一种基于大数据的超声三维模型的数据处理系统及方法

技术领域

本发明涉及超声三维模型数据处理技术领域，具体为一种基于大数据的超声三维模型的数据处理系统及方法。

背景技术

超声探测技术是利用超声波对检测对象的内部结构进行探测的技术，是一种无伤的探测方法，现已在医疗等多个行业中得到广泛应用。

超声探测技术与CT、MRI等影像技术均为广泛应用的医学影像技术，但由于成像原理不同，超声图像的信号强度除与检测对象的性质有关外，还与超声波束与待检对象的夹角相关。

原始超声检测数据为二维图像，基于此二维图像可生成检测对象内部结构的三维模型，但此模型仅能部分反应检测对象的结构，并不能模拟检测对象内部各个方向上的声学特征。

DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)即医学数字成像和通信，是医学图像和相关数据的国际标准(ISO 12052)，它可高质量存储由医学设备产生的原始数据，但不便于存储经处理转化后的数据，且不便于查看和使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于大数据的超声三维模型的数据处理系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于大数据的超声三维模型的数据处理方法，方法包括：

步骤S100：采集若干超声二维图像数据和对应若干超声二维图像数据的超声探头位姿数据；

步骤S200：构建三维模型，基于各超声二维图像数据所对应的超声探头位姿数据，对各超声二维图像数据在三维模型中包含的空间坐标点进行锁定；

步骤S300：为锁定的各空间坐标点添加数据点；每一个数据点的信息包括在三维模型中对应的位置坐标、在三维模型中对应的超声波束探测方向、在对应的位置坐标和超声波束探测方向上的超声回声强度值；其中，每一个数据点对应的位置坐标即对应的空间坐标点的位置坐标；

步骤S400：结合超声二维图像数据和对应超声二维图像数据的超声探头位姿数据为相应数据点添加超声回声强度值；

步骤S500：循环步骤S200-步骤S400，直到建立的所述三维模型满足系统设定的精度；为空间坐标点添加的数据点越多，则建立的三维模型仿真效果越好。

进一步的，步骤S200包括：

步骤S201：根据各超声二维图像数据对应的超声探头位姿数据，锁定超声探头在三维模型中对应的超声波束探测方向和扫查平面；

步骤S202：对扫查平面内包含的在三维模型中的空间坐标点进行锁定。

进一步的，一个空间坐标点对应一个或多个数据点，一个数据点对应超声探头在对应的空间坐标点上的一个超声波束探测方向；

对于任意两个数据点，可依据其空间坐标位置和姿态数据区分，一组确定的空间坐标数据和姿态数据可确定唯一的数据点。

进一步的，步骤S400包括:

步骤S401：超声二维图像数据的像素密度等于在三维空间坐标系对应平面内的空间坐标点密度时，数据点与超声二维图像数据的像素点一一对应，数据点的超声回声强度值等于其对应的超声二维图像数据像素点的超声回声强度值；

步骤S402：当检测到某张超声二维图像数据的像素密度小于在三维空间坐标系中对应平面内的空间坐标点密度时，意味着在对应平面内的空间坐标点中存在数据点无法在超声二维图像数据内找到对应的超声回声强度值；当检测到某张超声二维图像数据的像素密度大于三维空间坐标系中对应平面内的空间坐标点密度时，意味着在对应平面内的空间坐标点中存在数据点可在超声二维图像数据内找到多个对应的超声回声强度值；设数据点为目标数据点Y；

步骤S403：捕捉在同一扫查平面内与目标数据点Y之间的距离在距离阈值范围内的所有超声二位图像数据像素点；对所有像素点按照与目标数据点之间距离由近到远依次排序，得到序列{x

步骤S404：分别捕捉像素点序列{x

步骤S405：令

上述对个别数据点进行超声回声强度值赋值是因为若不进行赋值处理，这些数据点对应的超声回声强度值为空值，导致三维模型建立后出现大范围缺失；若赋值过程中，直接使用最近数据点的超声回声强度值进行赋值的话，则三维模型的仿真度将受损。

进一步的，描述数据点在三维模型中对应的位置坐标的方式包括由三个一维向量表示；描述数据点在三维模型中对应的超声波束探测方向的方式包括欧拉角或四元数；描述数据点在对应的超声波束探测方向上的超声回声强度值的方式包括灰度值、亮度值。

进一步的，当数据点的超声回声强度值的取值范围与超声二维图像数据所包含的不同时，对数据点的超声回声强度值的取值范围进行调整，调整过程包括：

步骤S411：若数据点的超声回声强度值的取值范围为[N

步骤S412：将超声二维图像数据中包含显的任意超声回声强度值G′映射为对应数据点的超声回声强度值G，映射公式为：

为更好的实现上述方法，还提出了一种数据处理系统，数据处理系统包括数据处理存储介质、数据处理计算机设备；

数据处理存储介质上存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时，可上述任一项的基于大数据的超声三维模型的数据处理方法；

数据处理计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器运行计算机程序时，可实现上述任一项的基于大数据的超声三维模型的数据处理方法。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明可用于处理和存储超声三维模型，且该模型可模拟原始检测对象的声学特性，在本申请中输出的超声图像具有与原始检测对象相同或相似的声学特性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明一种基于大数据的超声三维模型的数据处理方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供技术方案：一种基于大数据的超声三维模型的数据处理方法，方法包括：

步骤S100：采集若干超声二维图像数据和对应若干超声二维图像数据的超声探头位姿数据；

步骤S200：构建三维模型，基于各超声二维图像数据所对应的超声探头位姿数据，对各超声二维图像数据在三维模型中包含的空间坐标点进行锁定；其中，一个空间坐标点对应一个或多个数据点，一个数据点对应超声探头在对应的空间坐标点上的一个超声波束探测方向；

其中，步骤S200包括：

步骤S201：根据各超声二维图像数据对应的超声探头位姿数据，锁定对应得到各超声二维图像数据的超声探头，在三维模型中对应的超声波束探测方向和扫查平面；

步骤S202：锁定扫查平面内包含的，在三维模型中的空间坐标点；

步骤S300：为锁定的各空间坐标点添加数据点；每一个数据点的信息包括在三维模型中对应的位置坐标、在三维模型中对应的超声波束探测方向、在对应的位置坐标和超声波束探测方向上的超声回声强度值；其中，每一个数据点对应的位置坐标为对应的空间坐标点的位置坐标；

步骤S400：结合超声二维图像数据和对应超声二维图像数据的超声探头位姿数据为相应数据点添加超声回声强度值；

其中，步骤S400包括:

步骤S401：超声二维图像数据的像素密度等于在三维空间坐标系对应平面内的空间坐标点密度时，数据点与超声二维图像数据的像素点一一对应，数据点的超声回声强度值等于其对应的超声二维图像数据像素点的超声回声强度值；

步骤S402：当检测到某张超声二维图像数据的像素密度小于在三维空间坐标系中对应平面内的空间坐标点密度时，意味着在对应平面内的空间坐标点中存在数据点无法在超声二维图像数据内找到对应的超声回声强度值；当检测到某张超声二维图像数据的像素密度大于三维空间坐标系中对应平面内的空间坐标点密度时，意味着在对应平面内的空间坐标点中存在数据点可在超声二维图像数据内找到多个对应的超声回声强度值；设数据点为目标数据点Y；

步骤S403：捕捉在同一扫查平面内与目标数据点Y之间的距离在距离阈值范围内的所有超声二位图像数据像素点；对所有像素点按照与目标数据点之间距离由近到远依次排序，得到序列{x

步骤S404：分别捕捉像素点序列{x

步骤S405：令

例如说，在同一扫查平面内与目标数据点Y之间的距离在距离阈值范围内的所有数据点包括数据点A、B、C、D、E；其中，距离目标数据点Y的距离由近到远依次为A、B、C、D、E；

L

I

k表示计算精度参数，取值范围为(0，1]；

当

当

当

当

当

其中，当数据点的超声回声强度值的取值范围与超声二维图像数据所包含的不同时，对数据点的超声回声强度值的取值范围进行调整，调整过程包括：

步骤S411：若所述数据点的超声回声强度值的取值范围为[N

步骤S412：将超声二维图像数据中包含显的任意超声回声强度值G′映射为对应数据点的超声回声强度值G，映射公式为：

步骤S500：循环步骤S200-步骤S400，直到建立的所述三维模型满足系统设定的精度。

其中，描述数据点在三维模型中对应的位置坐标的方式包括由三个一维向量表示；描述数据点在三维模型中对应的超声波束探测方向的方式包括欧拉角或四元数；描述数据点在对应的超声波束探测方向上的超声回声强度值的方式包括灰度值、亮度值；

例如说，在三维模型中存在数据点P，数据点P在三维模型中对应的位置坐标可表示为[p

例如说，三维模型中存在数据点P，对数据点P的姿态表示为(α,β,γ)；其中α表示绕自身Z轴旋转角度，β表示绕自身Y轴旋转角度，γ表示绕自身X轴旋转角度；或者，对数据点P的物体姿态表示为(a,b,c,d)，其中a、b、c、d均为实数，且满足a2+b2+c2+d2＝1。

为更好的实现上述方法，还提出了一种数据处理系统，数据处理系统包括数据处理存储介质、数据处理计算机设备；

数据处理存储介质上存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时，可上述任一项的基于大数据的超声三维模型的数据处理方法；

数据处理计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器运行计算机程序时，可实现上述任一项的基于大数据的超声三维模型的数据处理方法。

其中，当数据点的强度数据的取值范围与超声二维图像数据数据不同时，对数据点的强度数据的取值范围进行调整，调整的过程包括：

步骤S501：若数据点的强度数据的取值范围为[N

步骤S502：将超声二维图像数据数据O

为更好的实现上述方法还提出了一种数据处理系统，数据处理系统包括数据处理存储介质、数据处理计算机设备；

数据处理存储介质上存储有计算机指令，计算机指令被处理器执行时，可实现以上任意任一项的基于大数据的超声三维模型的数据处理方法；

例如说，数据处理存储介质可采用包括ROM/RAM、磁碟、光盘、存储卡；

数据处理计算机设备包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器运行计算机程序时，可实现以上任意一项的基于大数据的超声三维模型的数据处理方法。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。