超声成像方法和超声成像设备与流程

1.本发明涉及超声成像技术领域，更具体地涉及一种超声成像方法和超声成像设备。


背景技术：

2.超声成像设备一般用于医生观察人体的内部组织结构，医生将探头放在人体部位对应的皮肤表面，可以得到该部位的超声图像。超声成像由于其安全、方便、无损、廉价等特点，已经成为医生诊断的主要辅助手段。
3.超声成像的基本方法是向人体内发射超声波，并接收和记录由体内各种不同器官、组织界面所反射、散射或透射的超声回波信号，根据超声回波信号的特点获得组织信息。超声诊断的准确程度取决于诊断人员对这一物理特性的了解程度。由于人体结构十分复杂，解剖变异也很常见，因此超声图像变化多样。超声医生的诊断水平往往依赖阳性病例经验，异常病例诊断经验越多，检查诊断的准确率就越高。
4.低年资医生资历尚浅，缺乏异常病例诊断的经验，当遇到非常见病例时，容易紧张和误诊，这种情况下资历较浅的医生会去翻阅参考病例书籍或向有经验的医生求助；另一方面，有经验的医生工作时也常因低年资医生的求教而被打断，导致工作效率降低；此外，这些所求教的问题也会出现重复的现象，在一定程度上存在着“医生资源浪费”的问题。


技术实现要素：

5.在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
6.本发明实施例一方面提供了一种超声成像方法，所述方法包括：响应于启动超声切面自动扫查工作流的协议，显示多个待扫查的标准切面标识，其中所述协议中包含所述标准切面标识以及与所述标准切面标识关联的参考图库；当从所述多个待扫查的标准切面标识中确定对目标对象进行扫查的第一标准切面标识时，从所述参考图库中确定与所述第一标准切面标识对应的第一参考图库；其中，所述第一参考图库包含有多帧与第一标准切面对应的且与病例相关的超声图像；向所述目标对象发射超声波，并接收所述目标对象返回的所述超声波的回波，以获得超声回波信号；根据所述超声回波信号获得所述目标对象的第一标准切面对应的超声图像；显示所述第一参考图库以及所述第一标准切面对应的超声图像。
7.在一个实施例中，所述方法还包括：将所述第一标准切面对应的超声图像与所述第一参考图库中的超声图像进行匹配；输出并显示与所述第一标准切面对应的超声图像相匹配的参考图。
8.在一个实施例中，与所述第一标准切面对应的超声图像相匹配的参考图为所述第一参考图库中与所述第一标准切面对应的超声图像相似度最高的超声图像。
9.在一个实施例中，所述方法还包括：显示所述多帧与第一标准切面对应的且与病例相关的超声图像；从多帧所述超声图像中选择与所述第一标准切面对应的超声图像相匹配的参考图，并显示所述参考图。
10.在一个实施例中，显示与所述第一标准切面标识对应的第一参考图库以及所述第一标准切面对应的超声图像，包括：所述第一标准切面对应的超声图像与所述第一参考图库在同一显示界面显示或在不同显示界面显示。
11.在一个实施例中，所述第一参考图库中的多帧所述超声图像具有第一显示形式和/或第二显示形式；在所述第一显示形式下，多帧所述超声图像中的至少两帧在同一显示界面以缩略图形式显示；在所述第二显示形式下，在同一显示界面显示有多帧所述超声图像的图像列表，通过切换所述图像列表以实现不同超声图像之间的切换显示。
12.在一个实施例中，当所述第一参考图库中的多帧所述超声图像具有所述第一显示形式和所述第二显示形式时，所述第一显示形式和所述第二显示形式能够相互切换。
13.在一个实施例中，所述方法还包括：显示与所述第一标准切面对应的超声图像相匹配的参考图对应的属性信息，所述属性信息包括如下至少一种：图像特征、图像标记、文字描述。
14.在一个实施例中，所述根据所述超声回波信号获得所述目标对象的第一标准切面对应的超声图像包括：根据所述超声回波信号获得所述目标对象的超声图像序列；从所述超声图像序列中获得所述目标对象的第一标准切面对应的超声图像；所述方法还包括：以所述参考图作为引导，从所述超声图像序列中重新获得所述第一标准切面对应的超声图像。
15.在一个实施例中，所述方法还包括：以所述参考图作为引导，调整所述探头的位置后重新向所述目标对象发射超声波，并接收所述目标对象返回的超声波的回波，以获得超声回波信号；根据所述超声回波信号获得所述目标对象的超声图像序列，并从所述超声图像序列中重新获得所述第一标准切面对应的超声图像。
16.在一个实施例中，所述方法还包括：从超声设备本地、云端服务器或外部存储介质中的至少一个获取与所述标准切面标识关联的参考图库。
17.在一个实施例中，所述方法还包括：根据用户权限对所述标准切面标识关联的参考图库中的超声图像进行只读操作和/或修改操作。
18.本发明实施例第二方面提供一种超声成像方法，所述方法包括：显示多个待扫查的标准图像标识，其中每个所述标准图像标识关联有对应的参考图库；当从所述多个待扫查的标准图像标识中确定对目标对象进行扫查的第一标准图像标识时，从所述参考图库中确定与所述第一标准图像标识对应的第一参考图库；其中，所述第一参考图库包含有多帧与第一标准图像对应的且与病例相关的超声图像；向所述目标对象发射超声波，并接收所述目标对象返回的所述超声波的回波，以获得超声回波信号；根据所述超声回波信号获得所述目标对象的第一标准图像对应的超声图像；显示所述第一参考图库以及所述第一标准图像对应的超声图像。
19.在一个实施例中，所述方法还包括：显示所述多帧与第一标准图像对应的且与病例相关的超声图像；从多帧所述超声图像中选择与所述第一标准图像对应的超声图像相匹配的参考图，并显示所述参考图。
20.在一个实施例中，所述第一参考图库中的多帧所述超声图像具有第一显示形式和/或第二显示形式；在所述第一显示形式下，多帧所述超声图像中的至少两帧在同一显示界面以缩略图形式显示；在所述第二显示形式下，在同一显示界面显示有多帧所述超声图像的图像列表，通过切换所述图像列表以实现不同超声图像之间的切换显示。
21.在一个实施例中，所述标准图像包括二维标准图像或者三维标准图像，所述超声图像包括二维超声图像或者三维超声图像。
22.本发明实施例第三方面提供一种超声成像设备，所述设备包括：探头；发射电路，所述发射电路激励所述探头向目标对象发射超声波；接收电路，所述接收电路控制所述探头接收从所述目标对象返回的超声回波以获得超声回波信号；处理器，所述处理器处理所述超声回波信号以获得所述目标对象的超声图像，以及执行如上所述的方法。
23.根据本发明实施例的超声成像方法和超声成像设备在执行超声切面自动扫查工作流时，能自动显示参考图库中的与当前扫查的标准切面对应的超声图像供医生参考，对超声医生的资质提升、人员培养和业务交流具有重大意义。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.在附图中：
26.图1示出根据本发明实施例的超声成像设备的示意性框图；
27.图2示出根据本发明一实施例的超声成像方法的示意性流程图；
28.图3示出根据本发明一实施例的标准切面标识的示意图；
29.图4示出根据本发明一实施例的显示参考图库的显示界面的示意图；
30.图5示出根据本发明另一实施例的显示参考图库的显示界面的示意图；
31.图6示出根据本发明一实施例的显示参考图库和标准切面标识的示意图；
32.图7示出根据本发明另一实施例的显示参考图库和标准切面标识的示意图；
33.图8示出根据本发明另一实施例的超声成像方法的示意性流程图。
具体实施方式
34.为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
35.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
36.应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。
37.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
38.为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的可选实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
39.目前的超声学术交流一般是以授课培训、学术会议、文章或图书发表、录制视频的方式进行的，这些内容来源分散，无法集中为学习者所用，其中一些内容还有可能涉及版权问题。一些超声成像设备将切面相关的帮助或教学信息打包成一个独立的功能模块。该功能模块的重点在于扫查方法的教学，而非以教导诊断为目的，其能够提供的内容一般是正常人的标准超声图像，缺少各种异常表现的范例，对有一定基础的医生帮助有限，并且，功能模块中的内容只能由厂家提供，没有扩展性。
40.此外，该功能模块无法获知医生当前的扫查目标，因此不能提供有针对性的帮助；医生在扫查或练习时，需要进入模块自行查找相关的内容，不能即时获取，费时费力。该功能模块也不能提供合适的平台供医生之间进行业务交流。
41.基于此，本发明实施例提供了一种超声成像方法和超声成像设备，能够根据当前扫查的标准切面自动提供相关的参考库。
42.下面，首先参考图1描述根据本发明一个实施例的超声成像设备，图1示出了根据本发明实施例的超声成像设备100的示意性结构框图。
43.如图1所示，超声成像设备100包括探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116和显示器118。进一步地，超声成像设备还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与探头110连接。
44.探头110包括多个换能器阵元，多个换能器阵元可以排列成一排构成线阵，或排布成二维矩阵构成面阵，多个换能器阵元也可以构成凸阵列。换能器阵元用于根据激励电信号发射超声波，或将接收的超声波转换为电信号，因此每个换能器阵元可用于实现电脉冲信号和超声波的相互转换，从而实现向被测对象的目标区域的组织发射超声波、也可用于接收经组织反射回的超声波回波。在进行超声检测时，可通过发射序列和接收序列控制哪些换能器阵元用于发射超声波，哪些换能器阵元用于接收超声波，或者控制换能器阵元分时隙用于发射超声波或接收超声波的回波。参与超声波发射的换能器阵元可以同时被电信号激励，从而同时发射超声波；或者，参与超声波束发射的换能器阵元也可以被具有一定时间间隔的若干电信号激励，从而持续发射具有一定时间间隔的超声波。
45.在超声成像过程中，发射电路112将经过延迟聚焦的发射脉冲通过发射/接收选择开关120发送到探头110。探头110受发射脉冲的激励而向被测对象的目标区域的组织发射
超声波束，经一定延时后接收从目标区域的组织反射回来的带有组织信息的超声回波，并将此超声回波重新转换为电信号。接收电路114接收探头110转换生成的电信号，获得超声回波信号，并将这些超声回波信号送入波束合成模块122，波束合成模块122对超声回波数据进行聚焦延时、加权和通道求和等处理，然后送入处理器116。处理器116对超声回波信号进行信号检测、信号增强、数据转换、对数压缩等处理形成超声图像。处理器116得到的超声图像可以在显示器118上显示，也可以存储于存储器124中。
46.可选地，处理器116可以实现为软件、硬件、固件或其任意组合，并且可以使用单个或多个专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、单个或多个通用集成电路、单个或多个微处理器、单个或多个可编程逻辑器件、或者前述电路和/或器件的任意组合、或者其他适合的电路或器件。并且，处理器116可以控制所述超声成像设备100中的其它组件以执行本说明书中的各个实施例中的方法的相应步骤。
47.显示器118与处理器116连接，显示器118可以为触摸显示屏、液晶显示屏等；或者，显示器118可以为独立于超声成像设备100之外的液晶显示器、电视机等独立显示器；或者，显示器118可以是智能手机、平板电脑等电子设备的显示屏，等等。其中，显示器118的数量可以为一个或多个。
48.显示器118可以显示处理器116得到的超声图像。此外，显示器118在显示超声图像的同时还可以提供给用户进行人机交互的图形界面，在图形界面上设置一个或多个被控对象，提供给用户利用人机交互装置输入操作指令来控制这些被控对象，从而执行相应的控制操作。例如，在图形界面上显示图标，利用人机交互装置可以对该图标进行操作，用来执行特定的功能，例如在超声图像上绘制出感兴趣区域框等。
49.可选地，超声成像设备100还可以包括显示器118之外的其他人机交互装置，其与处理器116连接，例如，处理器116可以通过外部输入/输出端口与人机交互装置连接，外部输入/输出端口可以是无线通信模块，也可以是有线通信模块，或者两者的组合。外部输入/输出端口也可基于usb、如can等总线协议、和/或有线网络协议等来实现。
50.其中，人机交互装置可以包括输入设备，用于检测用户的输入信息，该输入信息例如可以是对超声波发射/接收时序的控制指令，可以是在超声图像上绘制出点、线或框等的操作输入指令，或者还可以包括其他指令类型。输入设备可以包括键盘、鼠标、滚轮、轨迹球、移动式输入设备(例如带触摸显示屏的移动设备、手机等等)、多功能旋钮等等其中之一或者多个的结合。人机交互装置还可以包括诸如打印机之类的输出设备。
51.超声成像设备100还可以包括存储器124，用于存储处理器执行的指令、存储接收到的超声回波、存储超声图像，等等。存储器可以为闪存卡、固态存储器、硬盘等。其可以为易失性存储器和/或非易失性存储器，为可移除存储器和/或不可移除存储器等。
52.应理解，图1所示的超声成像设备100所包括的部件只是示意性的，其可以包括更多或更少的部件。本发明对此不限定。
53.下面参照图2描述本发明实施例提出的超声成像方法，图2是本发明实施例的超声成像方法200的一个示意性流程图。具体地，本发明实施例的超声成像方法200包括如下步骤：
54.在步骤s210，响应于启动超声切面自动扫查工作流的协议，显示多个待扫查的标准切面标识，其中所述协议中包含所述标准切面标识以及与所述标准切面标识关联的参考
图库；
55.在步骤s220，当从所述多个待扫查的标准切面标识中确定对目标对象进行扫查的第一标准切面标识时，从所述参考图库中确定与所述第一标准切面标识对应的第一参考图库；其中，所述第一参考图库包含有多帧与第一标准切面对应的且与病例相关的超声图像；
56.在步骤s230，向所述目标对象发射超声波，并接收所述目标对象返回的所述超声波的回波，以获得超声回波信号；
57.在步骤s240，根据所述超声回波信号获得所述目标对象的第一标准切面对应的超声图像；
58.在步骤s250，显示所述第一参考图库以及所述第一标准切面对应的超声图像。
59.本发明实施例的超声成像方法200提出了一种自带参考图库的超声切面自动扫查工作流，参考图库与工作流中待扫查的标准切面相关联，在超声切面自动扫查工作流执行时，能自动显示参考图库中的与当前扫查的标准切面对应的超声图像供医生参考，对超声医生的资质提升、人员培养和业务交流具有重大意义。
60.其中，超声切面自动扫查工作流是一种进行自动化超声扫查的工作模式。随着各种超声检查指南与规范的发布，各类超声检查中均需要医生完成一系列标准切面的扫查作为诊断依据。标准切面一般是业内经过挑选的、相对能更多发现异常的重要切面。超声检查一般需要对多个标准切面滑动扫查，以避免遗漏异常组织或结构。超声切面自动扫查工作流能通过提供模板协议，将这些待扫查的标准切面以一定的顺序或形式组织在一起，部分工作由超声成像设备自动完成，提高医生的工作效率，规范医生的操作流程。随着超声技术的发展，各类检查中，标准切面的集合也可能发生变化。
61.响应于启动超声切面自动扫查工作流的协议，超声成像设备在显示界面上显示当前检查部位对应的多个待扫查的标准切面标识。如图3所示，针对当前的检查部位，协议预设了一组需要医生扫查的标准切面，具体包括丘脑水平横切面、侧脑室水平横切面、小脑水平横切面、鼻唇冠状切面等。初始状态下各个标准切面由标准切面标识表示，标准切面标识可以是表示标准切面类型的图形、文字或二者的结合。
62.医生在扫查时，可以按照自动扫查工作流中预设的标准切面顺序逐个扫查标准切面，亦或是根据病人情况或自身习惯按照自定义的顺序逐个扫查标准切面。具体地，确定待扫查的第一标准切面后，医生将探头置于第一标准切面对应的扫查位置，超声成像设备通过探头向目标对象发射超声波，并接收目标对象返回的超声波的回波，以获得超声回波信号，以及根据超声回波信号获得目标对象的第一标准切面对应的超声图像；超声成像设备在显示器上显示第一参考图像库中的至少一帧超声图像以及扫查得到的第一标准切面对应的超声图像。扫查到标准切面后，需要医生主动冻结超声图像、从一组超声图像序列中选择标准切面、测量、存图。存图后标准切面标识切换为已完成状态，例如由超声图像的缩略图替换原有的标准切面标识，参见图3中的丘脑水平横切面和侧脑室水平横切面。同时，存图后超声成像设备会自动解冻超声图像，以便于医生进行下一个标准切面的扫查。
63.本发明实施例在自动扫查工作流中结合了参考图库，自动扫查工作流的协议中包含与标准切面标识关联的参考图库。具体地，针对协议中至少部分标准切面标识中的每个标准切面标识，分别配置有对应的参考图库，当从多个待扫查的标准切面标识中确定对目标对象进行扫查的第一标准切面标识时，从参考图库中确定与该第一标准切面标识对应的
第一参考图库，第一参考图库包含有多帧与第一标准切面对应的且与病例相关的超声图像，以供医生参考。本发明实施例中的第一标准切面标识可以指代协议中的任意一个标准切面标识，第一参考图库指代与该标准切面标识对应的参考图库。
64.进一步的，参考图库中除了包含与标准切面对应的且与病例相关的超声图像之外，还可以包含与标准切面对应的非病例相关的超声图像，例如特征或者症状正常的超声图像。
65.进一步地，参考图库中除了包含与标准切面对应的且与病例相关的超声图像之外，针对其中的部分或全部超声图像，还可以存储有对应的图像特征、图像标记、文字描述等属性信息，以便辅助医生了解超声图像的相关信息。本发明实施例的参考图库可以由超声成像设备的厂家在出厂前预先配置，也可以在出厂后由使用超声成像设备的医生根据分享或教学需要进行补充和扩展。示例性地，参考图像的扩展方式包括但不限于以下几种：在执行超声切面自动扫查工作流时将超声图像保存至参考图库、从超声成像设备的本地历史检查记录中导入、以及从外部介质中导入。
66.示例性地，与标准切面标识关联的参考图库可以从超声设备本地、云端服务器或外部存储介质中的至少一个获取。其中，外部存储介质包括u盘、移动硬盘等。带有参考图库的协议可以通过u盘等外部存储介质的导出、导入而在不同超声成像设备间共享，尤其是对于同一科室的小范围共享，或者不支持联网的医院来说更加便利。医生也可以通过局域网或互联网阶段性地将带有参考图库的协议上传至云服务器，备份工作积累，也可以公开或授权给其他用户查看交流和下载使用，同时还能联合其他医生合作丰富参考图库。对于参考图库的用户身份和权限界定，可以通过应用程序或其它方式实现。可以根据用户权限对标准切面标识关联的参考图库中的超声图像进行编辑，例如对超声图像进行只读操作、修改操作等。还可以根据用户权限删除其中的某些超声图像。
67.一般来说，由创建或维护协议的有经验的医生对参考图库进行扩展，将自身日积月累的成果不断丰富至协议中，进行统一的管理。而使用参考图库的医生，一般是欠缺诊断经验的年轻、低年资医生。由此，通过参考图库即可实现有经验的医生向低年资医生的经验传授。
68.在一个实施例中，医生当前采集的第一标准切面对应的超声图像与第一参考图库可以在同一显示界面显示，便于医生对当前扫查得到的超声图像与第一参考图库进行对比分析。在另一个实施例中，第一标准切面对应的超声图像与第一参考图库在不同显示界面显示，从而更清晰地呈现超声图像的细节。
69.在显示第一参考图库时，可以显示其中的多帧超声图像，多帧超声图像可以具有第一显示形式和第二显示形式中的至少一种显示形式。其中，在第一显示形式下，多帧超声图像中的至少两帧在同一显示界面以缩略图形式显示；图4示出了以第一显示形式显示第一参考图库的显示界面。在第二显示形式下，在同一显示界面显示有多帧超声图像的图像列表，通过切换图像列表以实现不同超声图像之间的切换显示；图5示出了以第二显示形式显示第一参考图库的显示界面。
70.进一步地，当第一参考图库中的多帧超声图像具有第一显示形式和第二显示形式时，第一显示形式和第二显示形式能够相互切换。参照图4和图5，在第一参考图库的超声图像下方显示有切换显示形式的选项，当用户选择开启细节模式时，以第二显示形式显示第
一参考图库，在显示界面上显示多帧超声图像的图像列表和当前选中的超声图像的大图，超声图像的大图能够清晰地呈现超声图像的细节。当用户选择关闭细节模式时，以第一显示形式显示第一参考图库，在显示界面上显示多帧超声图像的缩略图，便于用户快速浏览第一参考图库中的多帧超声图像。
71.在一些实施例中，当生成第一标准切面对应的超声图像之后，可以将第一标准切面对应的超声图像与第一参考图库中的多帧超声图像进行匹配，以得到与当前扫查得到的与第一标准切面对应的超声图像相匹配的参考图，以及输出并显示该参考图。其中，将第一标准切面对应的超声图像与第一参考图库中的多帧超声图像进行匹配是指将当前采集到的超声图像与对应的第一参考库中的多帧超声图像进行关联，并将最可能适配的超声图像作为参考图推送给医生。
72.示例性地，与第一标准切面对应的超声图像相匹配的参考图可以是第一参考图库中与第一标准切面对应的超声图像相似度最高的至少一帧超声图像。可选地，与第一标准切面对应的超声图像相匹配的参考图也可以是第一参考图库中与第一标准切面对应的超声图像相似度高于预设阈值的至少一帧超声图像。显示与当前采集的超声图像相匹配的参考图能够省去医生对参考图库中的超声图像进行筛选所需的时间，直接呈现与当前扫查得到的超声图像最相关的参考图。
73.示例性地，将第一标准切面对应的超声图像与第一参考图库中的多帧超声图像进行匹配时，若第一标准切面中存在明显的解剖结构时，可以先对第一标准切面对应的超声图像中的目标解剖结构进行定位，限定后续步骤中待匹配超声图像的范围，提高匹配的准确度。对目标解剖结构进行定位的方法可以包括图像处理中常见的目标检测方法。
74.目标检测算法包括深度学习、机器学习、传统图像处理等算法。其中，深度学习需要预先基于已收集超声图像及高年资医师对目标解剖结构区域的标注结果对深度学习网络进行训练，深度学习网络包括但不限于rcnn、fasterrcnn、ssd、yolo等。网络训练阶段计算迭代过程中目标解剖结构区域的检测结果和标注结果之间的误差，并以误差最小化为目的不断更新网络中的权值，不断重复该过程，使检测结果逐渐逼近目标解剖结构区域的真实值，得到训练好的深度学习模型。该深度学习模型可以实现对于目标解剖结构区域的自动化识别。
75.传统图像处理结合机器学习的目标检查算法主要包括如下步骤：首先，基于select search等传统图像处理方法在超声图像中确定待选区域；将待选区域变换至固定大小，并使用图像处理方式提取图像的梯度、纹理等特征，如sift算子、hog算子、glcm灰度共生矩阵等；接着，通过传统机器学习算法对待选区域的特征向量进行训练，得到待选框的分类模型；最后，通过回归方法得到目标解剖结构区域。
76.如果第一标准切面中含有目标解剖结构，那么在检测到目标解剖结构区域之后，后续基于目标解剖结构区域进行图像匹配。如果第一标准切面不含有目标解剖结构，那么后续基于超声图像全图进行图像匹配。
77.在进行图像匹配时，还可以首先对超声图像进行图像预处理。图像预处理的主要目的是通过缩放、裁剪、图像滤波等图像处理方法，对输入的超声图像进行变换，增强图像信息，提高后续图像特征提取步骤的性能。
78.对超声图像进行预处理之后，提取超声图像的图像特征。该步骤的主要目的是对
实时采集的超声图像和参考库中的超声图像进行处理，得到匹配时所用的特征向量，用于后续图像匹配。
79.提取图像特征时，可以采用sift、surf、orb等传统特征提取方法，也可以采用基于深度学习的方法。例如，采用alexnet全连接层的4096维特征作为图像特征。相比于传统特征提取方法，基于深度学习的方法响应速度更快。此外，还可以将传统特征提取方法与深度学习方法结合进行特征提取索，以提高特征提取的精度。
80.需要说明的是，除了图像特征，还可以从超声图像中提取其他相关特征，例如第一标准切面中存在的目标解剖结构的关键词、第一标准切面中包含的超声回声特性描述关键词等，并进行特征融合。
81.提取图像特征后，基于图像特征进行图像匹配，也称为图像检索。该步骤的主要目的是将实时采集的超声图像的特征向量与参考库中所有超声图像的特征向量进行比较，查找与实时采集的超声图像最为接近的超声图像，作为参考图。
82.其中，为了加快检索效率，提高检索准确性，可以首先对提取到的特征向量做进一步的处理，例如使用pca(principal component analysis，主成分分析)降维或dba(dtw barycenter averaging，动态时间调整重心平均)增强。基于实时采集的超声图像和参考库中的超声图像的特征向量，可以得到实时采集的超声图像与参考库中的超声图像的相似度。
83.由于图像的特征维度往往较大，如果采用暴力搜索会十分耗时，难以满足检索的实时性要求。因此，可以采用基于树结构的图像检索方法(kd树)、基于哈希的图像检索方法(he)和基于向量量化的图像检索方法(pq)等检索方法，以降低图像检索的空间复杂度与时间复杂度。不同的特征向量采取的相似性度量方法有所不同。例如：简单的方法可以采用欧氏距离，余弦相似度，当采用哈希编码检索时可以采用汉明距离。
84.对于检索到的结果，还可以根据一定规则或用户反馈进行二次重排序。例如，根据所有特征向量计算得到的相似度度量距离进行排序，或者基于其中一维特征进行排序等。这部分操作作为检索的后处理操作，目的是提高检索准确率。最后，可以将参考库中与实时采集的超声图像的相似度最高的一帧或多帧超声图像作为参考图输出给用户。
85.进一步地，在显示参考图时，还可以同时显示与参考图对应的属性信息，属性信息包括如下至少一种：图像特征、图像标记、文字描述。其中，图像特征可以包括超声征象，例如高回声、低回声等；图像标记可以包括在超声图像中对病灶位置进行的标记；文字描述可以包括对病例的描述，以及针对同类超声图像可以考虑何种疾病等。显示参考图对应的属性信息有利于辅助用户理解参考图。
86.显示参考图后，用户还可以参照参考图判断当前采集的第一标准切面对应的超声图像是否准确。具体地，在步骤s240中，根据超声回波信号获得目标对象的第一标准切面对应的超声图像时，超声成像设备根据超声回波信号获得目标对象的超声图像序列，并从超声图像序列中获得目标对象的第一标准切面对应的超声图像。如果该超声图像与第一标准切面的对应关系不准确，可以在获得参考图之后，以参考图作为引导，从上述超声图像序列中重新选择第一标准切面对应的超声图像。
87.若超声图像序列中不存在符合要求的第一标准切面对应的超声图像，则可以重新生成超声图像序列并在其中选择超声图像。具体地，以参考图作为引导，调整探头的位置后
重新向目标对象发射超声波，并接收目标对象返回的超声波的回波，以获得超声回波信号，根据超声回波信号获得目标对象的超声图像序列，并从超声图像序列中重新获得第一标准切面对应的超声图像。
88.在一些实施例中，显示第一参考图库时，可以显示第一参考图库中的多帧与第一标准切面对应的且与病例相关的超声图像，并从多帧超声图像中选择与第一标准切面对应的超声图像相匹配的参考图，以及显示该参考图。在一个示例中，显示多帧与第一标准切面对应的且与病例相关的超声图像和显示参考图可以是同时进行的。在另一个示例中，也可以先显示多帧与第一标准切面对应的且与病例相关的超声图像，之后响应于用户指令确定其中与第一标准切面对应的超声图像相匹配的参考图并进行显示。在显示第一参考图库中的多帧与第一标准切面对应的且与病例相关的超声图像时，可以按照与当前扫查的超声图像的相似度由高到低的顺序进行排序。若第一参考图库中没有可适配的超声图像，可以不推荐参考图或给出相关的提示。
89.示例性地，在显示与第一标准切面标识对应的第一参考图库和待扫查的标准切面标识时，可以将第一参考图库与标准切面标识在同一显示界面进行显示或在不同显示界面进行显示。
90.例如，参见图6和图7，图6和图7示出了在同一显示界面显示第一参考图库与标准切面标识的示意图。其中，图6在显示界面左侧显示标准切面标识的列表，在显示界面右侧显示第一参考图库中多帧超声图像的缩略图；
91.图7在显示界面左侧显示标准切面标识的列表，在显示界面右侧显示第一参考图库中选中的参考图以及参考图对应的属性信息。
92.在不同界面显示第一参考图库和标准切面标识可以包括如下两种实现方式：其一为在不同显示器上分别显示第一参考图库和标准切面标识，其二为如图4、图5所示的，在同一显示器的不同标签页分别显示第一参考图库和标准切面标识：当用户选择显示界面上方的“iworks”标签时，显示标准切面标识，当用户选择显示界面上方的“参考图库”标签时，显示第一参考图库，用户可以根据需要切换显示界面的显示内容。
93.综上所述，本发明实施例的超声成像方法200提出了一种自带参考图库的超声切面自动扫查工作流的协议，将超声切面自动扫查工作流的协议和参考图库整合成为一个扫查流程和实际案例合二为一的教学工具，供缺乏经验的医生学习使用。经验丰富的医生在完成学识积累的同时还能完成带教工作和经验传承，收获口碑。尤其是有利于医院科室共建互帮互助的学习氛围，使得低年资医生能站在巨人的肩膀，迅速提升知识储备和诊断经验，获得成长，对超声医生的人员培养和业务交流都具有非常重大的意义。
94.下面参照图8描述本发明另一实施例提出的超声成像方法，图8是本发明实施例的超声成像方法800的一个示意性流程图。具体地，本发明实施例的超声成像方法800包括如下步骤：
95.在步骤s810，显示多个待扫查的标准图像标识，其中每个所述标准图像标识关联有对应的参考图库；
96.在步骤s820，当从所述多个待扫查的标准图像标识中确定对目标对象进行扫查的第一标准图像标识时，从所述参考图库中确定与所述第一标准图像标识对应的第一参考图库；其中，所述第一参考图库包含有多帧与第一标准图像对应的且与病例相关的超声图像；
97.在步骤s830，向所述目标对象发射超声波，并接收所述目标对象返回的所述超声波的回波，以获得超声回波信号；
98.在步骤s840，根据所述超声回波信号获得所述目标对象的第一标准图像对应的超声图像；
99.在步骤s850，显示所述第一参考图库以及所述第一标准图像对应的超声图像。
100.本实施例的超声成像方法800与上文的超声成像方法200大体上类似，不同之处在于，本实施例的超声成像方法800中的标准图像标识不限于标准切面标识。本实施例的标准图像标识对应的标准图像包括二维标准图像或者三维标准图像，相应地，参考库中的超声图像和当前采集的超声图像也包括二维超声图像或者三维超声图像。在二维超声成像模式下，待扫查的标准图像标识为二维标准图像标识，参考图库中的超声图像为二维超声图像，步骤s240中获得的第一标准图像对应的超声图像也是二维超声图像。在三维超声成像模式下，待扫查的标准图像标识为三维标准图像标识，参考图库中的超声图像为三维超声图像，步骤s240中获得的第一标准图像对应的超声图像也是三维超声图像。
101.在一些实施例中，超声成像方法800还包括：显示第一参考图库中的多帧与第一标准图像对应的且与病例相关的超声图像，第一标准图像即与第一标准图像标识对应的标准图像。进一步地，还可以从第一参考图库的多帧超声图像中选择与第一标准图像对应的超声图像相匹配的参考图，并显示该参考图，从而直接向用户呈现与当前扫查的超声图像最相关的参考图，提高扫查效率。
102.进一步地，第一参考图库中的多帧超声图像具有第一显示形式和第二显示形式中的至少一种显示形式。在第一显示形式下，多帧超声图像中的至少两帧在同一显示界面以缩略图形式显示；在第二显示形式下，在同一显示界面显示有多帧超声图像的图像列表，通过切换图像列表以实现不同超声图像之间的切换显示。示例性地，用户可以根据需要在第一显示形式和第二显示形式之间进行切换。
103.根据本发明实施例的超声成像方法800在根据标准图像标识进行超声扫查时，能自动显示参考图库中的与当前扫查的标准图像对应的超声图像供医生参考，对超声医生的资质提升、人员培养和业务交流具有重大意义。
104.本发明实施例还提供一种超声成像设备，用于实现上述的超声成像方法200。该超声成像设备包括探头、发射电路、接收电路、处理器和显示器。重新参照图1，该超声成像设备可以实现为如图1所示的超声成像设备100，超声成像设备100可以包括探头110、发射电路112、接收电路114、处理器116以及显示器118，可选地，超声成像设备100还可以包括发射/接收选择开关120和波束合成模块122，发射电路112和接收电路114可以通过发射/接收选择开关120与探头110连接，各个部件的相关描述可以参照上文的相关描述，在此不做赘述。
105.其中，发射电路112用于激励探头110向目标对象发射超声波；接收电路114用于控制探头接收从目标对象返回的超声回波以获得超声回波信号；处理器116用于处理超声回波信号以获得目标对象的超声图像，以及执行超声成像方法200或超声成像方法800的步骤。以上仅描述了超声成像设备各部件的主要功能，更多细节参见对超声成像方法200和超声成像方法800进行的相关描述，在此不做赘述。
106.尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性
的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
107.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
108.在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
109.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
110.类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
111.本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
112.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
113.本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(dsp)来实现根据本发明实施例的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
114.应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，
不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
115.以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。