一种基于超声硬件调节容积率的方法技术

本发明专利技术提供了一种基于超声硬件调节容积率的方法，包括以下步骤：步骤S01：当软件把目标容积率下发到主控芯片时，主控芯片会根据公式和默认初值，计算出在多个硬件参数变动下，容积率的极值点与上、下限范围；步骤S02：将步骤S01得到的容积率结果按照容积率由小到大的顺序排列，连同每个容积率对应硬件参数一起记录并存储在硬件缓存芯片中；步骤S03：通过对硬件参数的调整实现需要的容积率，本发明专利技术通过硬件自动调整图像数据量和时间消耗量来实现3D图像多容积率的智能方法。减小硬件处理时间，从而实现容积率智能可变，而且不改变外界扫描装置，既能维持消融导管的定位精度，又能提升3D图像的显示刷新率。3D图像的显示刷新率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于超声硬件调节容积率的方法


[0001]本专利技术属于微型超声检测
，涉及一种多容积率的智能超声硬件系统。

技术介绍

[0002]超声主机获取ICE探头数据并将之转变为人体组织的2维切面图像；ICE导管每旋转一个角度，主机就生成一个2D切面图；3D重建模块将所有的2D切面图像恢复重建为人体组织的3D体成像。
[0003]在消融手术中，3D模块负责体内组织(心脏、血管)的立体结构重建，以及消融导管在上述3D体结构中的位置跟踪和显示；图像界面上显示的组织立体结构的刷新率称为容积率。刷新率越高，消融导管的位置跟踪得越精确，运动轨迹显示越连续，医生操作越方便。
[0004]而容积率取决于3D模块处理的2D切面图的数据量和对应时间，数据量越大，处理时间越慢，容积率就越低。而这一数量和时间取决于2D切面的角度扫描快慢、每个切面上物理扫描线数量、硬件的数据传输率。
[0005]上述两种方法的问题：增加角度扫描速度，角度步进更小，定位更精确，但增加的2D切面数量会让显示刷新更慢；减少角度扫描速度，虽然减少的2D切面数量会让显示刷新更快，但定位却不够精确。
[0006]因此急需一种方法，在此应用场景下，既能维持定位精度，又能提高显示刷新率。

技术实现思路

[0007]1.所要解决的技术问题：现有的技术，定位精度高刷新慢，刷新快，定位不精确。
[0008]2.技术方案：为了解决以上问题，本专利技术提供了一种基于超声硬件调节容积率的方法，包括以下步骤：步骤S01：当软件把目标容积率下发到主控芯片时，主控芯片会根据公式和默认初值，计算出在硬件参数变动下容积率的极值点与上、下限范围；所述硬件参数包括SLN Phy、Fs、N和DataRate，步骤S03：将步骤S01得到的容积率结果按照容积率由小到大的顺序排列，连同每个容积率对应硬件参数一起记录并存储在硬件缓存芯片中；步骤S03：通过对硬件参数的调整实现需要的容积率，公式为：Vol_Rate =1/(Thard + Tsoft)，其中Vol_Rate是指3D图像在屏幕上的显示刷新率，Thard为硬件层面的消耗时间，Tsoft为软件层面的消耗时间，Thard =2*Depth/V * SLN_Phy*(1+Fs*N/DataRate)，Depth由操作者设定，V是声学物理量，Tsoft认定为不变。
[0009]步骤S01中，计算在硬件参数变动下容积率的极值点与上、下限范围的方法为：第一步：计算单个参数变动下容积率的极值点与边界值范围；第二步：计算所有参数变动下的容积率的极值点与边界值范围。
[0010]Tsoft包括扫描线增益处理、3D重建、显示刷新时间。
[0011]在第一步中，将其中一个参数变动，另外三个参数固定，使用主控芯片按照一元函
数求出极值点，计算出变动范围内的上边界、下边界对应的容积率；然后换一个变动的参数，依次计算出每个参数变动范围内的上边界、下边界对应的容积率。
[0012]在第二步中，先将单参数的计算电路做成一个功能模块，每个参数使用一个模块，多个并行模块一起计算，多个参数求出的极值点和边界范围，组合成为一个极值范围区间、边界区间，按照时钟周期为步进，将整个极值范围区间、边界区间化为为网格，对每个网格点执行硬件计算，输出对应参数下的容积率结果。
[0013]在步骤S03中，对于输入的任意一组确定参数，主控芯片在缓存中查找出对应容积率。若容积率符合要求，则主控芯片将参数变为对其它芯片的控制指令、寄存器值，操作硬件系统按对应容积率运行。
[0014]在步骤S03中，对于待实现的任意一个容积率，主控芯片在缓存中查找出参数对应的确切取值。
[0015]3.有益效果：本专利技术通过硬件自动调整图像数据量和时间消耗量来实现3D图像多容积率的智能方法。依靠目标容积率自动调节多个硬件参数来压缩有效数据量，减小硬件处理时间，从而实现容积率智能可变，而且不改变外界扫描装置，既能维持消融导管的定位精度，又能提升3D图像的显示刷新率。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。
[0017]SLN_Phy（物理扫描线数量）、Fs（采样时钟）、N（采样分辨率）、DataRate（数据传输率）、Thard（硬件层面的消耗时间）、Tsoft（软件层面的消耗时间）、Vol_Rate（3D图像在屏幕上的显示刷新率）、Depth（距离）、V（声学物理量）。
[0018]屏幕上显示的2D切面数据由一根根扫描线拼接而成，显示扫描线数量越多，2D图像越细腻。
[0019]显示扫描线由物理扫描线经软件算法后处理而来。定义显示扫描线数量为SLN_Dis，物理扫描线数量为SLN_Phy，扫描线增益为SLN_Gain，则：SLN_Dis = SLN_Phy * SLN_Gain超声设备的物理扫描线是由时钟驱动下的采样数据生成，若采样分辨率为N (bit)，采样时钟为Fs (Hz)， 图像深度为Depth (m)，声速为V(m/s)，单根物理扫描线上的数据量为Data_Phy (bit)，则：Data_Phy = 2*Depth/V*Fs*N一帧图像上所有物理扫描线上的数据总量为Data_Phy_1Frame，则：Data_Phy_1Frame = Data_Phy * SLN_Phy，对于一帧图像，硬件系统从采集数据到送给后端软件实现扫描线增益的所消耗的时间Thard(s)分为2个部分,数据采集时间Tsample(s)，数据传输时间Ttrans(s)，则：Thard = Tsample + Ttrans，其中，Tsample = Data_Phy_1Frame /Fs/N = 2*Depth/V * SLN_Phy，若数据传输率为DataRate(bps)，则Ttrans = Data_Phy_1Frame /DataRate。
[0020]所以， 一帧2D图像在硬件系统上的消耗时间为：
Thard = 2*Depth/V * SLN_Phy + 2*Depth/V*Fs*N* SLN_Phy/ DataRate=2*Depth/V * SLN_Phy*(1+Fs*N/DataRate)。
[0021]3D/4D容积率是指3D图像在屏幕上的显示刷新率Vol_Rate， 其反比于一个3D体积数据的完整处理时间T3d(s)。包括硬件层面消耗的时间Thard(s)和软件层面的消耗时间Tsoft(s)。
[0022]Vol_Rate = 1/ T3d=1/(Thard + Tsoft)前述扫描线增益处理、3D重建、显示刷新均计入软件层面的消耗时间Tsoft内。
[0023]可见，容积率取决于Thard和Tsoft，硬件或软件层面消耗的时间越小，容积率就越高。每次Tsoft几乎是相同的，所以Tsoft可以认为是固定的，所以本专利技术方法可以通过硬件系统自动调整Thard来实现Vol_Rate的智能切换。
[0024]从上述数学关系可知：Thard本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超声硬件调节容积率的方法，包括以下步骤：步骤S01：当软件把目标容积率下发到主控芯片时，主控芯片会根据公式和默认初值，计算出在硬件参数变动下容积率的极值点与上、下限范围；所述硬件参数包括SLN Phy、Fs、N和DataRate，步骤S02：将步骤S01得到的容积率结果按照容积率由小到大的顺序排列，连同每个容积率对应硬件参数一起记录并存储在硬件缓存芯片中；步骤S03：通过对硬件参数的调整实现需要的容积率，公式为：Vol_Rate =1/(Thard + Tsoft)，其中Vol_Rate是指3D图像在屏幕上的显示刷新率，Thard为硬件层面的消耗时间，Tsoft为软件层面的消耗时间，Thard =2*Depth/V * SLN_Phy*(1+Fs*N/DataRate)，Depth由操作者设定，V是声学物理量，Tsoft认定为不变。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤S01中，计算在硬件参数变动下容积率的极值点与上、下限范围的方法为：第一步：计算单个参数变动下容积率的极值点与边界值范围；第二步：计算所有参数变动下的容积率的极值点与边界值范围。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：Tsoft包括扫描线增益处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭利军，
申请(专利权)人：南京霆升医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：