二维超声成像的坐标变换方法及相关装置与流程

所属的技术人员能够理解，本技术的各个方面可以实现为系统、方法或程序产品。因此，本技术的各个方面可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件实施方式、完全的软件实施方式(包括固件、微代码等)，或硬件和软件方面结合的实施方式，这里可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。在一些可能的实施方式中，根据本技术的电子设备可以至少包括至少一个处理器、以及至少一个存储器。其中，存储器存储有程序代码，当程序代码被处理器执行时，使得处理器执行本说明书上述描述的根据本技术各种示例性实施方式的二维超声图像的坐标变换方法。例如，处理器可以执行如二维超声图像的坐标变换方法中的步骤。下面参照图15来描述根据本技术的这种实施方式的电子设备130。图15显示的电子设备130仅仅是一个示例，不应对本技术实施例的功能和使用范围带来任何限制。如图15所示，电子设备130以通用电子设备的形式表现。电子设备130的组件可以包括但不限于：上述至少一个处理器131、上述至少一个存储器132、连接不同系统组件(包括存储器132和处理器131)的总线133。总线133表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器、外围总线、处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。存储器132可以包括易失性存储器形式的可读介质，例如随机存取存储器(ram)1321和/或高速缓存存储器1322，还可以进一步包括只读存储器(rom)1323。存储器132还可以包括具有一组(至少一个)程序模块1324的程序/实用工具1325，这样的程序模块1324包括但不限于：操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。电子设备130也可以与一个或多个外部设备134(例如键盘、指向设备等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与电子设备130交互的设备通信，和/或与使得该电子设备130能与一个或多个其它电子设备进行通信的任何设备(例如路由器、调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(i/o)接口135进行。并且，电子设备130还可以通过网络适配器136与一个或者多个网络(例如局域网(lan)，广域网(wan)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器136通过总线133与用于电子设备130的其它模块通信。应当理解，尽管图中未示出，可以结合电子设备130使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、raid系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。在示例性实施例中，还提供了一种包括指令的计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器132，上述指令可由处理器131执行以完成上述二维超声图像的坐标变换方法。可选地，存储介质可以是非临时性计算机可读存储介质，例如，所述非临时性计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。在示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器131执行时实现如本技术提供的二维超声图像的坐标变换方法的任一方法。在示例性实施例中，本技术提供的一种二维超声图像的坐标变换方法的各个方面还可以实现为一种程序产品的形式，其包括程序代码，当程序产品在计算机设备上运行时，程序代码用于使计算机设备执行本说明书上述描述的根据本技术各种示例性实施方式的二维超声图像的坐标变换方法中的步骤。程序产品可以采用一个或多个可读介质的任意组合。可读介质可以是可读信号介质或者可读存储介质。可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。本技术的实施方式的用于二维超声图像的坐标变换方法的程序产品可以采用便携式紧凑盘只读存储器(cd-rom)并包括程序代码，并可以在电子设备上运行。然而，本技术的程序产品不限于此，在本文件中，可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。可读信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了可读程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括——但不限于——电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。可读信号介质还可以是可读存储介质以外的任何可读介质，该可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于——无线、有线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本技术操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户电子设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户电子设备上部分在远程电子设备上执行、或者完全在远程电子设备或服务端上执行。在涉及远程电子设备的情形中，远程电子设备可以通过任意种类的网络——包括局域网(lan)或广域网(wan)—连接到用户电子设备，或者，可以连接到外部电子设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。应当注意，尽管在上文详细描述中提及了装置的若干单元或子单元，但是这种划分仅仅是示例性的并非强制性的。实际上，根据本技术的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。反之，上文描述的一个单元的特征和功能可以进一步划分为由多个单元来具体化。此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本技术方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程图像缩放设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程图像缩放设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程图像缩放设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程图像缩放设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

背景技术：

1、扫描坐标变换方法是超声成像的核心，是超声系统设计中非常重要一环，设计不合理的坐标变换会引发很多问题。

2、目前行业内普遍采用扫描坐标+显示坐标构建超声成像坐标变换，但由于扫描坐标和显示坐标之间没有任何关联，所以中间需要经过一层复杂的转换。从扫描坐标到显示坐标的坐标变换中，将扫描图像根据探头的长度、半径、深度等信息，经过一系列计算，得到一个原始的显示图像，再根据显示比例系数等信息得到一个符合显示大小的显示图像，再经过偏移等运算得到屏幕显示区域的显示图像，从显示坐标到扫描坐标的转换需要经过相反的过程。

3、相关技术中，坐标变换运算复杂，需要进行缩放、偏移等操作，出错的概率增大，容易导致图像的变形和偏移，降低图像质量，影响测量精度。且，在传统的成像坐标变换中，测量、扩展功能等功能项的坐标系定义与图像显示坐标系定义非同一套坐标，这便导致在进行获取roi(region of interest，感兴趣区域)、扩展、梯形、偏转等功能时，需要先将图像功能坐标转换为显示坐标，再进一步转换为扫描坐标，操作链路长，容易造成累积误差，并且功能坐标与显示坐标不统一容易引发图像暂态问题，容易导致多个功能协作困难，部分功能添加困难或无法添加。

技术实现思路

1、本技术提供二维超声成像的坐标变换方法及电子设备，以至少解决相关技术中超声成像坐标变换时扫描坐标和显示坐标转换过程复杂且出错的概率大、测量精度低的问题。本技术的技术方案如下：

2、根据本技术实施例的第一方面，提供一种二维超声成像的坐标变换方法，物理坐标系的纵轴方向为平行于探头背衬的方向，所述物理坐标系的横轴方向为垂直于探头背衬的方向，所述物理坐标系的零点位置为探头表面的任意点，其中，第一转换关系用于从扫描坐标系转换到物理坐标系、第二转换关系用于从物理坐标系转换到显示坐标系、第三转换关系用于从显示坐标系转换到物理坐标系、第四转换关系用于从物理坐标系转换到扫描坐标系，所述方法包括：

3、针对任意目标点，基于所述目标点在所述扫描坐标系中的扫描坐标和第一转换关系得到所述目标点在所述物理坐标系中的物理坐标，并基于所述目标点的所述物理坐标和所述第二转换关系，得到所述目标点在所述显示坐标系中的显示坐标；或者，

4、针对任意目标点，基于所述目标点在所述显示坐标系中的显示坐标和所述第三转换关系得到所述目标点在所述物理坐标系中的物理坐标，并基于所述目标点的所述物理坐标和所述第四转换关系，得到所述目标点在所述扫描坐标系中的扫描坐标。

5、在一种可能的实施例中，所述方法还包括：

6、获取二维超声图像的显示点间距；所述显示点间距表示相邻两像素点之间的距离，所述显示点间距的单位为物理距离；

7、基于所述显示点间距确定像素零点在所述物理坐标系中的物理坐标，所述像素零点位于显示器上指定位置的点；

8、其中，所述第三转换关系和所述第四转换关系基于所述像素零点的物理坐标进行坐标系转换。

9、在一种可能的实施例中，所述获取二维超声图像的显示点间距，具体包括：

10、若所述二维超声图像为平行四边形图像或线阵t型图像，并处于非放大模式和纵向优先显示模式下，采用如下第一间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

11、

12、若所述二维超声图像为平行四边形图像或线阵t型图像，并处于非放大模式和全显示模式下，采用如下第二间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

13、

14、若所述二维超声图像为平行四边形图像或线阵t型图像，并处于前端放大模式和纵向优先显示模式下，采用如下第三间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

15、

16、若所述二维超声图像为平行四边形图像或线阵t型图像，并处于前端放大模式和全显示模式下，采用如下第四间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

17、

18、若所述二维超声图像为平行四边形图像或线阵t型图像，并处于后端放大模式和纵向优先显示模式下，采用如下第五间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

19、

20、若所述二维超声图像为平行四边形图像或线阵t型图像，并处于后端放大模式和全显示模式下，采用如下第六间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

21、

22、若所述二维超声图像为扇形成像，并处于非放大模式和纵向优先显示模式下，采用如下第七间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

23、

24、若所述二维超声图像为扇形成像，并处于非放大模式和全显示模式下，采用如下第一间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

25、

26、若所述二维超声图像为扇形成像，并处于前端放大模式和纵向优先显示模式下，采用如下第九间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

27、

28、若所述二维超声图像为扇形成像，并处于前端放大模式和全显示模式下，采用如下第十间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

29、

30、若所述二维超声图像为扇形成像，并处于后端放大模式和纵向优先显示模式下，采用如下第十一间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

31、

32、若所述二维超声图像为扇形成像，并处于后端放大模式和全显示模式下，采用如下第十二间距确定公式确定所述二维超声图像的显示点间距：

33、

34、其中，a1、a2、a3、a4、a5、a6、a7均为常数，pixelgap表示所述显示点间距，depth表示总的扫描深度，属于前端参数，从探头表中获取，height表示图像显示区域图像高度像素点数，即超声图像绘制高度，单位为像素点，tradius表示线阵t型成像探头半径，width表示图像显示区域图像宽度像素点数，即超声图像绘制宽度，单位为像素点，depthstart表示前端放大模式下起始扫描深度，depthend表示前端放大模式下终止扫描深度，twidthstart表示线阵t型成像起始扫描宽度，twidthend表示线阵t型成像终止扫描宽度，scale表示后端放大倍数，proberadius表示探头半径，maxangle表示扇形扫描的最大扩展角度，anglestartt表示扇形扫描前端放大下起始扫描角度，angleend表示扇形扫描前端放大下终止扫描角度。

35、在一种可能的实施例中，所述基于所述显示点间距确定像素零点在所述物理坐标系中的物理坐标，具体包括：

36、若所述二维超声图像为平行四边形或t型成像，采用如下第一坐标计算公式确定像素零点在所述物理坐标系中的物理坐标：

37、

38、physical y0＝b2

39、若所述二维超声图像为扇形成像，采用如下第二坐标计算公式确定像素零点在所述物理坐标系中的物理坐标：

40、

41、

42、其中，a3、b1、b2均为常数，physical x0表示所述像素零点物理坐标的x轴坐标，physical y0表示所述像素零点物理坐标的y轴坐标，pixelgap表示所述显示点间距，width表示图像显示区域图像宽度像素点数，即超声图像绘制宽度，单位为像素点，proberadius表示探头半径，maxangle表示扇形扫描的最大扩展角度。

43、在一种可能的实施例中，所述方法还包括：

44、若所述二维超声图像为平行四边形，所述第一转换关系表述为如下第一物理坐标计算公式：

45、physicalx＝scanpos+sin(steer)*depthpos

46、physicaly＝cos(steer)*depthpos

47、若所述二维超声图像为线阵t型成像，所述第一转换关系表述为如下第二物理坐标计算公式：

48、

49、

50、若所述二维超声图像为扇形成像，所述第一转换关系表述为如下第三物理坐标计算公式：

51、physicalx＝(depthpos+proberadius)*sin(scanpos)

52、physicaly＝(depthpos+proberadius)*cos(scanpos)-proberadius

53、其中，physicalx表示所述目标点的物理坐标的x轴坐标，physicaly表示所述目标点的物理坐标的y轴坐标，depthpos表示目标点的扫描深度，即目标点离探头表面的距离，scanpos表示横向扫描位置，以物理零点位置左右分布，steer表示偏转角度，tradius表示线阵t型成像探头半径，proberadius表示探头半径。

54、在一种可能的实施例中，所述方法还包括：

55、若所述二维超声图像在显示屏不翻转，所述第二转换关系表述为如下第一显示坐标计算公式：

56、

57、

58、若所述二维超声图像在显示屏左右翻转，所述第二转换关系表述为如下第二显示坐标计算公式：

59、

60、

61、若所述二维超声图像在显示屏上下翻转，所述第二转换关系表述为如下第三显示坐标计算公式：

62、

63、

64、其中，c1为常数，x、y表示所述目标点的显示坐标，physicalx、physicaly表示物理坐标，physicalx0、physicaly0表示指定位置像素点物理坐标，pixelgap表示显示点间距，height表示图像显示区域图像高度像素点数，即超声图像绘制高度，单位为像素点，width表示图像显示区域图像宽度像素点数，即超声图像绘制宽度，单位为像素点。

65、在一种可能的实施例中，所述方法还包括：

66、若所述二维超声图像在显示屏不翻转，所述第三转换关系表述为如下第四物理坐标计算公式：

67、physicalx＝x*pixelgap+physicalx0

68、physicaly＝y*pixelgap+physicaly0

69、若所述二维超声图像在显示屏左右翻转，所述第三转换关系表述为如下第五物理坐标计算公式：

70、physicalx＝(width-x)*pixelgap+physicalx0

71、physicaly＝(y)*pixelgap+physicaly0

72、若所述二维超声图像在显示屏上下翻转，所述第三转换关系表述为如下第六物理坐标计算公式：

73、physicalx＝x*pixelgap+physicalx0

74、physicaly＝(height-y)*pixelgap+physicaly0

75、其中，x、y表示所述目标点的显示坐标，physicalx、physicaly表示物理坐标，physicalx0、physicaly0表示指定位置像素点物理坐标，pixelgap表示显示点间距，height表示图像显示区域图像高度像素点数，即超声图像绘制高度，单位为像素点，width表示图像显示区域图像宽度像素点数，即超声图像绘制宽度，单位为像素点。

76、在一种可能的实施例中，所述方法还包括：

77、若所述二维超声图像为平行四边形，所述第四转换关系表述为如下第一扫描坐标计算公式：

78、

79、scanpos＝physicalx-physicaly*tan(steer)

80、若所述二维超声图像为线阵t型成像，所述第四转换关系表述为如下第二扫描坐标计算公式：

81、

82、

83、若所述二维超声图像为扇形扫描，且所述目标点的物理坐标的y轴坐标和探头半径相加之和小于预设值，则所述第四转换关系表述为如下第三扫描坐标计算公式：

84、

85、若所述目标点的物理坐标的y轴坐标和探头半径相加之和不小于预设值，则所述第四转换关系表述为如下第四扫描坐标计算公式：

86、

87、其中，d1、d2均为常数，physicalx表示所述目标点的物理坐标的x轴坐标，physicaly表示所述目标点的物理坐标的y轴坐标，depthpos表示目标点的扫描深度，即目标点离探头表面的距离，scanpos表示横向扫描位置，以物理零点位置左右分布，steer表示偏转角度，tradius表示线阵t型成像探头半径，proberadius表示探头半径。

88、根据本技术实施例的第二方面，提供一种电子设备，包括：

89、处理器；

90、用于存储所述处理器可执行指令的存储器；

91、其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现本技术实施例第一方面中任一项所述的二维超声成像的坐标变换方法。

92、根据本技术实施例的第三方面，本技术一实施例还提供了一种计算机可读存储介质，当所述计算机可读存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行如本技术实施例第一方面中任一项所述的二维超声成像的坐标变换方法。

93、根据本技术实施例的第四方面，提供一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品在电子设备上运行时，使得所述电子设备执行实现本技术实施例上述第一方面以及第一方面任一可能涉及的方法。

94、本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：本技术提出了一种物理坐标系的定义方法，统一扫描坐标、物理坐标和显示坐标，优化超声成像坐标变换流程，坐标变换清晰统一，扫描坐标、物理坐标、显示坐标之间可以相互转换，大大减少计算复杂度，避免造成累积误差，显著提高坐标变换准确性和计算效率；其次，合理的坐标变换使运算结果更为准确，图像更加清晰可靠，有效提高测量精度，提高超声成像质量；通过合理高效的坐标变换，图像从扫描坐标到显示坐标的计算清晰明了，去除大量复杂冗余计算，有效解决图像变形和图像偏移；而且，统一的坐标变换保证坐标变换在每一个坐标系下的数据都正确，各个应用的坐标变换同步，可避免坐标变换坐标系不一致导致的图像暂态问题；最后，roi、扩展、梯形、偏转、穿刺引导等成像功能需要将图像的显示坐标转化为扫描坐标，可使用同一套坐标系，有效支持成像功能的灵活组合与应用，保证图像功能正确应用。

95、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。