CN111466948A - 超声波扫描方法与超声波扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供一种超声波扫描方法与超声波扫描装置。所述方法包括：经由超声波扫描器对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像；经由图像识别模块分析所述超声波图像以识别所述超声波图像中的器官图案；以及根据所述器官图案的识别结果自动产生引导信息，其中所述引导信息用以引导所述超声波扫描器的移动以扫描所述人体的目标器官。藉此，可改善传统手动执行超声波扫描的效率。

Description

超声波扫描方法与超声波扫描装置

技术领域

本发明涉及一种超声波扫描技术，尤其涉及一种超声波扫描方法与超声波扫描装置。

背景技术

超声波扫描装置可基于超声波来扫描人体内的器官图像，以根据此器官图像评估器官状态。然而，传统上超声波扫描装置需要专业人士操作，且经由超声波扫描而获得的超声波图像也需要专业人士进行识别。未经过专业训练的人员不容易从超声波图像中识别出特定器官。但是，在实务上，医生或检验师等专业人士在操作超声波扫描装置时，也可能因为各种状况(例如专业度不足或疲劳)而发生对于器官图案的错误判读，导致检验缺乏效率甚至导致检验结果失准。

发明内容

本发明提供一种超声波扫描方法与超声波扫描装置，可自动分析超声波图像并根据分析结果提供辅助扫描的引导信息，从而改善上述问题。

本发明的实施例提供一种超声波扫描方法，其用于超声波扫描装置。所述超声波扫描方法包括：经由超声波扫描器对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像；经由图像识别模块分析所述超声波图像以识别所述超声波图像中的器官图案；以及根据所述器官图案的识别结果自动产生引导信息，其中所述引导信息用以引导所述超声波扫描器的移动以扫描所述人体的目标器官。

本发明的实施例另提供一种超声波扫描装置，其包括超声波扫描器与处理器。所述超声波扫描器用以对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像。所述处理器耦接至所述超声波扫描器并且用以经由图像识别模块分析所述超声波图像以识别所述超声波图像中的器官图案。所述处理器还用以根据所述器官图案的识别结果自动产生引导信息，且所述引导信息用以引导所述超声波扫描器的移动以扫描所述人体的目标器官。

基于上述，在经由超声波扫描器对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像后，图像识别模块可用以分析所述超声波图像以识别所述超声波图像中的器官图案。接着，引导信息可根据所述器官图案的识别结果自动产生。特别是，此引导信息可引导所述超声波扫描器的移动以扫描所述人体的目标器官，从而可减少专业人士执行超声波扫描的负担和/或未经过专业训练的人员也可以轻易操作超声波扫描装置完成简易扫描。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1是根据本发明的一实施例所示出的超声波扫描装置的示意图；

图2是根据本发明的一实施例所示出的超声波扫描操作的示意图；

图3是根据本发明的一实施例所示出的超声波图像与相应的坐标信息的示意图；

图4与图5是根据本发明的一实施例所示出的根据预测框的面积之间的数值关系产生引导信息的示意图；

图6是根据本发明的一实施例所示出的超声波扫描方法的流程图；

图7与图8是根据本发明的一实施例所示出的超声波扫描方法的流程图。

附图标记说明

10：超声波扫描装置

101：超声波扫描器

102：存储装置

103：图像识别模块

104：处理器

105：输入/输出接口

21：人体

201：器官

31：坐标表格

41、42、51、52：超声波图像

410、420、510、520：预测框

401、501：引导信息

S601～S603、S701～S704、S801～S808：步骤

具体实施方式

图1是根据本发明的一实施例所示出的超声波扫描装置的示意图。请参照图1，超声波扫描装置10包括超声波扫描器101、存储装置102、图像识别模块103、处理器104及输入/输出接口105。超声波扫描器101用以对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像。例如，超声波扫描器101可包括手持式探头。超声波扫描器101可发射超声波并接收经由人体器官反射回来的超声波。根据反射回来的超声波，超声波图像可被获得。在以下实施例中，是以二维超声波图像作为范例进行说明。然而，在另一实施例中，所述超声波图像也可包含三维超声波图像，本发明不加以限制。

存储装置102用以存储数据。例如，存储装置102可包括易失性存储媒体与非易失性存储媒体。易失性存储媒体可包括随机存取存储器(random access memory,RAM)。非易失性存储器模块可包括快闪(flash)存储器模块、只读存储器(read only memory,ROM)、固态硬盘(solid state drive,SSD)和/或传统硬盘(hard disk drive,HDD)等。此外，存储装置102的数目可以是一或多个，本发明不加以限制。

图像识别模块103用以对所获得的超声波图像执行图像识别。例如，图像识别模块103可基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)架构或其他类型的图像识别架构(或算法)来执行图像识别。图像识别模块103可以软件或硬件形式实施。在一实施例中，图像识别模块103包括软件模块。例如，图像识别模块103的程序码可存储于存储装置102并可由处理器104执行。在一实施例中，图像识别模块103包括硬件电路。例如，图像识别模块103可包括图型处理器(GPU)或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器、数字信号处理器、可程序化控制器、特殊应用集成电路、可程序化逻辑装置或其他类似装置或这些装置的组合。此外，图像识别模块103的数目可以是一或多个，本发明不加以限制。

处理器104耦接至超声波扫描器101、存储装置102及图像识别模块103。处理器104可用以控制超声波扫描器101、存储装置102及图像识别模块103。例如，处理器104可包括中央处理器(CPU)、图型处理器或是其他可程序化的一般用途或特殊用途的微处理器、数字信号处理器、可程序化控制器、特殊应用集成电路、可程序化逻辑装置或其他类似装置或这些装置的组合。在一实施例中，处理器104可用以控制超声波扫描装置10的整体或部分操作。在一实施例中，图像识别模块103可以软件、固件或硬件形式实作于处理器104内部。此外，处理器104的数目可以是一或多个，本发明不加以限制。

输入/输出接口105耦接至处理器104。输入/输出接口105用以接收信号和/或输出信号。例如，输入/输出接口105可包括屏幕、触控屏幕、触控板、鼠标、键盘、实体按钮、扬声器、麦克风、有线通讯接口和/或无线通讯接口，且输入/输出接口105的类型不限于此。

图2是根据本发明的一实施例所示出的超声波扫描操作的示意图。请参照图1与图2，操作人员可以手持超声波扫描器101并将超声波扫描器101于人体21上移动以执行超声波扫描操作。此外，一种凝胶可以被涂抹于超声波扫描器101与人体21之间，以利执行所述超声波扫描操作。以图2为例，经由此超声波扫描操作而获得的超声波图像可呈现器官201的图案(也称为器官图案)。例如，器官201可包括心脏、肝脏和/或子宫等各式人体器官，本发明不加以限制。所获得的超声波图像可被存储于存储装置102。

处理器104可经由图像识别模块103分析超声波图像以识别超声波图像中的器官图案。处理器104可根据器官图案的识别结果自动产生引导信息。此引导信息可用以引导超声波扫描器101的移动以扫描人体21的特定器官(也称为目标器官)。例如，此引导信息可通过输入/输出接口105中的屏幕以图像形式输出和/或通过输入/输出接口105中的扬声器以声音形式输出。或者，此引导信息也可以是以其他形式(例如震动或蜂鸣器)输出，本发明不加以限制。此外，目标器官可以是心脏、肝脏和/或子宫等各式人体器官，本发明不加以限制。操作人员可根据此引导信息移动超声波扫描器101，以持续扫描目标器官和/或在扫描过程中持续扩大目标器官在超声波图像中的图案面积。

在一实施例中，此引导信息可包含方向信息。操作人员可根据此方向信息而朝特定方向移动超声波扫描器101。在一实施例中，此引导信息可包含当前超声波扫描器101的移动方向是否正确的信息。操作人员可根据此引导信息决定是否要改变超声波扫描器101的移动方向。藉此，即便未受到专业的超声波扫描和/或分析超声波图像的训练，一般使用者也可以根据此引导信息而执行对于目标器官的超声波扫描和/或获得呈现目标器官的完整图案(或最大图案)的超声波图像。此外，此引导信息也可用以引导医生或检验师等专业人士，以协助其完成对于目标器官的超声波扫描。

在一实施例中，处理器104可记录对应于某一超声波图像的坐标信息。此坐标信息可反映在获取此超声波图像时超声波扫描器101的位置。例如，超声波扫描器101中可设置有传感器模块。例如，此传感器模块可包括光学传感器、陀螺仪及重力传感器(例如G-sensor)等，以感测当前超声波扫描器101的位置、移动方向和/或移动距离等。处理器104可根据传感器模块所提供的信息获得对应于某一超声波图像的坐标信息。

图3是根据本发明的一实施例所示出的超声波图像与相应的坐标信息的示意图。请参照图3，坐标表格31纪录有多个编号为1～5的超声波图像所对应的坐标(x1,y1)～(x5,y5)。以编号为1与2的超声波图像为例，在获取编号为1的超声波图像时，超声波扫描器101的位置是处于坐标(x1,y1)；在获取编号为2的超声波图像时，超声波扫描器101的位置是处于坐标(x2,y2)，以此类推。在对某一超声波图像执行器官图案的图像识别后，处理器104可根据器官图案的识别结果与坐标表格31中对应于此超声波图像的坐标信息产生所述引导信息。换言之，在产生引导信息的操作中，超声波扫描器101的当前位置、过去位置和/或移动轨迹可被考虑。须注意的是，坐标表格31中的5个超声波图像仅为范例。在另一实施例中，更多或更少的超声波图像以及相应的坐标信息可被记录于坐标表格31中。或者，坐标表格31也可以其他形式记载超声波图像及相应的坐标信息。此外，更多可用于产生所述引导信息的信息也可记载于坐标表格31中，视实务上需求而定。

在一实施例中，图像识别模块103可在一个超声波图像中决定一个预测框。此预测框反映图像识别模块103所识别的器官图案在超声波图像中的范围。以包含肝脏图案的超声波图像为例，在对此超声波图像执行图像识别后，图像识别模块103可在此超声波图像中决定一个预测框。此预测框反映此超声波图像中的肝脏图案的概略范围。

在一实施例中，所述预测框所涵盖的是目标器官的器官图案的范围。例如，假设某一超声波图像中包含多个器官图案，则图像识别模块103可根据这些器官图案中属于目标器官的器官图案(也称为目标器官图案)来决定预测框，使得此预测框(仅)涵盖此目标器官图案的范围。从另一角度来看，在决定目标器官后，图像识别模块103可开始追踪目标器官的器官图案，而忽略其余不属于目标器官的器官图案。例如，假设所决定的目标器官是肝脏，则图像识别模块103可开始追踪超声波图像中可能出现的肝脏图案且忽略超声波图像中其余器官(例如肾脏或心脏)的器官图案。

在一实施例中，处理器104可获得某一超声波图像中的预测框的面积。此面积的尺寸可反映此预测框在此超声波图像中占有的面积比例。处理器104可根据此面积产生所述引导信息。例如，在连续获得多个超声波图像后，处理器104可根据此些超声波图像中的预测框的面积之间的数值关系来产生所述引导信息。例如，此数值关系可反映此些预测框之间的面积变化。

图4与图5是根据本发明的一实施例所示出的根据预测框的面积之间的数值关系产生引导信息的示意图。请参照图4，假设在获得超声波图像41后，通过移动超声波扫描器101，超声波图像42接续被获得。超声波图像41中的预测框410被决定，且超声波图像42中的预测框420被决定。预测框410与420可分别涵盖至少一部分的目标器官的器官图案(在图4中以斜线标记)。

处理器104可比较预测框410的面积与预测框420的面积，以获得预测框410的面积与预测框420的面积之间的数值关系。在本实施例中，预测框410的面积与预测框420的面积之间的数值关系反映预测框410的面积小于预测框420的面积。因此，处理器104可产生引导信息(也称为第一引导信息)401，以提醒超声波扫描器101的操作人员当前的扫描方向正确并可继续扫描。

在一实施例中，预测框410的面积小于预测框420的面积可视为预测框410与420之间的第一数值关系。此第一数值关系表示随着超声波扫描器101的移动，超声波图像中的预测框的面积逐渐增加(等同于超声波图像中的目标器官的图案的面积逐渐增加)，如图4所示。因此，引导信息401可告知操作人员维持超声波扫描器101当前的移动方向继续扫描，而可不需调整超声波扫描器101的移动方向。藉此，可使超声波扫描器101的扫描位置逐渐靠近目标器官的位置。

请参照图5，假设在获得超声波图像51后，通过移动超声波扫描器101，超声波图像52接续被获得。超声波图像51中的预测框510被决定，且超声波图像52中的预测框520被决定。预测框510与520可分别涵盖至少一部分的目标器官的器官图案(在图5中以斜线标记)。

处理器104可比较预测框510的面积与预测框520的面积，以获得预测框510的面积与预测框520的面积之间的数值关系。在本实施例中，预测框510的面积与预测框520的面积之间的数值关系反映预测框510的面积大于预测框520的面积。因此，处理器104可产生引导信息(也称为第二引导信息)501，以提醒超声波扫描器101的操作人员当前的扫描方向错误并可往相反方向(或其他方向)移动超声波扫描器101。

在一实施例中，预测框的510面积大于预测框520的面积可视为预测框510与520之间的第二数值关系。此第二数值关系表示随着超声波扫描器101的移动，超声波图像中的预测框的面积逐渐减少(等同于超声波图像中的目标器官的图案的面积逐渐减少)，如图5所示。因此，引导信息501可建议操作人员改变超声波扫描器101的移动方向。藉此，可避免超声波扫描器101的扫描位置持续远离目标器官的位置。在一实施例中，引导信息401和/或501可参考图3的坐标表格31而产生，以获得超声波扫描器101先前的移动方向并提供建议的移动方向。

在一实施例中，处理器104可持续记录多个超声波图像中预测框的面积。根据多个预测框的面积的比较结果，处理器104可获得一个特定的坐标信息(也称为目标坐标信息)。此目标坐标信息对应于此些超声波图像中的某一个超声波图像(也称为目标图像)。相对于其余超声波图像中的预测框，目标图像中的预测框具有最大的涵盖范围。例如，假设目标图像为图3中编号为3的超声波图像，则目标坐标信息为(x3,y3)，且编号为3的超声波图像中的预测框的面积大于编号为1、2、4及5的超声波图像中任一者中的预测框的面积。

在一实施例中，处理器104可根据此目标坐标信息产生引导信息(也称为第三引导信息)。例如，处理器104可根据此目标坐标信息与超声波扫描器101的当前位置产生第三引导信息。此第三引导信息可用以协助操作人员将超声波扫描器101移动至此目标坐标信息所对应的扫描位置。在将超声波扫描器101移动至此目标坐标信息所对应的扫描位置后，可再次获得具有最大的预测框(等同于最大的目标器官的器官图案)的超声波图像(例如图4的超声波图像42或图5的超声波图像51)。换言之，在一实施例中，第三引导信息可用以将超声波扫描器101引导至可获得目标器官的最大器官图案的扫描位置。

图6是根据本发明的一实施例所示出的超声波扫描方法的流程图。请参照图6，在步骤S601中，经由超声波扫描器对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像。在步骤S602中，经由图像识别模块分析所述超声波图像以识别所述超声波图像中的器官图案。在步骤S603中，根据所述器官图案的识别结果自动产生引导信息。所述引导信息用以引导所述超声波扫描器的移动以扫描所述人体的目标器官。

图7与图8是根据本发明的一实施例所示出的超声波扫描方法的流程图。请参照图7，在步骤S701中，经由超声波扫描器对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像。在步骤S702中，经由图像识别模块分析所述超声波图像以识别所述超声波图像中的器官图案。在步骤S703中，判断超声波图像中是否出现器官图案。若超声波图像中未出现器官图案，可回到步骤S701。若超声波图像中有出现器官图案，在步骤S704中，判断是否追踪此器官图案。例如，在步骤S704中，可根据用户操作决定是否追踪此器官图案。若决定追踪此器官图案，表示此器官图案为目标器官的器官图案并可进入图8的步骤S801以开始追踪。反之，若不追踪此器官图案，表示操作人员可能尚未将超声波扫描器移动到涵盖目标器官的器官图案的扫描位置，故可重复步骤S701。

请参照图8，在步骤S801中，纪录超声波图像中的预测框的面积与超声波图像的坐标信息。在步骤S802中，比较所记录的多个预测框的面积。在步骤S803中，判断此些超声波图像中的预测框的面积是否逐渐增加。若此些超声波图像中的预测框的面积逐渐增加，在步骤S804中，产生指示维持扫描路径(或扫描方向正确)的第一引导信息。或者，若此些超声波图像中的预测框的面积未逐渐增加(例如逐渐减少)，则在步骤S805中，产生指示改变扫描路径(或扫描方向错误)的第二引导信息。在步骤S804与S805之后，步骤S806可被执行。此外，在另一实施例中，步骤S806也可于任意时间点执行，本发明不加以限制。

在步骤S806中，根据用户操作判断操作人员是否欲回到所测得的最大器官图案的扫描位置。若未接收到反映欲回到所测得的最大器官图案的扫描位置的用户操作，可回到图7的步骤S701以持续进行扫描。此外，若接收到的用户操作反映操作人员欲回到所测得的最大器官图案的扫描位置，在步骤S807中，查询先前记录的预测框的面积的比对结果以获得对应于目标图像的目标坐标信息。在步骤S808中，根据目标坐标信息与超声波扫描器的当前坐标位置产生第三引导信息。

然而，图6至图8中各步骤已详细说明如上，在此便不再赘述。值得注意的是，图6至图8中各步骤可以实作为多个程序码或是电路，本发明不加以限制。此外，图6至图8的方法可以搭配以上实施例使用，也可以单独使用，本发明不加以限制。

综上所述，在经由超声波扫描器对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像后，图像识别模块可分析所述超声波图像以识别所述超声波图像中的器官图案。接着，引导信息可根据所述器官图案的识别结果自动产生。特别是，此引导信息可用以引导所述超声波扫描器的移动以扫描所述人体的目标器官，从而可减少专业人士执行超声波扫描的负担和/或未经过专业训练的人员也可以轻易操作超声波扫描装置完成简易扫描。

虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (10)

1.一种超声波扫描方法，用于超声波扫描装置，包括：

经由超声波扫描器对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像；

经由图像识别模块分析所述超声波图像以识别所述超声波图像中的器官图案；以及

根据所述器官图案的识别结果自动产生引导信息，其中所述引导信息用以引导所述超声波扫描器的移动以扫描所述人体的目标器官。

2.根据权利要求1所述的超声波扫描方法，其中根据所述器官图案的所述识别结果自动产生所述引导信息的步骤包括：

根据所述器官图案的所述识别结果与坐标信息产生所述引导信息，

其中所述坐标信息反映在获取所述超声波图像时所述超声波扫描器的位置。

3.根据权利要求1所述的超声波扫描方法，其中根据所述器官图案的所述识别结果自动产生所述引导信息的步骤包括：

根据所述超声波图像中的预测框的面积产生所述引导信息，

其中所述预测框反映所述图像识别模块所识别的所述器官图案在所述超声波图像中的范围。

4.根据权利要求3所述的超声波扫描方法，其中所述超声波图像包括第一图像与第二图像，所述预测框包括所述第一图像中的第一预测框与所述第二图像中的第二预测框，且根据所述器官图案的所述识别结果自动产生所述引导信息的步骤包括：

根据所述第一预测框的面积与所述第二预测框的面积之间的数值关系产生所述引导信息。

5.根据权利要求4所述的超声波扫描方法，其中根据所述第一预测框的面积与所述第二预测框的面积之间的所述数值关系产生所述引导信息的步骤包括：

根据所述数值关系获得目标坐标信息，其中所述目标坐标信息对应所述超声波图像中的目标图像；以及

根据所述目标坐标信息产生所述引导信息。

6.一种超声波扫描装置，包括：

超声波扫描器，用以对人体执行超声波扫描操作以获得超声波图像；

处理器，耦接至所述超声波扫描器并且用以经由图像识别模块分析所述超声波图像以识别所述超声波图像中的器官图案，

其中所述处理器还用以根据所述器官图案的识别结果自动产生引导信息，且所述引导信息用以引导所述超声波扫描器的移动以扫描所述人体的目标器官。

7.根据权利要求6所述的超声波扫描装置，其中所述处理器根据所述器官图案的所述识别结果自动产生所述引导信息的操作包括：

根据所述器官图案的所述识别结果与坐标信息产生所述引导信息，

其中所述坐标信息反映在获取所述超声波图像时所述超声波扫描器的位置。

8.根据权利要求6所述的超声波扫描装置，其中所述处理器根据所述器官图案的所述识别结果自动产生所述引导信息的操作包括：

根据所述超声波图像中的预测框的面积产生所述引导信息，

其中所述预测框反映所述图像识别模块所识别的所述器官图案在所述超声波图像中的范围。

9.根据权利要求8所述的超声波扫描装置，其中所述超声波图像包括第一图像与第二图像，所述预测框包括所述第一图像中的第一预测框与所述第二图像中的第二预测框，且所述处理器根据所述器官图案的所述识别结果自动产生所述引导信息的操作包括：

根据所述第一预测框的面积与所述第二预测框的面积之间的数值关系产生所述引导信息。

10.根据权利要求9所述的超声波扫描装置，其中所述处理器根据所述第一预测框的面积与所述第二预测框的面积之间的所述数值关系产生所述引导信息的操作包括：

根据所述数值关系获得目标坐标信息，其中所述目标坐标信息对应所述超声波图像中的目标图像；以及

根据所述目标坐标信息产生所述引导信息。

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