[发明专利]胎儿颅脑标准切面生成方法、装置和超声成像显示系统

权利要求书

1.一种基于胎儿颅脑标准切面生成方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

三维超声系统采集超声三维体数据，采用仿射变换对三维体数据校准；

对校准后的所述三维体数据进行采样，生成系列二维切面图像；

设置所有所述二维切面图像的回归标签，随机同步旋转所述二维切面图像和所述二维切面图像的所述回归标签；

在卷积神经网络中加入注意力矩阵，利用所述卷积神经网络训练所述二维切片图像和对应的所述回归标签，得到训练后的所述卷积神经网络，所述卷积神经网络拟合得到所述回归标签和所述二维切片图像之间的函数关系；

医生采用超声系统扫描选定一个标准切面，选取该标准切面上具有关联性的连续帧2D切面图像，将所述2D切面图像输入所述卷积神经网络，预测其对应在三维空间的位置坐标；根据所述2D切面图像和其他各标准平面间的位置关系，计算得到其他各标准平面的位置坐标，在三维体数据中对应的坐标位置采样产生其他标准切面图像。

2.根据权利要求1所述的基于胎儿颅脑标准切面生成方法，其特征在于，对校准后的所述三维体数据进行采样，生成二维系列切面图像具体包括：

使用斐波那契球面，采样平面法向量均匀分布在球体表面，在每一个法向量方向上等间隔生成若干平面，在所述若干平面上对所述三维体数据进行采样得到超声二维切面数据；

将标准图谱的胎儿MRI图像按照相同的仿射变换映射到同一坐标系下，作为胎儿超声颅脑的像素级掩膜标签，用于提取所述超声二维切面数据的感兴趣区域ROI，得到系列所述二维切面图像。

3.根据权利要求2所述的胎儿颅脑标准切面生成方法，其特征在于，所述采样平面法向量均匀分布在球体表面具体为：

斐波那契网格采样实现球面上点的均匀分布，其通过P(φ，θ)表示采样平面法向量，φ表示方位角，θ表示仰角；采样平面的法向量个数为n,则和可以通过公式(1)和公式(2)分别计算得到：

其中，φ_i,θ_i表示当前第i个法向量的方位角和仰角，i∈(1,n)。

4.根据权利要求1所述的胎儿颅脑标准切面生成方法，其特征在于，所述卷积神经网络主要由三部分组成，包括特征提模块、注意力模块和预测模块；其中，特征提取模块由VGG16网络作为基础的特征提取器，用于提取所述二维切面图像的深层特征。

5.根据权利要求4所述的胎儿颅脑标准切面生成方法，其特征在于，所述注意力矩阵具体包括：

输入的M张二维切面图像h,w分别为二维切面图像的高和宽；

经过特征提取器后，产生特征向量将Vi分别送入到注意力机制模型中生成注意力矩阵。

6.根据权利要求5所述的胎儿颅脑标准切面生成方法，其特征在于，所述注意力机制模型具体为：

计算目标值(target)和输入值(source)之间的相关性，所述相关性计算具体包括：求两者的向量点积、求两者的向量Cosine相似性或者通过在引入额外的多层感知器来求值；其中，使用多层感知器组成包括alpha和beta两部分，具体计算方法的公式(3)为：

Similarity(target_i,source_j)＝alpha(target_i,source_j)·beta(target_i,source_j)^T (3)

其中，target,source分表表示提取的特征向量Vi,Vj，用以计算输入的两张二维切面图像之间的相似性。

7.根据权利要求4-6之一所述的胎儿颅脑标准切面生成方法，其特征在于，所述医生采用超声系统扫描选定2D标准切面中，选定的标准切面包括丘脑水平横切面、侧脑室水平横切面、小脑水平横切面中的一种；所述其他标准切面图像包括丘脑水平横切面、侧脑室水平横切面、小脑水平横切面、正中矢状切面、侧脑室体部冠状切面、小脑冠状切面、侧脑室三角区冠状切面在内的一种或多种。