專利名稱：一種用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像局部放大方法及裝置，尤其是一種用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法及裝置。
背景技術：
超聲診斷儀器是利用超聲檢測技術，通過測量來了解人體組織結構的數據和形態。隨著不斷發展的新技術和廣泛深入的臨床診斷應用，進一步對便捷的軟件操作方法和準確的超聲診斷提出了新要求。在目前的臨床應用中，有的情況下需要體積小，重量輕的超聲診斷儀，比如夜間醫生出診，可以隨身攜帶便攜式超聲給病人做出及時的診斷，而不需要專門到醫院做超聲檢 查，避免了病情的延誤，這種情況下臺式超聲就有一定的局限性。另外，操作超聲診斷儀一般是通過操作面板上的機械按鍵和軌跡球來控制圖標、菜單或按鈕等圖形用戶界面來完成。操作面板等外圍設備需要花費額外的費用、空間，并且不適合擴展，提供的功能有限。軌跡球控制往往需要經過復雜的操作步驟，并且在診斷過程中醫生一般是左手控制軌跡球，不方便準確移動和定位光標以完成對儀器的操控。在超聲檢查中，通常醫生要先進入圖像檢查模式，其包括B模式(BrightnessMode)、彩色血流模式(Color Flow Mapping Mode)等,然后醫生需要重點觀察超聲圖像的某個局部區域，就必須向觸摸屏上對應的控件發送指令進入圖像局部放大模式放大這部分區域，這時就用到了 “ZOOM” (圖像放大功能)。傳統的臺式超聲診斷儀放大圖像的步驟是首先，按下ZOOM鍵出現ZOOM取樣框，轉動軌跡球改變ZOOM取樣框的位置，按確定鍵固定ZOOM取樣框的位置，此時轉動軌跡球可以調整ZOOM取樣框的大小，按ZOOM鍵放大ZOOM取樣框內的圖像；然后，圖像放大后,輕觸軌跡球可以使圖像回到原始圖像狀態,此時迅速移動ZOOM取樣框到另一位置并松開軌跡球，圖像將自動放大，在松開軌跡球之間也可通過確定鍵使軌跡球功能在ZOOM取樣框定位及大小調整間切換，再次按下ZOOM鍵后退出放大狀態并恢復原始圖像。在傳統的超聲診斷過程中，醫生對病人做診斷時需要探頭掃描和觀察顯示屏顯示的超聲圖像的操作同時完成，而在這個過程中為了得到ROI (感興趣區域，Region ofInterest)，需要同時調節ZOOM鍵、軌跡球和確定鍵，操作起來比較復雜，而且軌跡球操作起來也不夠靈敏，不能很快地實現ROI的鎖定。為了簡化超聲診斷儀，將其做成觸摸屏，醫生可以在超聲圖像上通過直接或間接的方式(包括但不限于用手指、觸摸筆、紅外線、單點觸摸、多點觸摸、無線電等方式進行滑動、點擊、拖動等操作)對圖像進行操作，從而使人機交互更為直截了當。現有的一般觸摸屏超聲診斷儀雖然解決了上述的問題，通過用手指點擊相應的菜單實現想要的功能，但還不夠便捷。
為了解決這一問題，在傳統超聲診斷儀的基礎上，采用觸摸屏替代鍵盤，需要一種方法在超聲圖像上通過簡單的操作來實現圖像局部放大，從而使顯示界面更加簡化易用。
發明內容
本發明的目的在于克服現有超聲診斷儀在圖像放大方面的不足，提供一種直接在觸摸屏上通過直接或間接的方式(包括但不限于用手指、觸摸筆、紅外線、單點觸摸、多點觸摸、無線電等方式進行滑動、點擊、拖動等操作)對圖像進行操作從而實現超聲圖像局部放大的用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法及裝置。按照本發明提供的技術方案，所述用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法，所述圖像局部放大方法包括以下步驟a、進入ZOOM放大模式，通過觸摸屏輸入模塊接收對觸摸屏發送的觸屏指令，由控制器接收并識別所述觸屏指令，且記錄下所述觸屏指令中包含的觸屏位置并將其傳輸給ZOOM放大模塊； b、通過ZOOM放大模塊中所包含的放大區域確認模塊根據所述觸屏指令中包含的觸屏位置和預先設定的放大區域采集所述區域內的圖像數據，ZOOM放大模塊將所述圖像數據傳輸給圖像插值模塊；C、通過圖像插值模塊利用插值算法完成圖像的放大，然后將結果通過控制器傳輸給顯示屏在預先設定的彈出框中顯示放大后的圖像，同時由控制器自動更新當前放大倍數并通過顯示屏對應顯示輸出。本發明的一種進一步實施方案中，還包括步驟d、通過觸摸屏輸入模塊接收對觸摸屏發送的再次放大指令，并將所述再次放大指令傳輸給ZOOM放大模塊，由放大區域確認模塊完成圖像數據的采集，并將圖像數據傳輸給圖像插值模塊，由圖像插值模塊通過插值算法完成圖像的放大，然后將結果通過控制器傳輸給顯示屏在預先設定的彈出框中顯示再次放大的圖像，同時，由控制器自動更新當前放大倍數并傳輸給顯示屏對應顯示輸出。本發明的一種進一步實施方案中，所述步驟c中所述插值算法包括以下步驟Cl、通過原始圖像的大小以及預先設置的放大倍數計算得到新圖像的大小，并以此創建新圖像；記原始圖像為f，其大小為MXN，若原始圖像為f 在X方向的放大倍數為!，在
y方向的放大倍數為I，記放大處理后的新圖像為f'，則新圖像f'的大小為M’XN’ ；
Nc2、由新圖像f’的(x’，y')映射到原始圖像(xx, yy)處；設f ' (X，，y’)(X，=0，I, 2, ，M’ -I, y' =0，1，2, ，N，-I)為新圖像 f '在U1 , Y1 )處的灰度值，f (xx, yy) (x=0, 1,2,.., M_l, y=0, 1，2, ...，N-1)為原始圖像 f 在(xx, yy)處對應的灰度值,則f' (x’，y’)映射到原始圖像f的f (xx, yy),其中,滿足以下條件
.M, Nxx = X x —jy 二 7 x—;由新圖像中(x’，y’)通過坐標變換得到的浮點坐標(xx，yy)，其滿足以下等式
xx=x+u, yy=y+v其中，X和y分別為原始圖像f中坐標(XX，yy)橫坐標和縱坐標的整數坐標部分，u和V分別為原始圖像f中坐標(XX，yy)橫坐標和縱坐標的浮點坐標部分；c3、由 f (xx, yy)得到其附近的四個灰度值 f (x, y)、f (x+1, y)、f (x, y+1)和f (x+1, y+1)，則 f (x’，y’)的灰度值由原始圖像的 f (X，y)、f (x+1, y)、f (x, y+1)和f (x+1, y+1)這四個灰度值通過插值決定，即f (x+u, y+v) = (l~u) (l~v) f (x, y) + (l~u) v f (x, y+1)+u (1-v) f (x+1, y) +u v f (x+1, y+1)c4、將上述由雙線性插值得到的像素點的灰度值寫回到新圖像矩陣中； c5、重復上述相應步驟直到新圖像的所有像素寫完為止。本發明的一種進一步實施方案中，所述步驟c中，圖像局部放大包括對實時圖像局部放大和凍結圖像局部放大兩種。本發明的一種進一步實施方案中，圖像檢查模式和圖像局部放大模式同時進行。本發明的一種進一步實施方案中，一種圖像局部放大裝置，包括控制器，還包括與控制器相連接的ZOOM放大模塊，所述ZOOM放大模塊包括放大區域確認模塊以及圖像插值模塊，由放大區域確認模塊將通過觸摸屏輸入模塊接收的觸屏指令中的觸屏位置作為預先設定的放大區域的中心位置采集放大區域內的圖像數據，由圖像插值模塊通過插值算法完成對所述放大區域內的圖像的放大，將結果通過控制器傳輸給顯示屏在預先設定的彈出框中顯示放大后的圖像，同時，由控制器更新放大倍數并傳輸給顯示屏顯示。本發明的一種進一步實施方案中，預先設定的放大區域和預先設定的彈出框的位置分別可以在超聲圖像顯示區域上由用戶自行設定。本發明與現有技術相比具有以下優點本發明的用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法及裝置不但有效降低了人工操作的復雜性，而且使圖像局部放大與整體圖像顯示同步進行，操作簡捷，效果直觀。
圖I為本發明觸摸屏超聲診斷儀結構框圖。圖2為本發明觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法示意圖。圖3為本發明觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法流程圖。圖4為本發明雙線性插值原理示意圖。圖5為本發明一實施例的觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大示意圖。圖6為本發明一實施例的觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部進一步放大示意圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖和實施例對本發明作進一步說明。如圖I所示，一種觸摸屏超聲診斷儀，包括觸摸屏輸入模塊101、控制器102、Z00M放大模塊103、發射電路106、換能器107、接收電路108、波束形成109、信號處理與圖像形成110和顯示屏111，其中，觸摸屏覆于顯示屏111上，ZOOM放大模塊103進一步包括放大區域確認模塊104以及圖像插值模塊105。
觸摸屏輸入模塊101用于響應外界的消息，換能器(也稱為探頭)是超聲波的發射和接收裝置，可以將電能轉換為聲能，也可以將聲能轉換為電能。目前的換能器都是由一個一個小的基元組成，根據幾何形狀的不同，可以分為線陣、凸陣以及相控陣。發射電路106在控制器102的協調下，向換能器107的每個激活基元發送經過適當延時的電信號，由換能器107轉換為超聲波信號發射出去，接收電路108負責接收換能器107傳送過來的回聲信號，并對其進行放大、模數變換等處理，波束合成109對接收電路108數模轉換后的不同通道的回聲信號分別進行延時計算、動態聚焦、動態孔徑等處理，最終將其合成為一路信號。在上述過程中由于需要很高的數據吞吐量和計算能力，所以波束合成109往往需要用專用的硬件實現，比如可以用DSP或者FPGA、CPLD來實現。信號處理和圖像形成110對波束合成后的信號進行噪聲抑制、包絡檢波、對數壓縮、數字掃描變換等處理，最終在顯示屏111顯示超聲圖像。控制器102負責對所有的其他部分進行控制和協調，它可以是一個電路，也可以是一個嵌入式設備或者一臺微機。觸摸屏輸入模塊101、ZOOM放大模塊103分別與控制器102相連接，控制器102依次與發射電路106、換能器107以及接收電路108、波束形成109、信號處理與圖像形成110 以及顯示屏111依次相連且均與控制器102相連。圖2所示的是本發明觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法示意圖。本發明所揭示的觸摸屏超聲診斷儀包括顯示時間以及廠家信息區域201、超聲圖像顯示區域202、第一菜單區域203、第二菜單區域204以及第三菜單區域205。當進入ZOOM放大模式后，若醫生想要觀察圖像的狹小部分時，則可以用手指或者其他方式向超聲圖像顯示區域所顯示的對應位置點擊，如圖所示點P所在位置，這時系統會根據點P所在位置預先設定所需放大的圖像范圍，如圖2所示預設框206，然后將預設框中的圖像放大顯示在彈出框207中以便用戶查看。上述整個過程由系統內部的軟硬件配合完成。進一步地,通過圖3所示的流程圖以圖4、圖5以及圖6所示的實施例示意圖對本發明所述技術方案作詳盡的描述。如圖3所示，本發明所述技術方案包括以下步驟在步驟301中，首先進入ZOOM放大模式；在步驟302中，通過觸摸屏輸入模塊101接收對觸摸屏發送的觸屏指令，然后將其傳輸給控制器102，控制器102接收該指令并將指令中包含的觸屏位置記錄下來，將其傳輸給ZOOM放大模塊103 ；在步驟303中，通過ZOOM放大模塊103接收上述指令將其傳輸給放大區域確認模塊104，由放大區域確認模塊104接收該指令，根據指令中包含的觸屏位置并以此作為預先設定的放大區域的中心位置，比如圖2所示的206，采集該放大區域內的圖像數據，然后將其傳輸給圖像插值模塊105對預先設定的放大區域內的圖像數據進行插值運算，具體算法將在之后做詳細說明；圖像局部放大包括對實時圖像局部放大和凍結圖像局部放大兩種。本發明的一種進一步實施方案中，圖像檢查模式和圖像局部放大模式同時進行。在步驟304中，由圖像插值模塊105通過插值算法完成圖像的放大，然后將結果通過控制器102傳輸給顯示屏在預先設定的彈出框207中顯示，同時，由控制器102自動更新當前放大倍數并將其傳輸給顯示屏111對應顯示輸出。需要說明的是，所述彈出框207的大小以及位置均為特定限制，可以由用戶根據需要自行設定。
接著，在步驟305中，若用戶對彈出框207中當前放大后的圖像大小仍然不滿意時，在步驟306中可以對當前圖像作進一步的放大直至用戶對當前圖像的大小已經滿意為止，則進入步驟307判斷在圖像的其他新位置是否有放大指令觸發；在步驟306中，通過觸摸屏輸入模塊101接收到來自對觸摸屏發送的觸屏指令，將其傳輸給控制器102，控制器102接收并識別該指令，認為是再次放大指令，并將其傳輸給ZOOM放大模塊103，由放大區域確認模塊104按照步驟303中所述方式完成圖像數據的采集，并將圖像數據傳輸給圖像插值模塊105結合預先設定的倍數遞增范圍確定新的放大倍數，然后對當前圖像做插值運算完成圖像的放大，最后，將結果傳輸通過控制器102傳輸給顯示屏111在預先設定的彈出框207中顯示，同時，由控制器102自動更新當前放大倍數并將其傳輸給顯示屏111對應顯示輸出；上述步驟完成了一次圖像局部放大的過程，但在實際應用過程中，在ZOOM放大模式下往往需要對圖像的多個位置進行局部放大。在步驟307中，通過觸摸屏輸入模塊101判斷是否在圖像上新的位置發生觸屏動作，若有，則說明新的位置所顯示的圖像需要進行放大，則再次進入步驟303，否則，結束本次圖像局部放大的操作。進一步地，關于步驟303中所述的插值算法主要實現對圖像進行放大或者縮小處理，在具體實施時，考慮到超聲診斷儀本身的軟硬件環境，用戶可以選擇數字圖像處理中對圖像進行放大或者縮小處理的多種算法，包括但不僅限于最鄰近插值算法、雙線性插值算法等。在本發明的一個具體實施例中，以雙線性插值算法為例簡單說明對圖像進行放大或者縮小的實現原理。雙線性插值算法可以描述為以下步驟(I)通過原始圖像的大小以及預先設置的放大倍數計算得到新圖像的大小，并以此創建新圖像；記原始圖像為f，其大小為MXN，若原始圖像為f 在X方向的放大倍數為4^，在
y方向的放大倍數為I，記放大處理后的新圖像為f'，則新圖像f'的大小為M’XN’。
N(2)設 f' (x，，y，)(X，=0，1，2, ，M' -I, y'-I)為新圖像 f'在(X' , Y1 )處的灰度值，f (xx, yy) (x=0, I, 2, ，M_l, y=0, 1,2,.., N-1)為原始圖像 f在(xx, yy)處對應的灰度值,則f' (x’，y’)映射到原始圖像f■的f (xx, yy),其中，滿足以下條件
權利要求
1.一種用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法，其特征是，所述圖像局部放大方法包括以下步驟 (a)、進入ZOOM放大模式，通過觸摸屏輸入模塊(101)接收對觸摸屏發送的觸屏指令，由控制器(102)接收并識別所述觸屏指令，且記錄下所述觸屏指令中包含的觸屏位置并將其傳輸給ZOOM放大模塊(103); (b)、通過ZOOM放大模塊(103)中所包含的放大區域確認模塊(104)根據所述觸屏指令中包含的觸屏位置和預先設定的放大區域采集所述區域內的圖像數據，ZOOM放大模塊(103)將所述圖像數據傳輸給圖像插值模塊(105)； (C)、通過圖像插值模塊(105)利用插值算法完成圖像的放大，然后將結果通過控制器(102)傳輸給顯示屏(111)在預先設定的彈出框中顯示放大后的圖像，同時由控制器(102)自動更新當前放大倍數并通過顯示屏(111)對應顯示輸出。
2.根據權利要求I所述用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法，其特征是還包括步驟(d)、通過觸摸屏輸入模塊(101)接收對觸摸屏發送的再次放大指令，并將所述再次放大指令傳輸給ZOOM放大模塊(103)，由放大區域確認模塊(104)完成圖像數據的采集，并將圖像數據傳輸給圖像插值模塊(105)，由圖像插值模塊(105)通過插值算法完成圖像的放大，然后將結果通過控制器(102)傳輸給顯示屏(111)在預先設定的彈出框中顯示再次放大的圖像，同時，由控制器(102)自動更新當前放大倍數并傳輸給顯示屏(111)對應顯示輸出。
3.根據權利要求I所述用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法，其特征是，所述步驟(C)中所述插值算法包括以下步驟 (Cl)、通過原始圖像的大小以及預先設置的放大倍數計算得到新圖像的大小，并以此創建新圖像； 記原始圖像為f，其大小為MXN，若原始圖像為f在X方向的放大倍數為S，在y方向 M的放大倍數為I，記放大處理后的新圖像為Γ，則新圖像Γ的大小為Μ’ΧΝ’； N (c2)、由新圖像f’的(X’，y’)映射到原始圖像(XX，yy)處；設 f' (X，，y’)(X，=0，1，2,· · ·，M’-1，y’=0，1，2,· · ·，N’-I)為新圖像 f'在(x, , y')處的灰度值，f (XX，yy) (χ=0, I, 2, , M-l, y=0, I, 2, , N-1)為原始圖像 f 在(xx, yy)處對應的灰度值，則Γ (x’，y’)映射到原始圖像f的f(xx，yy)，其中，滿足以下條件
4.根據權利要求I所述用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法，其特征是所述步驟(C)中，圖像局部放大包括對實時圖像局部放大和凍結圖像局部放大兩種。
5.根據權利要求I所述用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法，其特征是圖像檢查模式和圖像局部放大模式同時進行。
6.一種實現權利要求I所述方法的圖像局部放大裝置，包括控制器(102)，其特征在于，還包括與控制器(102)相連接的ZOOM放大模塊(103)，所述ZOOM放大模塊(103)包括放大區域確認模塊(104)以及圖像插值模塊(105)，由放大區域確認模塊(104)將通過觸摸屏輸入模塊(101)接收的觸屏指令中的觸屏位置作為預先設定的放大區域的中心位置采集放大區域內的圖像數據，由圖像插值模塊(105)通過插值算法完成對所述放大區域內的圖像的放大，將結果通過控制器(102)傳輸給顯示屏(111)在預先設定的彈出框中顯示放大后的圖像，同時，由控制器(102 )更新放大倍數并傳輸給顯示屏(111)顯示。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征是預先設定的放大區域和預先設定的彈出框的位置分別可以在超聲圖像顯示區域上由用戶自行設定。
全文摘要
本發明提供一種用于觸摸屏超聲診斷儀的圖像局部放大方法及裝置，其包括以下步驟通過觸摸屏輸入模塊接收觸屏指令，將其傳輸給控制器并由其記錄下觸屏位置，由ZOOM放大模塊中的放大區域確認模塊將觸屏位置作為中心位置，結合預先設定的放大區域采集圖像數據，由圖像插值模塊通過插值算法完成圖像放大，將結果通過控制器傳輸給顯示屏顯示，同時，由控制器更新放大倍數并傳輸給顯示屏顯示，通過觸摸屏輸入模塊接收到再次放大指令，由放大區域確認模塊完成圖像數據的采集，將圖像數據傳輸給圖像插值模塊通過插值算法完成圖像放大，然后將結果通過控制器傳輸給顯示屏顯示再次放大的圖像，更新當前放大倍數并通過顯示屏顯示。本發明操作方便，效果直觀。
文檔編號A61B8/00GK102793565SQ20121029251
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月16日 優先權日2012年8月16日
發明者莫若理, 龔棟梁, 趙明昌 申請人:無錫祥生醫學影像有限責任公司