[发明专利]一种二维超声图像的三维重建方法

权利要求书

1.一种二维超声图像的三维重建方法，其特征在于包括以下步骤：

通过机械驱动扫描方式获取二维图像数据；

判断扫描类型，如果为扇形扫描或旋转扫描，则采用扇扫/旋转扫描处理算法对二维图像数据进行处理生成规则体数据场；

利用上述规则体数据场通过光线投射算法进行三维图像的显示。

2.按权利要求1所述的二维超声图像的三维重建方法，其特征在于：所述扇形扫描处理算法的处理步骤为：

感兴趣区的提取：对于通过扇扫/旋转扫描方式获取的原始二维图像数据进行感兴趣区提取，剔除不需要的数据信息，得到感兴趣区数据；

计算规则体数据场的大小：根据感兴趣区数据及原始二维图像数据中的扫描角度，确定超声探头所在位置，以超声探头所在位置为极坐标的原点，通过以下公式计算规则体数据场的大小，得到规则体数据场的长、宽、高：

Depth＝2R2sinθ

Height＝R2-R1cosθ

其中，Depth为数据场Z方向的深度值，Height为数据场Y方向的高度值，θ为原始二维图像数据中扫描角度的半角，R1为极坐标原点到感兴趣区数据场近端的半径长度，R2为极坐标原点到感兴趣区数据场远端的半径长度；

改进坐标转换和插值算法：将坐标变换和插值修补融合成为一个步骤，即在规则体数据场中分别对每一个像素点转换成极坐标形式，求出该点对应的极坐标的半径和角度值；根据扇形扫描方式的特点和角度值确定当前的像素点在规则体数据场中对应到相应的原始图像上，或者是在规则体数据场中介于哪两幅原始图像之间；根据计算规则体数据场的大小步骤中得到的规则体数据场的长、宽、高以及扫描的角度值，将像素点分为三类分别进行处理，得到当前像素点的四个近邻点再进行双线性插值计算，得到当前像素点的灰度值；

滤波处理：对整个数据场像素点的灰度值进行滤波，得到去噪后的规则体数据场，通过光线投射算法进行三维图像的显示。

3.按权利要求1所述的二维超声图像的三维重建方法，其特征在于：所述旋转扫描处理算法为：

感兴趣区的提取：对于通过旋转扫描方式获取的原始二维图像数据进行感兴趣区提取，剔除不需要的数据信息，得到感兴趣区数据；

计算规则体数据场的大小：

规定规则体数据场的宽度即为二维图像的宽度，  规则体数据场的高度和深度为均为二维图像的高度的2倍；

改进坐标转换和插值算法：将坐标变换和插值修补融合成为一个步骤，即在规则体数据场中分别对每一个像素点转换成极坐标形式，求出该点对应的极坐标的半径和角度值；根据扇扫方式的特点和角度值确定当前的像素点在规则体数据 场中对应到相应的原始图像上，或者是在规则体数据场中介于哪两幅原始图像之间；根据计算规则体数据场的大小步骤中得到的规则体数据场的宽度、深度、高度以及扫描的角度值，将像素点分为三类分别进行处理，得到当前像素点的四个近邻点进行双线性插值计算，得到当前像素点的灰度值；

滤波处理：对整个数据场像素点的灰度值进行滤波，得到去噪后的规则体数据场，通过光线投射算法进行三维图像的显示。

4.按权利要求2或3所述的二维超声图像的三维重建方法，其特征在于：所述将像素点分为三类分别进行处理，得到当前像素点的四个近邻点再进行双线性插值计算包括以下步骤：

当像素点为有效区域外的点，即A类像素点，则直接将其归为背景色，不进行插值计算；

当像素点为有效区域内的点，同时是处于某幅原始图像上的点，即B类像素点，则根据该像素点对应的极坐标下半径的长度换算出其在原始图像上的位置，采用最近邻插值算法计算该像素点的灰度；

当像素点为有效区域的点，同时是处于某两幅原始图像之间的点，即C类像素点，则对该像素点对应的半径值取整后得到的该像素点的近半径值，得到远半径值：

OA₂＝OA₁+1

根据像素点对应的角度值α确定得到哪两幅图像，再由得到的两幅图像所在平面的夹角获取上、下两幅原始图像的扫描角度；

根据上述近半径值、远半径值及两个扫描角度值，在两幅二维原始图像上找到四个近邻点，进行双线性插值计算该像素点的灰度。

5.按权利要求1所述的二维超声图像的三维重建方法，其特征在于：如果扫描类型为平行扫描，则采用平扫处理算法对二维图像数据进行处理生成规则体数据场，接续利用上述规则体数据场通过光线投射算法进行三维图像的显示步骤。

6.按权利要求5所述的二维超声图像的三维重建方法，其特征在于：所述平行扫描处理算法为：

感兴趣区的提取：对于通过平行扫描方式获取的二维图像数据进行感兴趣区提取，剔除不需要的数据信息，得到感兴趣区数据；

计算规则体数据场的大小：规定感兴趣区数据的宽和高即为规则体数据场的宽和高，根据平扫的扫描长度和扫描时间的比值作为规则体数据场的深度，即Z方向的长度；

二维图像中的像素点数据到三维体数据的转换：根据生成的规则体数据场的大小，将二维原始图像按照采集顺序依次放入到规则体数据场中，即按照点对点方式一一插入到规则体数据场中；

滤波处理：对整个数据场像素点的灰度值进行滤波，得到去噪后的规则体数据场，通过光线投射算法进行三维图像的显示。