超声波数据的数字扫描变换装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种超声波数据的数字扫描变换装置，充分利用FPGA并行计算与处理的能力和DSP灵活编程的技术优势，可使用简单的算法实现超声波数据的数字扫描变换，减少硬件资源消耗；包括数字信号处理器模块、现场可编程门阵列模块和外部存储器，所述现场可编程门阵列模块的数据输出端与外部存储器的数据输入端电连接，所述数字信号处理器模块的数据输入端与外部存储器及现场可编程门阵列模块的数据输出端电连接，数字信号处理器模块的控制端与现场可编程门阵列模块的控制端电连接；现场可编程门阵列模块内部主要用于超声回波数据的存储与插值计算，外部存储器用于存储插值信息，DSP主要用于计算插值信息和坐标变换信息，协调并控制整个数字扫描变换装置的工作。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于超声成像
，具体涉及的是一种超声波数据的数字扫描变 换装置。
技术介绍
在数字超声影像系统中，接收的超声回波数据是以扫描线形式排列的，需要将其 转化为直角坐标的显示器格式才能在显示器上显像，这就需要使用数字扫描变换技术。该 技术包括回波数据存储，坐标变换，插值计算三个部分。如公开号为CN101317775A的中国专利技术专利申请公布说明书，其中公开了了一种 基于DSC算法的超声医学成像方法，对成像系统中坐标变换，插值计算采用DSC算法；公开 号为CN101390756A的专利技术专利指出了超声成像系统中扫描插值方法采用B样条方法插值， 专利说明书中采用了 DSC芯片系统。如果使用专门的DSC芯片来实现，系统成本昂贵，而且 通常需要缓存一帧超声回波数据，外围器件的扩展也比较繁琐，运算过程消耗大量硬件资 源；现有技术中的另一 CORDIC算法可以避免开方和三角函数的复杂运算实现坐标变换，但 是该算法需要缓存一帧超声回波数据，庞大的原始数据使得该算法仍然需要消耗较多的硬 件资源和外扩存储器资源。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决上述问题，本技术提出一种超声波数据的数字扫描变换 装置，充分利用FPGA(现场可编程门阵列)并行计算与处理的能力和DSP(数字信号处理 器)灵活编程的技术优势，可使用简单的算法实现超声波数据的数字扫描变换，减少硬件 资源消耗。本技术的实现超声波数据的数字扫描变换装置，包括数字信号处理器模块、 现场可编程门阵列模块和外部存储器，所述现场可编程门阵列模块的数据输出端与外部存 储器的数据输入端电连接，所述数字信号处理器模块的数据输入端与外部存储器及现场可 编程门阵列模块的数据输出端电连接，数字信号处理器模块的控制端与现场可编程门阵列 模块的控制端电连接。进一步，所述现场可编程门阵列模块中设置有超声波回波数据存储子模块；进一步，所述超声波回波数据存储子模块由波束存储控制状态机、回波数据存储 控制器和6个双口随机存取存储器组成，所述6个双口随机存取存储器由3个回波数据奇 数点双口随机存取存储器和3个回波数据偶数点双口随机存取存储器组成；进一步，所述现场可编程门阵列模块中设置有插值相关信息存储子模块；进一步，所述插值相关信息存储模块由2个双口随机存取存储器和外部存储器组 成；进一步，所述现场可编程门阵列模块中设置有4点数据插值子模块。进一步，所述4点数据插值子模块由数据插值控制状态机、4点插值数据读取控制器和4点数据加权插值模块组成；进一步，所述数字信号处理器模块内设置有坐标映射关系存储子模块；进一步，所述外部存储器为静态随机存取存储器。本技术的优点在于充分利用FPGA并行计算与处理的能力和DSP灵活编程的 技术优势，可采用FPGA进行回波数据的插值运算，DSP完成插值信息的初始化和坐标变换， 避免了复杂的三角函数运算和CORDIC算法运算，极大的降低了硬件系统的成本，并提高了 超声波数据插值变换的实时性，实现了高效的超声波回波数据的坐标扫描变换；通过DSP 芯片做桥梁，巧妙的实现了回波数据的坐标变换和超声图像后处理之间数据的无缝连接； 该变换装置只需设计3条回波数据扫描线的存储空间即可满足插值要求，图像插值信息的 存储只需单独外扩一 512KX 16位的静态随机存取存储器，超声回波数据和插值相关信息 存储于现场可编程门阵列自带的存储器中，并且整个插值计算完全在现场可编程门阵列内 部完成，该设计使本专利技术的数字扫描变换装置硬件结构简单，消耗的FPGA资源较少。本技术的其它优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐 述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或 者可以从本技术的实践中得到教导。本技术的目标和其它优点可以通过下面的说 明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明图1示出了超声波数据的数字扫描变换装置的模块结构示意图；图2示出了超声波数据的数字扫描变换装置的详细结构示意图。具体实施方式以下将结合附图，对本技术的具体实施方式进行说明。参见图1，本实施例的超声波数据的数字扫描变换装置，包括数字信号处理器模 块、现场可编程门阵列模块和作为外部存储器的静态随机存取存储器SRAM，所述现场可编 程门阵列模块的数据输出端与外部存储器的数据输入端电连接，所述数字信号处理器模块 的数据输入端与外部存储器及现场可编程门阵列模块的数据输出端电连接，数字信号处理 器模块的控制端与现场可编程门阵列模块的控制端电连接。参见图2，所述数字信号处理器模块由DSP及其外围电路组成，用于将直角坐标系 下的超声波图像以超声波回波线为界线进行区域分割，依次计算每相邻2束超声波回波线 夹角区域内直角坐标点到极坐标点的插值信息、坐标变换映射关系信息以及该区域内的插 值点数量，并将每个区域的插值信息和插值点数量存储到相应的插值存储模块中；其中插 值信息存放于外部存储器，每个区域插值信息在静态随机存取存储器中的首地址存放于设 置在现场可编程门阵列模块内的第一双口随机存取存储器RAM7，每个区域的插值点数量存 放于设置在现场可编程门阵列模块内的第二双口随机存取存储器RAM8，坐标变换映射关系 信息则存放于数字信号处理器模块内部的存储模块中；数字信号处理器模块还对现场可编 程门阵列模块插值完成后的超声波回波数据进行坐标转换；所述现场可编程门阵列模块由FPGA及其外围电路组成，用于根据超声波回波 数据在直角坐标系中的区域分布，查找相应的插值信息，并根据插值信息，依次完成对每4一个区域的超声波回波数据的插值；现场可编程门阵列模块内设的双口随机存取存储器 RAM1-RAM6用于存放超声波回波数据；其中RAMI、RAM3、RAM5为回波数据奇数点双口随机 存取存储器，RAM2、RAM4、RAM6为回波数据偶数点双口随机存取存储器；其中每一对奇数点 双口随机存取存储器和偶数点双口随机存取存储器分别用于存储一束超声波回波数据的 奇数点数据和偶数点数据；所述现场可编程门阵列模块中还包括波束存储控制状态机和回 波数据存储控制器，所述回波数据存储控制器对超声波回波数据进行回波分离，并在第N+1 束超声波回波数据存储完成后由波束存储控制状态机通知现场可编程门阵列模块，所述数 据插值状态控制机根据该通知启动现场可编程门阵列模块对第N束和第N+1束回波夹角区 域的超声回波数据的插值运算；现场可编程门阵列模块中还设置有4点数据插值子模块， 所述4点数据插值子模块由数据插值控制状态机、4点插值数据读取控制器和4点数据加权 插值模块组成。上述超声波数据的数字扫描变换装置可通过如下方法，实现对超声波回波数据的 变换1)数字信号处理器模块根据超声波图像大小和超声波回波线，将直角坐标系下的 超声波图像进行区域分割，一般来说，以超声波回波线为分界线对直角坐标系下的超声波 图像进行区域分割，每相邻2束超声波回波线夹角区域为一个区域，即以M束超声波回波线 为界限，将直角坐标下的超声波图像划分成M-I等份，依次计算每相邻2束超声波回波线夹 角区域内直角坐标点到极坐标点的插值信息、坐标变换映射关系信息以及该区域内的插值 点数量，将每个区域的插值信息存储到静态本文档来自技高网...

【技术保护点】
超声波数据的数字扫描变换装置，其特征在于：包括数字信号处理器模块、现场可编程门阵列模块和外部存储器，所述现场可编程门阵列模块的数据输出端与外部存储器的数据输入端电连接，所述数字信号处理器模块的数据输入端与外部存储器及现场可编程门阵列模块的数据输出端电连接，数字信号处理器模块的控制端与现场可编程门阵列模块的控制端电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，王伟明，李春辉，王林泓，陈民铀，许琴，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：实用新型
国别省市：85