波束合成方法及设备技术

本发明专利技术实施例提供一种波束合成方法及设备。该方法应用于医用超声设备，该医用超声设备包括硬件可编程逻辑器件和处理器。该方法包括：硬件可编程逻辑器件获取待处理信号，待处理信号为医用超声设备对接收到的回波信号进行预处理后的信号；硬件可编程逻辑器件对待处理信号进行信号稀疏处理，并将处理后的数据传输给处理器；处理器对接收到的数据进行插值处理，并对插值后的数据进行波束合成。本发明专利技术实施例可以简单、方便、高精度地实现波束合成。

Beam synthesis method and equipment

【技术实现步骤摘要】
波束合成方法及设备
本专利技术实施例涉及医疗超声诊断技术，尤其涉及一种波束合成方法及设备。
技术介绍
在医疗超声诊断技术中，最重要的部分是波束合成，而波束合成的关键是对不同通道在不同深度上数据的延时计算。由于不同深度上的数据间隔是非常微小的，量级在几十微米，这就导致数据量很大，如此大的数据量不能在现有的硬件传输接口实时传输给处理器进行波束合成，因此，主流超声设备厂家采用硬件可编程逻辑器件进行波束合成。但采用硬件可编程逻辑进行波束合成较为复杂，其中涉及时钟等逻辑，部署难度大。因此，目前亟需一种简单、方便且高精度地实现的波束合成方案。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种波束合成方法及设备，以简单、方便、高精度地实现的波束合成。第一方面，本专利技术实施例提供一种波束合成方法，应用于医用超声设备，该医用超声设备包括硬件可编程逻辑器件和处理器。该方法包括：硬件可编程逻辑器件获取待处理信号，待处理信号为医用超声设备对接收到的回波信号进行预处理后的信号；硬件可编程逻辑器件对待处理信号进行信号稀疏处理，并将处理后的数据传输给处理器；处理器对接收到的数据进行插值处理，并对插值后的数据进行波束合成。第二方面，本专利技术实施例提供一种医用超声设备，包括：获取模块，用于获取待处理信号，待处理信号为医用超声设备对接收到的回波信号进行预处理后的信号；第一处理模块，用于对待处理信号进行信号稀疏处理，并将处理后的数据传输给第二处理模块；第二处理模块，用于对接收到的数据进行插值处理，并对插值后的数据进行波束合成。第三方面，本专利技术实施例提供一种医用超声设备，包括：硬件可编程逻辑器件，用于对获取的待处理信号进行信号稀疏处理，并将处理后的数据传输给处理器，待处理信号为医用超声设备对接收到的回波信号进行预处理后的信号；处理器，用于对接收到的数据进行插值处理，并对插值后的数据进行波束合成。第四方面，本专利技术实施例提供一种可读存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法中处理器执行的步骤。本专利技术实施例提供的波束合成方法及设备，通过硬件可编程逻辑器件获取待处理信号，待处理信号为医用超声设备对接收到的回波信号进行预处理后的信号，之后，硬件可编程逻辑器件对待处理信号进行信号稀疏处理，并将处理后的数据传输给处理器，由处理器对接收到的数据进行插值处理，并对插值后的数据进行波束合成。其中，硬件可编程逻辑器件对待处理信号进行信号稀疏处理之后，将处理后的数据传输给处理器，以减少医用超声设备内部的硬件可编程逻辑器件与处理器之间实时传输的数据量，从而可由处理器通过软件实现波束合成；相比由硬件可编程逻辑器件实现进行波束合成的实现方式，处理器可以简单、方便、高精度地实现波束合成。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术一实施例提供波束合成方法的流程图；图2为本专利技术一实施例提供的波束合成方法中信号变化示意图；图3为本专利技术一实施例提供的抽样处理示意图；图4为本专利技术一实施例提供的初始同相位地址等相关参数示意图；图5为本专利技术一实施例提供的多通道缓存区示意图；图6为本专利技术另一实施例提供波束合成方法的流程示意图；图7为本专利技术一实施例提供的医用超声设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。传统的波束合成，需通过具有较高采样率的模数转换器(analog-to-digitalconverter，简称：ADC)采集所有通道的回波数据，一般ADC的采样率在40MHz以上，通道数为32、48、64、128不等，而每一通道又包含深度上所有采样点的信息，如此大的数据量并不能在现有的硬件传输接口实时传输给处理器，例如中央处理器(centralprocessingunit，简称：CPU)，进行波束合成，因此，主流超声厂家采用硬件可编程逻辑器件依据时间顺序缓存部分深度上的采样点数据，并不断更新缓存数据的方式进行波束合成的实现。由于多通道高采样率的数字信号进行波束合成后，将多通道数据合成为一线的数据，数据量大幅度降低，此时再上传到处理器端可以通过通用串行总线(UniversalSerialBus，简称：USB)3.0或者高速串行计算机扩展总线标准(peripheralcomponentinterconnectexpress，简称：PCIE)接口实时传输。另外，硬件可编程逻辑器件在实现波束合成时，需要存储波束合成所使用的初始参数，同时，硬件可编程逻辑器件需要进行波束合成算法公式中的加、减、乘、除、开方等运算，如此多的运算以及参数存储极大的消耗了硬件可编程逻辑器件的存储区、乘法器等芯片稀有资源。无论多么优化的硬件可编程逻辑器件实现波束合成，本质上只有两种，一是硬件可编程逻辑器件直接计算波束合成延时参数，二是硬件可编程逻辑器件采用预计算初始参数，通过迭代的方式间接计算波束合成延时参数，这两种方式都避免不了硬件可编程逻辑器件参与多通道数据的合成运算。因此，如何降低硬件可编程逻辑器件的波束合成实现开销或者避免使用硬件芯片实现波束合成，对整个医用超声设备工程至关重要。基于上述，本专利技术实施例提供一种波束合成方法及设备，通过软件实现波束合成，避开硬件实现波束合成算法中所有的加、减、乘、除、开方等运算，简单且方便地实现波束合成。图1为本专利技术一实施例提供波束合成方法的流程图。本专利技术实施例提供一种波束合成方法，该方法应用于医用超声设备，其中，医用超声设备包括硬件可编程逻辑器件和处理器。如图1所示，该方法包括：S101、硬件可编程逻辑器件获取待处理信号。其中，该待处理信号为医用超声设备对接收到的回波信号进行预处理后的信号。在实际应用中，医用超声设备，例如，彩超设备，向被检测体发射超声信号，在该超声信号遇到障碍物(即被检测体)时被反射回来，由彩超设备接收的信号即回波信号。可以理解，这里的预处理是指常规处理，例如模拟放大、数字采样等处理。可选地，医用超声设备还包括放大器和采样器，这样，硬件可编程逻辑器件获取待处理信号，可以具体为：硬件可编程逻辑器件经高速串口获取采样器输出的待处理信号，该待处理信号为回波信号依次经放大器和采样器后得到的信号。示例性地，采样器为ADC，待处理信号为多通道高频数字信号。S102、硬件可编程逻辑器件对待处理信号进行信号稀疏处理，并将处理后的数据传输给处理器。根据前述分析可知，待处理信号的数据量较大，因此，本专利技术实施例通过硬件可编程逻辑器件对待处理信号进行信号稀疏处理，以减少由硬件可编程逻辑器件传输给处理器的数据的数据量。S103、处理器对接收到的数据进行插值处理，并对插值后的数据进行波束合成。考虑到波束合成的精度与数据率有关，且处理器得到的数据是进行信号稀疏处理后的数据(相比待处理信号，进行信号稀疏处理后的数据的数据率减小)，因此，该步骤中，处理器在接收到硬件可编程逻辑器件发送的数据之后，首先对该数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波束合成方法，其特征在于，应用于医用超声设备，所述医用超声设备包括硬件可编程逻辑器件和处理器，所述方法包括：所述硬件可编程逻辑器件获取待处理信号，所述待处理信号为所述医用超声设备对接收到的回波信号进行预处理后的信号；所述硬件可编程逻辑器件对所述待处理信号进行信号稀疏处理，并将处理后的数据传输给所述处理器；所述处理器对接收到的数据进行插值处理，并对插值后的数据进行波束合成。

【技术特征摘要】
1.一种波束合成方法，其特征在于，应用于医用超声设备，所述医用超声设备包括硬件可编程逻辑器件和处理器，所述方法包括：所述硬件可编程逻辑器件获取待处理信号，所述待处理信号为所述医用超声设备对接收到的回波信号进行预处理后的信号；所述硬件可编程逻辑器件对所述待处理信号进行信号稀疏处理，并将处理后的数据传输给所述处理器；所述处理器对接收到的数据进行插值处理，并对插值后的数据进行波束合成。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬件可编程逻辑器件对所述待处理信号进行信号稀疏处理，包括：所述硬件可编程逻辑器件对所述待处理信号进行降频处理，获得降频复信号；所述硬件可编程逻辑器件对所述降频复信号进行低通滤波处理，获得低频信号；所述硬件可编程逻辑器件对所述低频信号进行抽样处理，获得所述处理后的数据。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述抽样处理的抽样率是根据所述待处理数据的密集度确定的。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述处理器对接收到的数据进行插值处理，包括：所述处理器基于所述抽样处理的抽样率，对接收到的数据进行插值处理。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述处理器对插值后的数据进行波束合成，包括：针对每个通道对应的插值后的数据，所述处理器进行以下处理：计算通道中各深度上数据的初始同相位地址；根据所述初始同相位地址及降频频率，获取通道中各深度上数据对应的反相位矫正信息，所述降频频率为所述降频处理对应的频率；根据所述反相位矫正信息，对通道对应的插值后的数据进行反相位矫正；根据所述初始同相位地址的小数部分和整数部分，以及反相位矫正后的数据，获取通道对应的最终矫正后的数据；根据每个通道对应的最终矫正后的数据和加权系数，获得多通道合成后的波束数据，其中，不同通道对应的加权系数相同或不同。6.根据权利要求5所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁勇，
申请(专利权)人：青岛海信医疗设备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37