以提供场景的三维信息。基于红外图像和深度图像，通过三维重建技术可得到扫查场景的三维图像，如图5所示，三维图像中可显示探头和待扫查区域的姿态信息。通过图像处理和模式识别技术，在三维图像中定位探头，并计算其位置和方向，即可得到探头的姿态信息。

优选地，在探头上设置有标记，基于主动式红外结构光深度相机获取扫查场景的红外图像和深度图像，基于红外图像和深度图像，获取标记的姿态信息；基于标记的姿态信息确定探头的姿态信息。其中，主动式红外结构光深度相机包括红外泛光灯、红外散斑投射器以及用于接收光信息的红外摄像头，红外泛光灯和红外摄像头可以得到扫查场景的红外图像，红外散斑投射器和红外摄像头可以得到扫查场景的深度图像；标记可以是贴在探头上的特殊图案或者是附着在探头上的特殊形状的物体，它在红外图像和深度图像中容易被识别和跟踪。通过识别和跟踪标记，根据标记在红外图像和深度图像中的位置，结合深度相机的内参和外参，可以确定标记的三维坐标，然后，根据标记与探头之间的已知关系，可以计算出探头的姿态信息。

在实际应用中，标记可以是一个包含多个特征点的平面图案，如黑色方块、黑色圆点、二维码、ArUco标记或AprilTag标记。这些标记在红外图像和深度图像中可以被准确地识别和定位，通过分析标记在图像中的位置和形状，可以计算出标记的三维位置和方向，然后，利用PnP(Perspective-n-Point)算法求解探头的姿态信息(包括位置和旋转角度)。

例如，假设标记是一个黑色方块，根据标记在红外图像和深度图像中的位置，结合深度相机的内参和外参，计算标记的三维坐标。其四个角点在三维空间中的坐标为{(X₁,Y₁,Z₁),(X₂,Y₂,Z₂),(X₃,Y₃,Z₃),(X₄,Y₄,Z₄)}，这些坐标是相对于标记自身的坐标系的。在红外图像和深度图像中，可以找到这四个角点在图像中的位置{(u₁,v₁),(u₂,v₂),(u₃,v₃),(u₄,v₄)}和它们的深度值{d₁,d₂,d₃,d₄}。通过解PnP(Perspective-n-Point)问题，可以计算出标记相对于相机的位置和方向。然后，根据标记与探头上个点之间的已知关系，可以计算出探头相对于相机的位置和方向，即探头的姿态信息。假设探头把手上标记有三个黑色圆，探头外壳上也标记有三个黑色圆，可在红外图像中通过圆形检测、模板匹配或特征检测算法(如SIFT或ORB)等检测到黑色圆的位置和轮廓，再根据黑色圆在红外图像和深度图像中的位置，结合深度相机的内参和外参，计算黑色圆的三维坐标。

在本实施例中，接受拼接指令之后，还包括：

步骤S109将目标扫查路径对应的目标扫查路径线和当前扫查路径对应的当前扫查路径线在三维图像上以不同的形式显示，其中，当前扫查路径由探头的当前姿态信息确定。

具体地，如图5所示，三维图像可以直观地显示扫查场景的立体结构，包括扫查面A和发射面B，在三维图像上还以不同的形式显示目标扫查路径线L1和当前扫查路径线L2，可以帮助用户更好地理解和调整探头的位置和方向。例如，接受拼接指令之后，三维图像上目标扫查路径线L1可由原来的白色虚线变成蓝色实线，便于用户更清晰识别到目标扫查路径线L1，且这条线的位置不在发生变化，可以理解为当接受拼接指令，即说明此时的扫查路径线是用户想要的目标扫查路径线L1，用于后面作为探头扫查和调整的参考；同时，将实时获取到的当前扫查路径线L2以黑色虚线显示，以与目标扫查路径线L1区分开来；当当前扫查路径与目标扫查路径匹配时，当前扫查路径线L2由原来的黑色变成绿色，具体的颜色和线条样式可根据需要进行选择。

本实施例在实际应用中的高效性、精准性和易操作性，为超声宽景成像提供了一种低成本、高质量的解决方案

应该理解的是，虽然图1-4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1-4中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

实施例二

本实施例提供了一种超声宽景成像装置，如图6所示，包括：第一获取单元、第一确定单元和第二获取单元、图像生成单元，其中：

第一获取单元，用于获取探头的姿态信息。

第一确定单元，用于基于探头的姿态信息确定探头的扫查面和发射面，基于扫查面和发射面确定扫查路径线和扫查法向量；基于扫查路径线和法向量确定目标扫查路径。

第二获取单元，用于基于拼接指令，获取目标扫查路径上的超声图像。

图像生成单元，用于对目标扫查路径上超声图像进行拼接处理，生成宽景超声图像。

本实施例中，第一确定单元用于基于扫查路径线和法向量确定目标扫查路径，具体包括，将接收拼接指令时探头的扫查路径线和扫查法向量作为目标扫查路径。进一步，可以将扫查面与发射面相交的线确定为扫查路径线。

本实施例中，第一获取单元还用于获取探头的当前姿态信息，第一确定单元还用于基于当前姿态信息，确定当前扫查路径。

本实施例中，超声宽景成像装置还包括第二确定单元，第二确定单元用于将探头的当前扫查路径与目标扫查路径进行比较，生成探头调整提示，具体包括若当前扫查路径与目标扫查路径相匹配，则不进行探头调整提示或当前扫查路径线以第一预设颜色进行显示；若当前扫查路径与目标扫查路径不匹配，则当前扫查路径线以第二预设颜色进行显示；其中，第一预设颜色与第二预设颜色为不同颜色。相匹配及不匹配的判断标准前面实施例已叙述，在此不再赘述。

本实施例中，第二获取单元获取目标扫查路径上的超声图像，具体包括：获取每帧超声图像对应的扫查路径，若扫查路径与目标扫查路径相匹配，则该帧对应的超声图像为目标扫查路径上的超声图像。

本实施例中，图像生成单元对目标扫查路径上超声图像进行拼接处理，生成宽景超声图像，可以包括：将相邻两帧目标扫查路径上的超声图像进行拼接，生成超声宽景图像。还可以包括：实时获取目标扫查路径上的超声图像，对相邻两帧超声图像进行拼接处理，生成预拼接图像，拼接处理的过程可参考前面实施例；同时，实时获取探头的姿态信息，比较当前帧与上一帧的交点距离；若当前帧的交点距离小于上一帧的交点距离，触发当前帧的交点距离依次与前面帧的交点距离比较，直至当前帧的交点距离大于某一帧的交点距离时停止比较；删除预拼接图像上交点距离大于当前帧的交点距离的帧对应的超声图像；更新预拼接图像，从而得到超声宽景图像。

本实施例中，图像生成单元还可以进一步利用光束平差法对超声宽景图像优化处理。

关于超声宽景成像装置的具体限定可以参见上文中对于超声宽景成像方法的限定，在此不再赘述。上述超声宽景成像装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

实施例三

提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种超声宽景成像方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

本实施例的计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述超声宽景成像方法实施例中的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述超声宽景成像方法实施例中的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (14)

1.一种超声宽景成像方法，其特征在于，所述方法包括：

获取探头的姿态信息；

基于所述姿态信息确定所述探头的扫查面和发射面，基于所述扫查面和所述发射面确定扫查路径线和扫查法向量；

接受拼接指令，基于所述扫查路径线和所述扫查法向量确定目标扫查路径，并获取所述目标扫查路径上的多帧超声图像，对相邻两帧所述超声图像进行拼接处理，生成超声宽景图像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述扫查面和所述发射面确定扫查路径线，包括：

将所述扫查面与所述发射面相交的线确定为扫查路径线。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接受拼接指令，基于所述扫查路径和所述扫查法向量确定目标扫查路径，包括：将接受拼接指令时由所述扫查面和所述发射面确定的所述扫查路径线和所述扫查法向量作为所述目标扫查路径。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接受拼接指令之后，还包括：

将所述探头的当前扫查路径与所述目标扫查路径进行比较，生成探头调整提示；其中，所述当前扫查路径由所述探头的当前姿态信息确定。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述探头的当前扫查路径与所述目标扫查路径进行比较，生成探头调整提示，包括：

若所述当前扫查路径与所述目标扫查路径相匹配，则不进行所述探头调整提示或所述当前扫查路径线以第一预设颜色进行显示；

若所述当前扫查路径与所述目标扫查路径不匹配，则所述当前扫查路径线以第二预设颜色进行显示。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标扫查路径上的多帧超声图像，对相邻两帧所述超声图像进行拼接处理，生成超声宽景图像，包括：

获取每帧所述超声图像对应的扫查路径，若所述扫查路径与所述目标扫查路径相匹配，则该帧对应的所述超声图像为所述目标扫查路径上的所述超声图像，将相邻两帧所述目标扫查路径上的所述超声图像进行拼接，生成所述超声宽景图像。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述目标扫查路径上的多帧超声图像，对相邻两帧所述超声图像进行拼接处理，生成超声宽景图像，还包括：

实时获取所述目标扫查路径上的超声图像，对相邻两帧所述超声图像进行拼接处理，生成预拼接图像；

实时获取所述探头的姿态信息，比较当前帧与上一帧的交点距离；

若所述当前帧的交点距离小于所述上一帧的交点距离，触发所述当前帧的交点距离依次与前面帧的交点距离进行比较，直至当前帧的交点距离大于某一帧的交点距离时停止比较；

删除所述预拼接图像上交点距离大于所述当前帧的交点距离的帧对应的所述超声图像；

基于所述预拼接图像得到所述超声宽景图像。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的方法，其特征在于，

所述拼接处理包括将相邻两帧所述超声图像进行特征匹配确定匹配点，基于所述匹配点确定仿射变换矩阵，利用所述仿射变换矩阵将所述目标扫查路径上的所述超声图像投射到同一坐标系，并通过线性融合方式进行融合。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，利用光束平差法优化所述超声宽景图像。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取探头的姿态信息之前，还包括：

获取扫查场景的红外图像和深度图像，基于所述红外图像和所述深度图像，得到所述扫查场景的三维图像及所述探头的姿态信息。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述接受拼接指令之后，还包括：

将所述目标扫查路径对应的目标扫查路径线和当前扫查路径对应的当前扫查路径线在所述三维图像上以不同的形式显示，其中，所述当前扫查路径由所述探头的当前姿态信息确定。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述探头上设置有标记，所述获取扫查场景的红外图像和深度图像，基于所述红外图像和所述深度图像确定探头的姿态信息，包括：

基于主动式红外结构光深度相机获取所述扫查场景的红外图像和深度图像；基于所述红外图像和所述深度图像，获取所述标记的姿态信息，基于所述标记的姿态信息确定所述探头的姿态信息。

13.一种超声宽景成像装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取单元，用于获取探头的姿态信息；

第一确定单元，用于基于所述姿态信息确定所述探头的扫查面和发射面，基于所述扫查面和所述发射面确定扫查路径线和扫查法向量；基于所述扫查路径线和所述扫查法向量确定目标扫查路径；

第二获取单元，用于基于接收到的拼接指令，获取所述目标扫查路径上的超声图像；

图像生成单元，用于对所述超声图像进行拼接处理，生成宽景超声图像。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至12中任一项所述的方法的步骤。