基于DRAM实现超声数字扫描变换的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于DRAM实现超声数字扫描变换的方法及系统。其中，所述方法包括：在DSC系统的内部RAM中设置若干个线缓存，每个线缓存用于分别缓存一帧扫描图像中的一个扫描线的一部分；每次将一帧对应图像显示单元需要进行显示的扫描图像以扫描线为单位缓存至DRAM，且同一扫描线对应的回波数据存入DRAM中的同一行内不同地址的寄存器；以扫描线为单位，每次逐线逐步从DRAM中读出每个扫描线中的N个回波数据，分别将每个扫描线读出的N个回波数据存入各个内部线缓存中；按照显示图像的显示顺序对各个像素点进行坐标变换、插补运算，计算出显示图像中每个像素点的灰度值。本发明专利技术具有实现成本低、可靠性高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种超声数字信号处理技术，尤其是涉及一种基于动态随机存储器 (DRAM)实现超声数字扫描变换的方法及系统。
技术介绍
在医疗超声成像系统中，需要把扫描端的回波信息转化为显示端的图像，供专业人员观测和诊断，这个图像转化的过程称为数字扫描变换，简称DSC(Digital Scan Converter)，DSC技术在提高成像质量方便具有非常重要的作用，已成为目前医疗超声成像中的一项关键技术，有着广阔的应用前景。DSC技术的核心是以显示空间图像素点的坐标为源，经过一系列的坐标变换，得到其对应的点在扫描图像中的原始坐标，利用原始坐标或其周围的四点(当坐标变换结果为小数时取整后取相邻的横向和纵向各两点)，采用线性插补的算法，求出显示像素的值。DSC技术要实现由扫描端的回波数据到显示端图像的变换，需要先把扫描端的整幅(帧)扫描图像缓存，再根据显示端坐标变换的结果，从扫描端数据缓存中取出相应的数值进行插补运算。DSC运算需要逐行逐列运算才能得到一幅(帧)完整的显示图像，譬如假设显示区的大小是800*600 (像素)，那么每帧图像则需要进行480000个像素点的DSC运算，如果要实时DSC，由于医疗超声实时成像系统的帧率通常都在几十帧/秒左右，可以算出，其运算量较大，同时由于大部分点DSC运算需要取4点的值，因此缓存的操作量就更大了。如果考虑到还需要缓存前端扫描图像的带宽，那么对缓存的操作是整个DSC处理中吞吐率最大的地方之一。由于DSC技术的这些特点，造成DSC技术在实现上来讲，面临着大数据量、大数据吞吐率、高性能的要求。当前医疗超声设备中，DSC的实现有软件实现和硬件实现两大方案，其中软件采用CPU运算，DDR2/3存储的方式，硬件方案则为FPGA+SRAM的方案，FPGA控制和运算，SRAM存储。在现有的DSC实现方案中，其中软件实现方案利用CPU较强的运算能力进行DSC 的运算，特点是实现灵活，但由于DSC需要的超大且持续的运算量，对软件是个很大的开销，容易造成软件系统处理其他问题能力不足，并进一步导致系统的不稳定，且由于DSC的大运算量，再加上超声成像系统其他需求对软件的开销，造成对CPU选型时的成本有较大冲击，使用起来有一定的局限性。在现有的硬件实现方案中，即FPGA+SRAM的方案中，用FPGA进行控制和运算，SRAM 实现存储，这种实现方案在相当长的一段时期内，满足了市场需要，但伴随着市场竞争的进一步激烈化和新的存储方案即控制方式的出现，以及系统扩展等的需要，FPGA+SRAM这种方案，在各个方面表现出了劣势首先其成本相对动态随机存储(DDR2/3或SDRAM，以下统称 DDR)的方案，同样的容量条 件下，高出了 10倍以上；其次，SRAM的低容量使其几乎刚好满足DSC存储的要求，如果系统有其他的存储需要，还需要另加存储设备，扩展性较差；再次，SRAM吞吐率严重不足，无法应对日益提高的更高密度的图像，更大的帧率、更高带宽的处理需求。
技术实现思路
为解决现有DSC实现方案中存在数据运算量大、对系统要求较高等诸多缺陷，本专利技术提出一种基于动态随机存储器，使用最小的成本代价，最简单实用的方式实现超声数字扫描变换的方法及系统。本专利技术采用如下技术方案实现一种基于DRAM实现超声数字扫描变换的方法，其包括在DSC系统的内部RAM中设置若干个线缓存；每次将一帧对应图像显示单元需要进行显示的扫描图像以扫描线为单位缓存至DRAM， 且同一扫描线对应的回波数据存入DRAM中的同一行内；以扫描线为单位，每次逐线逐步从DRAM中读出每个扫描线的N个回波数据，分别将每个扫描线读出的N个回波数据存入各个线缓存中；按照显示图像的显示顺序对各个像素点进行坐标变换，获得显示图像中每个像素点对应在扫描图像中的绝对地址，根据绝对地址在线缓存中找到对应的回波数据进过插补运算，计算出显示图像中每个像素点的灰度值。其中，绝对地址包括由方位角Θ决定的线地址和由极径R决定的点地址，线地址直接作为不同线缓存的索引地址，而点地址则作为一个线缓存中的点索引地址。其中，每个线缓存的存储深度为8。其中，DSC系统由FPGA芯片实现，所述若干个线缓存设置在FPGA芯片内部的RAM 中，而DRAM连接在FPGA芯片外部。另外，本专利技术公开一种基于DRAM实现超声数字扫描变换的系统，其包括RAM、 DRAM、坐标变换单元和插值单元；在RAM中设置若 干个线缓存；每次将一帧对应图像显示单元需要进行显示的扫描图像按扫描线为单位进行缓存，且同一扫描线对应的回波数据存入 DRAM中的同一行内；以扫描线为单位，每次逐线从DRAM中读出每个扫描线的N个回波数据，分别将每个扫描线读出的N个回波数据存入一个线缓存中；由坐标变换单元按照显示图像的显示顺序对各个像素点进行坐标变换，获得显示图像中每个像素点对应在扫描图像中的绝对地址；由插值单元根据绝对地址在RAM的线缓存中找到对应的回波数据进过插补运算，计算出显示图像中每个像素点的灰度值。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果本专利技术采用具有低成本的DRAM实现DSC系统，在存储环节使系统成本降低到原来的 10%以下，且数据处理量缩减，提高了系统性能和可靠性，且DRAM的大容量和高带宽使其剩余的容量还可以用于其他处理，提高了系统的可扩展性。附图说明图1是本专利技术提出DSC系统的结构示意图；图2是一个优选实施例中数字扫描变换的示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术提出的超声数字扫描变换系统(或称为DSC系统)的结构示意图。本专利技术提出的DSC系统在硬件上是采用FPGA+ DRAM的实现方案，利用DRAM (Dynamic Random Access Memory,动态随机存取存储器)的大容量、高带宽和低成本的优点辅助FPGA (Field 一 Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列)实现DSC系统。FPGA内部的RAM (为SRAM，成本较高)用作DSC系统的内部缓存，而设置在FPGA外部的DRAM用作DSC系统的外部缓存，且DRAM与FPGA内部的RAM配合实现DSC系统对超声数字扫描变换的处理。DSC系统在超声系统中处于数字信号处理之后，显示驱动之前。DSC系统包括图像数据存储单元、插值单元、坐标变换单元(以凸阵的坐标变化为例，其他类型的探头处理方式类似)、图像显示单元、配合图像数据存储单元实现数字扫描变换的动态随机存取存储器(DRAM)。DSC系统工作时，由坐标转换单元把图像显示单元(比如显示器)上采用直角坐标 (x，y)的像素地址转换到图像数据存储单元中的极坐标地址(R，Θ)。该坐标变换单元根据探头类型及显示模式的不同分为线阵扫描变换、凸阵扫描变换及M模式扫描变换等，无论哪种模式的扫描变换，都是从图像显示单元的一个像素点以直角坐标(x，y)，再变换为探头所处的μ V坐标，最后变换为极坐标地址(R，θ )。由极坐标地址(R，Θ )即可从图像数据存储单元中读取存储的回波数据，但极坐标地址(R，Θ )中的一个采样值与直角坐标(x，y)中的像素点一般是不重合的，所以必须由计算出的R、Θ值的误差(即小数部分)经插值来计算实际直角坐标(x，y)上的像素值。一般来说，从直角坐标(X，y)产生到转换为极坐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于DRAM实现超声数字扫描变换的方法，其特征在于，所述方法包括：在DSC系统的内部RAM中设置若干个线缓存；每次将一帧对应图像显示单元需要进行显示的扫描图像以扫描线为单位缓存至DRAM，且同一扫描线对应的回波数据存入DRAM中的同一行内；以扫描线为单位，每次逐线逐步从DRAM中读出每个扫描线的N个回波数据，分别将每个扫描线读出的N个回波数据存入各个线缓存中；按照显示图像的显示顺序对各个像素点进行坐标变换，获得显示图像中每个像素点对应在扫描图像中的绝对地址，根据绝对地址在线缓存中找到对应的回波数据进过插补运算，计算出显示图像中每个像素点的灰度值。

【技术特征摘要】
1.一种基于DRAM实现超声数字扫描变换的方法，其特征在于，所述方法包括 在DSC系统的内部RAM中设置若干个线缓存； 每次将一帧对应图像显示単元需要进行显示的扫描图像以扫描线为单位缓存至DRAM，且同一扫描线对应的回波数据存入DRAM中的同一行内； 以扫描线为单位，毎次逐线逐步从DRAM中读出每个扫描线的N个回波数据，分别将每个扫描线读出的N个回波数据存入各个线缓存中； 按照显示图像的显示顺序对各个像素点进行坐标变换，获得显示图像中每个像素点对应在扫描图像中的绝对地址，根据绝对地址在线缓存中找到对应的回波数据进过插补运算，计算出显示图像中每个像素点的灰度值。2.根据权利要求1所述基于DRAM实现超声数字扫描变换的方法，其特征在于，绝对地址包括由方位角0決定的线地址和由极径R決定的点地址，线地址直接作为不同线缓存的索引地址，而点地址则作为ー个线缓存中的点索引地址。3.根据权利要求1所述基于DRAM实现超声数字扫描变换的方法，其特征在于，DSC系统由FPGA芯片实现，所述若干个线缓存设置在FPGA芯片内部的RAM中，而DRAM连接在FPGA芯片外部。4.一种基于DRA...

【专利技术属性】
技术研发人员：傅勇，
申请(专利权)人：深圳市蓝韵实业有限公司，
类型：发明
国别省市：