專利名稱：用于彩色超聲成像的掃描變換方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于彩色超聲成像的掃描變換方法，更具體地涉及 用于醫(yī)用彩色超聲診斷系統(tǒng)的掃描變換方法。本發(fā)明還涉及采用該 方法的裝置。
背景技術(shù)：
超聲診斷設(shè)備利用超聲波在人體中的傳播，得到人體組織和器 官結(jié)構(gòu)的超聲波特征信息，形成各種成像模式顯示。在臨床實(shí)際檢查病人時(shí)，這些信息實(shí)時(shí)地顯示在陰極射線管(cathode ray tube; CRT )或者液晶顯示器(Liquid Crystal Display; LCD)上。人體組織結(jié)構(gòu)幾何形狀的成像一般釆用B (Brightness)模式顯 示。在這種模式下，CRT或LCD點(diǎn)陣上顯示的亮度代表超聲回波 的幅度。B ^t式下， 一些組織運(yùn)動(dòng)的圖像(如心臟壁的運(yùn)動(dòng))能夠 被直接檢測(cè)出。但是由于超聲技術(shù)本身分辨率限制，B模式下，一 些較小的結(jié)構(gòu)并不能夠被檢測(cè)出來，這種限制在某些應(yīng)用條件下表 現(xiàn)得非常明顯如在心臟成像時(shí)， 一些非常重要結(jié)構(gòu)(如血管內(nèi)部) 的回波特征非常弱。彩色血流成像(C模式)是一種建立在B模式基礎(chǔ)上增強(qiáng)成像方 式，其超聲成像的結(jié)果包括血流在血管內(nèi)運(yùn)動(dòng)的信息，除了進(jìn)行B模式下類似的掃描外，還需要進(jìn)行獨(dú)立的多普勒掃描。沿著多普勒 掃描波束，可以估算出物體運(yùn)動(dòng)的速度，速度的方差和能量等信息， 這些多普勒信息被彩色編碼，形成的彩色圖像和B模式下灰階圖像 同時(shí)顯示。最后顯示的圖像包括灰階圖像和彩色圖像，灰階圖像表 示人體各組織的幾何結(jié)構(gòu)，彩色圖像表示血液在這些組織內(nèi)運(yùn)動(dòng)的 特征。
B模式和C模式實(shí)時(shí)圖像形成技術(shù)均需要將包含在超聲回波信 號(hào)中的信息轉(zhuǎn)換，顯示在CRT或LCD上，這種轉(zhuǎn):換稱為掃描轉(zhuǎn)換。 目前大多數(shù)醫(yī)學(xué)超聲設(shè)備中的掃描變換采用數(shù)字掃描變換技術(shù) (digital scan converters; DSC)。如圖1所示，DSC由存卡者才莫塊，坐標(biāo) 變換模塊，插值模塊三個(gè)部分組成。存儲(chǔ)模塊是一塊內(nèi)存，用于存 儲(chǔ)超聲回波數(shù)據(jù)。坐標(biāo)變換^莫塊功能是將CRT或LCD顯示屏上的 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成為對(duì)應(yīng)超聲回波信號(hào)信息的坐標(biāo)。在檢查剖面上得到超 聲信息通常以極坐標(biāo)表示，但是在標(biāo)準(zhǔn)電^L柵格顯示系統(tǒng)上的顯示 像素通常以笛卡爾坐標(biāo)表示。因此需要在極坐標(biāo)和笛卡兒坐標(biāo)間進(jìn) 行轉(zhuǎn)換。 一般只有極少笛卡兒坐標(biāo)上的象素點(diǎn)和極坐標(biāo)上的點(diǎn)能夠 ——對(duì)應(yīng)，大部分顯示的像素點(diǎn)需要利用鄰近極坐標(biāo)點(diǎn)插值處理。 通常的插值算法是采用鄰近點(diǎn)內(nèi)插值的方法。這種插值方法計(jì)算量 小，簡(jiǎn)單容易實(shí)現(xiàn)，在B模式成像時(shí)，表現(xiàn)出較好的效果。在文章 "Analysis of a scan conversion algorithm for a real-time sector scanner," IEEE Transactions on medical imaging, Vol.MI-5, No. 2, June 1986中，M. H. Lee等描述了 DSC方法在B模式下的噪聲，以及解 決的方法。如圖2所示，鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法是在計(jì)算笛卡兒坐標(biāo)象 素點(diǎn)坐標(biāo)變換后對(duì)應(yīng)點(diǎn)的超聲波信息時(shí)，利用相鄰兩條掃描線相鄰 深度下極坐標(biāo)像素點(diǎn)的超聲波信息，采用插值的方法估算。在美國專利 "Acoustic scan conversion method and apparatus for velocity flow," US Patent, 5429137中，Robert N. Phelps等描述了 采用DSC插值方法改善彩色血流的圖像。該方法不直接對(duì)估算出的 血流速度進(jìn)行DSC插值處理，而是對(duì)自相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行DSC 插值處理。自相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果可以計(jì)算出血流速度。在該方法中， 代表超聲回波信號(hào)相位信息的實(shí)部和虛部分別獨(dú)立的進(jìn)行DSC插值 處理。同時(shí)，自相關(guān)計(jì)算出的幅度和超聲回波信號(hào)幅度也進(jìn)行DSC 插值處理。這些參數(shù)用于計(jì)算血流速度的方差，速度的方差代表了 血流的湍流程度。具體的插值算法并沒有采用鄰近點(diǎn)線性插值，而 是采用采用了一個(gè)4x2的插值核。在沿著掃描線方向，采用兩點(diǎn)線
性插值；在掃描角方向，采用的是四點(diǎn)三次曲線插值。在B模式下，DSC模塊中采用鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法對(duì)灰度信號(hào)插 值，插值引起的各種噪聲對(duì)圖像影響較小。如果將鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算 法應(yīng)用彩色血流信號(hào)插值處理，那么會(huì)引起較大的噪聲。在彩色血 流信號(hào)處理中， 一般采用自相關(guān)算法計(jì)算出相位和幅度，其中相位可以計(jì)算出運(yùn)動(dòng)速度，范圍是-7T到7T。傳統(tǒng)的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值方法處理的是相位和幅度信息。相位和幅度信息是通過超聲回波計(jì)算，由于 超聲的脈沖重復(fù)頻率的限制，根據(jù)尼奎斯采樣理論，相位會(huì)出現(xiàn)混 疊現(xiàn)象?；殳B現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致正常血流速度圖中，突然出現(xiàn)異常反向血 流。鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法無法識(shí)別這種因?yàn)榛殳B引起的反向血流。在 血流圖像上，正常血流和異常血流之間會(huì)因?yàn)椴逯堤幚沓霈F(xiàn)速度非 常低的血流，二者形成明顯的分界。這種插值引起的噪聲影響了醫(yī) 生對(duì)于混疊的判斷。如果不直接對(duì)估算出的血流速度進(jìn)行DSC插值處理，而是對(duì)自 相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行DSC插值處理，那么能夠減弱DSC插值運(yùn)算 引起的噪聲。但是這種方法在實(shí)現(xiàn)時(shí)，需要耗費(fèi)較大的計(jì)算量和較 多的存儲(chǔ)空間。在彩色血流的感興趣區(qū)域內(nèi)，每條掃描線的各個(gè)取 樣體積，自相關(guān)算法會(huì)計(jì)算出相應(yīng)的實(shí)部和虛部，幅度。利用實(shí)部 和虛部可以估算出血液中紅細(xì)胞或者組織運(yùn)動(dòng)的速度向量。因?yàn)樾?要先對(duì)自相關(guān)計(jì)算的實(shí)部，虛部，幅度進(jìn)行DSC處理，再估計(jì)物體 運(yùn)動(dòng)速度，所以在需要在DSC運(yùn)算中保留各個(gè)分量的全部動(dòng)態(tài)范 圍。為了保證運(yùn)算的精度，整個(gè)處理需要耗費(fèi)較大的存儲(chǔ)空間以及 較多的計(jì)算量。因此，需要一種可以克服上述問題的用于彩色超聲成像的掃描 變換方法以及裝置。發(fā)明內(nèi)容為了減弱在彩色超聲成像系統(tǒng)中由于混疊引起的噪聲，本發(fā)明 提供了改進(jìn)的用于彩色超聲成像的掃描變換方法以及裝置。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種用于彩色超聲成像的掃描變換方法，其包括用于存儲(chǔ)超聲回波數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)步驟；用于在成 像坐標(biāo)系與掃描坐標(biāo)系之間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)變換步驟；以及插 值步驟，該插值步驟包括鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟、混疊判定子步驟和 回波數(shù)據(jù)修正子步驟，該鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟通過對(duì)鄰近點(diǎn)的超聲 回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理而得出插值點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)，該混疊判定子步 驟用于判定鄰近點(diǎn)的超聲回波數(shù)據(jù)是否發(fā)生混疊，如果發(fā)生混疊， 則先執(zhí)行回波數(shù)據(jù)修正子步驟，然后再執(zhí)行鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟， 如果未發(fā)生混疊，則跳過回波數(shù)據(jù)修正子步驟而直接執(zhí)行鄰近點(diǎn)內(nèi) 插值子步驟。其中，在該混疊判定子步驟中，如果檢測(cè)到鄰近點(diǎn)的速度方向 相反，并且差異大于預(yù)定的閥值，則判定混疊發(fā)生。優(yōu)選地，該預(yù)定的閥值大小為7C。進(jìn)一步地，該回波數(shù)據(jù)修正子步驟對(duì)鄰近點(diǎn)超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行 修正，使得用于插值的兩個(gè)超聲回波數(shù)據(jù)在同一連續(xù)變化的區(qū)間內(nèi)。 優(yōu)選地，該鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟進(jìn)一步包括將插值后的回波數(shù)據(jù)重新映射到-7T至7T的值域空間中?；蛘?，該回波數(shù)據(jù)修正子步驟進(jìn)一步包括限制修正后的回波數(shù)據(jù)值正好是最大值TC或者最小值-7C，使得插值后的回波數(shù)據(jù)自動(dòng)映射 到-7T至7l中。進(jìn)一步地，該成像坐標(biāo)系是CRT或LCD上的笛卡兒坐標(biāo)系， 該掃描坐標(biāo)系是才及坐標(biāo)系。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了 一種用于彩色超聲成像的掃描 變換裝置，其包括用于存儲(chǔ)超聲回波數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊；用于在成 像坐標(biāo)系與掃描坐標(biāo)系之間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)變換模塊；以及插 值模塊，該插值模塊包括鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子模塊、混疊判定子模塊和 回波數(shù)據(jù)修正子模塊，該鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子模塊通過對(duì)鄰近點(diǎn)的超聲 回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理而得出插值點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)，該混疊判定子模 塊用于判定插鄰近點(diǎn)的超聲回波數(shù)據(jù)是否發(fā)生混疊，如果發(fā)生混疊，
則先由回波數(shù)據(jù)修正子^f莫塊對(duì)鄰近點(diǎn)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，然后再由 鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子模塊進(jìn)行插值處理，如果未發(fā)生混疊，則跳過回波 數(shù)據(jù)修正子模塊而直接由鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子才莫塊進(jìn)行插值處理。其中，在該混疊判定子模塊中，如果檢測(cè)到鄰近點(diǎn)的速度方向 相反，并且差異大于預(yù)定的岡值，則判定混疊發(fā)生。可選地，還包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，該存儲(chǔ)模塊、坐標(biāo)變換模塊以及插值^^莫塊均設(shè)置于該現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)中。本發(fā)明在鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法的基礎(chǔ)上，改進(jìn)成有條件鄰近點(diǎn)內(nèi) 插值算法。本發(fā)明提供了混疊判定子步驟，可以判斷回波信號(hào)是否 發(fā)生混疊，如果判定發(fā)生混疊，由回波數(shù)據(jù)修正子步驟對(duì)回波數(shù)據(jù) 進(jìn)行修正，再對(duì)修正后的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行鄰近點(diǎn)內(nèi)插值，減小了由于 插值引起的噪聲。該算法能夠識(shí)別由于脈沖重復(fù)頻率不夠?qū)е碌难?流混疊問題，對(duì)混疊現(xiàn)象進(jìn)行有條件的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值處理。因此， 基于有條件鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法的DSC可以直接應(yīng)用到彩色血流信號(hào) 上，既減少了插值引起的血流噪聲，又避免了對(duì)大量自相關(guān)運(yùn)算結(jié) 果進(jìn)行DSC插值處理，耗費(fèi)的計(jì)算量和存儲(chǔ)空間均比較小。


圖1是數(shù)字掃描變換內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法示意圖； 圖3是彩色多普勒系統(tǒng)模塊示意圖；圖4顯示了具有血流值修正的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值，其中以A和B兩 點(diǎn)的回波信息Xa和Xb插佳出E點(diǎn)的信息XE;圖5顯示了改進(jìn)的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法的流程圖，其可用于根據(jù) 本發(fā)明的彩色超聲成像的掃描變換方法中；以及圖6顯示了通過FPGA實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的用于彩色超聲成像的掃描 變換方法的模塊框圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，以超聲診斷為例來介紹根據(jù)本發(fā)明的用于彩色 超聲成像的掃描變換方法及其裝置。需要說明的是，根據(jù)本發(fā)明的 方法和裝置不限于醫(yī)用超聲成像領(lǐng)域，其可以應(yīng)用于超聲成像所涉 及到的各個(gè)領(lǐng)域，例如應(yīng)用在流體運(yùn)動(dòng)學(xué)研究以及液壓管路探測(cè)等 方面。圖3是一個(gè)典型的超聲診斷系統(tǒng)的示意框圖，其中包含了本發(fā) 明所指的血流DSC模塊。血流DSC模塊將血流信號(hào)轉(zhuǎn)換成為CRT 或LCD可以顯示的格式。在介紹根據(jù)本發(fā)明的彩色DSC的方法流 程之前，為了便于理解改進(jìn)之處，首先介紹傳統(tǒng)的DSC方法流程。如圖4所示，假設(shè)DSC插值時(shí)取的鄰近兩個(gè)點(diǎn)，其中一個(gè)點(diǎn)A 檢測(cè)到的速度是正向速度，那么自相關(guān)計(jì)算的相位大于零，小于兀。 其中一個(gè)點(diǎn)B由于混疊的原因，檢測(cè)到的速度是負(fù)向速度，那么自 相關(guān)計(jì)算的相位小于零，大于-tt。假設(shè)掃描線的采樣率足夠，那么 A點(diǎn)和B點(diǎn)之間的E的速度應(yīng)該是大于Xa正向速度(沒有混疊的情 況)或者小于XB (有混疊的情況)。血流速度出現(xiàn)混疊時(shí)，Xa和Xb 并不是連續(xù)變化,而傳統(tǒng)的DSC插值方式會(huì)假設(shè)這兩個(gè)值連續(xù)變 換，那么插值得到E點(diǎn)的值Xe是在X^口XB之間，即小于Xa且大于 XB。傳統(tǒng)DSC插值出來的值和實(shí)際的值差異較大。這種差異會(huì)擴(kuò)大 混疊的問題，影響醫(yī)生對(duì)于混疊的判斷。下面將具體介紹本發(fā)明的掃描變換的方法及裝置，本發(fā)明的彩 色DSC的方法流程和傳統(tǒng)DSC的方法流程基本相同，只是插值算 法將鄰近點(diǎn)內(nèi)插值改進(jìn)為有條件的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值。如圖2所示，改 進(jìn)的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法也是在計(jì)算笛卡兒坐標(biāo)象素點(diǎn)坐標(biāo)變換后對(duì) 應(yīng)點(diǎn)的超聲波信息時(shí)，利用相鄰兩條掃描線相鄰深度下極坐標(biāo)像素 點(diǎn)的超聲波信息，采用插值的方法估算。具體實(shí)現(xiàn)方法如下所示。 首先,i設(shè)兩條相鄰掃描線之間的交角歸一化為1,兩個(gè)相鄰點(diǎn)深度 的點(diǎn)的距離歸一化為1。 CRT或LCD屏幕上笛卡兒坐標(biāo)系的一個(gè)象 素點(diǎn)G經(jīng)過坐標(biāo)變換后，可以查出回波數(shù)據(jù)中對(duì)應(yīng)的四個(gè)鄰近點(diǎn)， 不妨設(shè)這四個(gè)點(diǎn)是A, B, C， D。 A和B掃描深度相同，C和D掃 描深度相同。A和C在同一條掃描線n上，B和D在同以條掃描線 n+l上。不妨設(shè)這四個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的超聲回波信息分別為XA， XB， Xc, XD 。假設(shè)G點(diǎn)對(duì)應(yīng)的極坐標(biāo)和掃描線n之間的歸一化夾角是0,(以 掃描線n和掃描線n+l之間的夾角為1 )，那么G點(diǎn)對(duì)應(yīng)的極坐標(biāo) 和掃描線n+l之間的歸一化夾角是1-0,。假設(shè)G點(diǎn)對(duì)應(yīng)的極坐標(biāo) 和A點(diǎn)在軸向方向的歸一化距離是R(以A和C的軸向距離為1)， 那么G點(diǎn)對(duì)應(yīng)的極坐標(biāo)和C點(diǎn)在軸向方向的歸一化距離是l-R。 首先，根據(jù)A和B兩點(diǎn)的超聲波信息插出E點(diǎn)的信息XE。然后根 據(jù)C和D兩點(diǎn)的超聲波信息插出F點(diǎn)的信息XF。最后根據(jù)E和F 兩點(diǎn)的超聲波信息插出G點(diǎn)的信息X。。改進(jìn)的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法也是以歸 一化的夾角和歸 一化距離作 為權(quán)重，進(jìn)行插值運(yùn)算。但是在進(jìn)行插值之前，必須先判斷血流是 否出現(xiàn)混疊，如果是則需要對(duì)用來插值的血流值進(jìn)行修正。如圖5 所示，如果判斷血流值出現(xiàn)混疊，修正用于插值的血流值，否則對(duì) 血流值不進(jìn)行修正。血流值修正的目的是使得用于插值的兩個(gè)血流 值在同 一個(gè)連續(xù)變化的區(qū)間內(nèi)。釆用傳統(tǒng)的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值方法對(duì)修 正后的血流值插值。最后將插值后的結(jié)果值域空間重新映射到-tt到+71。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如果兩個(gè)血流值的方向相反，而且 兩個(gè)血流值之差的絕對(duì)值大于設(shè)定的閾值。那么，可以判斷血流值發(fā)生了混疊。如圖4所示，Xa大于零，小于tt, Xj3小于零，大于-tt。 如果abs( XA- XJ大于Threshold,那么X八和Xb需要修正。修正成為 X/和Xb，。其中abs表示絕對(duì)值運(yùn)算，Threshold是閾值，可以根據(jù) 實(shí)際的情況設(shè)置，通常情況下可以設(shè)置為;r。血流值修正的目的是使得用于插值的兩個(gè)血流值在同一個(gè)連續(xù) 變化的區(qū)間內(nèi)。在本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)方案中，可以采用插值點(diǎn)E距離 A和B兩點(diǎn)歸一化夾角e,作為判據(jù)(或者軸向方向的歸一化距離是 R)，如果e,(或R)小于等于0.5， XA保持不變，修正Xb;如果6, (或R)大于0.5， Xb保持不交，修正Xa。如圖4所示，不妨假設(shè)e, 小于0.5。修正如下X,《《經(jīng)過修改后Xb，大于71小于27T,那么采用鄰近點(diǎn)內(nèi)插值可以得到Z「Z (l-《)+ dJf (l-《)+ (Zs+2;r)W 最后將插值后的結(jié)果映射到-Tl到+7l的值域空間中義s - 2;rZs > 7T如圖4所示，經(jīng)過有條件插值處理后E的回波信息Xe應(yīng)該是大于XA 正向速度(沒有混疊的情況)或者小于XB (有混疊的情況)，符合 實(shí)際情況。在本發(fā)明的另 一個(gè)實(shí)施例中，可以限制修正后的回波信息值正好是最大值7T或者最小值-7T，那么最后插值的結(jié)果在-7T到+7T的值域空 間，不需要將插值后的結(jié)果重新映射到-7T到+7l中。這樣，簡(jiǎn)化了計(jì) 算流程，而不影響最后圖像顯示的結(jié)果。不妨以A和B兩點(diǎn)的回波信息Xa和Xe插值出E點(diǎn)的回波信息Xe為例。利用C和D兩點(diǎn)的 回波信息Xc和Xd插惶出F點(diǎn)的回波信息Xf,利用E和F兩點(diǎn)的回 波信息Xe和Xp插值出G點(diǎn)的回波信息Xe的方法類似。首先判斷是否出現(xiàn)混疊，將Xj口 Xe修正為X/和XB，。修正的 公式如下<formula>formula see original document page 11</formula>
勺— 然后采用鄰近點(diǎn)內(nèi)插值的方法插值出XE。由于在做回波信息修正時(shí)，已經(jīng)將修正后的回波信息限制在-兀到+7l范圍內(nèi)，因此最后插值算法得到的結(jié)果Xe也在-7U到+7T范圍內(nèi)，不需要進(jìn)一步將Xe重新映射到-7U到+7C范圍內(nèi)。這樣能夠在對(duì)最后結(jié)果影響很小的基礎(chǔ)上，簡(jiǎn)化算法流程。釆用上述的掃描變化方法的裝置可以用FPGA實(shí)現(xiàn)，具體實(shí)現(xiàn) 原理框圖如圖6所示。各才莫塊如下1. 坐標(biāo)變換模塊，包括坐標(biāo)計(jì)算電路，用于得到CRT或者LCD 上G點(diǎn)的笛卡兒坐標(biāo)。并將G點(diǎn)的笛卡兒坐標(biāo)經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn) 換成為探頭掃描平面對(duì)應(yīng)的極坐標(biāo)。將極坐標(biāo)分解成為與接收掃描 線相關(guān)的整數(shù)地址以及小數(shù)值和R (如圖2所示)。根據(jù)掃描線極 坐標(biāo)的整數(shù)地址可以得到用于鄰近點(diǎn)內(nèi)插值的四個(gè)地址。2. 存儲(chǔ)模塊，包括Ram(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)控制電路以及幀緩存 RAM,用于存儲(chǔ)超聲回波數(shù)據(jù)，并根據(jù)四個(gè)地址從存儲(chǔ)模塊的幀緩 存RAM中讀取對(duì)應(yīng)的彩色血流值X^ XB， Xc和Xd。4.插值運(yùn)算模塊，包括混疊判定子模塊、回波數(shù)據(jù)修正子模塊 以及鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子模塊，用于根據(jù)彩色血流值X^ XB， Xc和Xd; 極坐標(biāo)的小數(shù)值eP R,采用上述的有條件鄰近點(diǎn)內(nèi)插值方法，計(jì) 算出G點(diǎn)彩色血流值Xe。本發(fā)明是在B模式時(shí)DSC對(duì)灰度信號(hào)處理基礎(chǔ)上，改進(jìn)鄰近點(diǎn) 內(nèi)插值算法。在C模式下，改進(jìn)后的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法在處理血流 信號(hào)時(shí)，盡可能減少因?yàn)榛殳B產(chǎn)生的噪聲。彩色血流速度顯示時(shí)， DSC的插值算法由鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法改進(jìn)成為有條件的鄰近點(diǎn)內(nèi)插 值算法。該插值算法在插值處理時(shí)，比較用于插值的鄰近點(diǎn)，判斷 是否出現(xiàn)血流混疊。當(dāng)檢測(cè)鄰近點(diǎn)的速度方向相反，并且差異較大， 那么此時(shí)檢測(cè)到的速度混疊的可能性較大。此時(shí)，插值算法采用混 疊的處理方式。由于產(chǎn)生了混疊，需要修正插值算法中鄰近點(diǎn)的速 度值，滿足混疊的要求。如果沒有產(chǎn)生混疊，那么采用傳統(tǒng)的鄰近點(diǎn)內(nèi)插值算法。本發(fā)明直接對(duì)估算出的血流速度進(jìn)行DSC插值處 理，而不是對(duì)自相關(guān)運(yùn)算的結(jié)果進(jìn)行DSC插值處理。該插值算法耗 費(fèi)的計(jì)算量和存儲(chǔ)空間均較小。本發(fā)明的一種實(shí)施例中，采用FPGA實(shí)現(xiàn)有條件鄰近點(diǎn)內(nèi)插值 方法。在C模式下，處理彩色血流速度時(shí)，CRT或者LCD上每一 個(gè)顯示點(diǎn)顯示的速度值均需要經(jīng)過DSC插值處理計(jì)算得出。在進(jìn)行 有條件鄰近點(diǎn)內(nèi)插值處理時(shí)，判斷用于插值的鄰近點(diǎn)速度值是否出 現(xiàn)了混疊。如果出現(xiàn)混疊，那么修正插值算法中的鄰近點(diǎn)的速度值。 每一顯示點(diǎn)的計(jì)算只需要進(jìn)行四次乘法和三次加法運(yùn)算，計(jì)算量較 ??；對(duì)估算的彩色血流速度處理，數(shù)據(jù)位寬較小。整個(gè)DSC實(shí)現(xiàn)所 費(fèi)的邏輯資源也比豐支少。在FPGA實(shí)現(xiàn)時(shí)，通過采用流水設(shè)計(jì)，每 個(gè)顯示點(diǎn)的速度值的計(jì)算時(shí)間只需要一個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。這樣在CRT 或LCD上能夠?qū)崟r(shí)流暢地顯示彩色血流速度。經(jīng)過試驗(yàn)證明，在彩色血流成像中，根據(jù)本發(fā)明的掃描變換方 法能夠有效減少因?yàn)榛殳B引起的噪聲。另外，根據(jù)本發(fā)明的變換步驟也不限于從笛卡兒坐標(biāo)系到極坐 標(biāo)系的轉(zhuǎn)化，也可以先在極坐標(biāo)系內(nèi)依據(jù)預(yù)定的步長(zhǎng)以及插值密度 進(jìn)行回波信號(hào)數(shù)據(jù)的預(yù)插值，然后再進(jìn)行極坐標(biāo)系到笛卡兒坐標(biāo)系 的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，之后根據(jù)轉(zhuǎn)換后的笛卡兒坐標(biāo)點(diǎn)以及對(duì)應(yīng)的預(yù)插值信 號(hào)數(shù)據(jù)，在笛卡兒坐標(biāo)系中直接顯示圖像。以上參照

了本發(fā)明的各種優(yōu)選實(shí)施例，但是只要不背 離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)其進(jìn)行各種形式 上的修改和變更，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于彩色超聲成像的掃描變換方法，其包括用于存儲(chǔ)超聲回波數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)步驟；用于在成像坐標(biāo)系與掃描坐標(biāo)系之間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)變換步驟；以及插值步驟，包括鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟，所述鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟通過對(duì)鄰近點(diǎn)的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理而得出插值點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)，其特征在于，所述插值步驟還包括混疊判定子步驟和回波數(shù)據(jù)修正子步驟，所述混疊判定子步驟用于判定鄰近點(diǎn)的超聲回波數(shù)據(jù)是否發(fā)生混疊，如果發(fā)生混疊，則先執(zhí)行回波數(shù)據(jù)修正子步驟，然后再執(zhí)行鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟，如果未發(fā)生混疊，則跳過回波數(shù)據(jù)修正子步驟而直接執(zhí)行鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于彩色超聲成像的掃描變換方法， 其特征在于，在所述混疊判定子步驟中，如果檢測(cè)到鄰近點(diǎn)的速度 方向相反，并且差異大于預(yù)定的閥值，則判定混疊發(fā)生。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于彩色超聲成像的掃描變換方法，其特征在于，所述預(yù)定的閥值大小為7T。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于彩色超聲成像的掃描變換方 法，其特征在于，所述回波數(shù)據(jù)修正子步驟對(duì)鄰近點(diǎn)超聲回波數(shù)據(jù) 進(jìn)行修正，使得用于插值的兩個(gè)超聲回波數(shù)據(jù)在同一連續(xù)變化的區(qū) 間內(nèi)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于彩色超聲成像的掃描變換方法， 其特征在于，所述鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟進(jìn)一步包括將插值后的回波 數(shù)據(jù)值重新映射到-rc至;r的值域空間中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于彩色超聲成像的掃描變換方法，其特征在于，所述回波數(shù)據(jù)修正子步驟進(jìn)一步包括限制修正后的超 聲回波數(shù)據(jù)正好是最大值?；蛘咦钚≈?7t，使得插值后的回波數(shù)據(jù)自 動(dòng)映射到-7T至7l中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于彩色超聲成像的掃描變換方法，其特征在于，所述成像坐標(biāo)系是CRT或LCD上笛卡兒坐標(biāo)系，所 述掃描坐標(biāo)系是極坐標(biāo)系。
8. —種用于彩色超聲成像的掃描變換裝置，其包括 用于存儲(chǔ)超聲回波數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊；用于在成像坐標(biāo)系與掃描坐標(biāo)系之間進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的坐標(biāo)變換 模塊；以及插值模塊，'包括鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子模塊，所述鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子模 塊通過對(duì)鄰近點(diǎn)的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理而得出插值點(diǎn)的回波 數(shù)據(jù)，其特征在于，所述插值模塊還包括混疊判定子模塊和回波數(shù)據(jù)修正子模塊， 所述混疊判定子模塊用于判定插鄰近點(diǎn)的超聲回波數(shù)據(jù)是否發(fā)生混 疊，如果發(fā)生混疊，則先由回波數(shù)據(jù)修正子模塊對(duì)鄰近點(diǎn)回波數(shù)據(jù) 進(jìn)行修正，然后再由鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子模塊進(jìn)行插值處理，如果未發(fā) 生混疊，則跳過回波數(shù)據(jù)修正子模塊而直接由鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子模塊 進(jìn)行插值處理。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于彩色超聲成像的掃描變換裝置， 其特征在于，在所述混疊判定子模塊中，如果檢測(cè)到鄰近點(diǎn)的速度 方向相反，并且差異大于預(yù)定的閥值，則判定混疊發(fā)生。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于彩色超聲成像的掃描變換裝置， 其特征在于，還包括現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，所述存儲(chǔ)模塊、坐標(biāo)變換 ;漠塊以及插值;漠塊均設(shè)置于所述現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于彩色超聲成像的掃描變換方法，其包括存儲(chǔ)步驟；坐標(biāo)變換步驟；以及插值步驟，其包括鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟、混疊判定子步驟和回波數(shù)據(jù)修正子步驟，該鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟通過對(duì)鄰近點(diǎn)的超聲回波數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理而得出插值點(diǎn)的回波數(shù)據(jù)，該混疊判定子步驟用于判定鄰近點(diǎn)的超聲回波數(shù)據(jù)是否發(fā)生混疊，如果發(fā)生混疊，則先執(zhí)行回波數(shù)據(jù)修正子步驟，然后再執(zhí)行鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟，如果未發(fā)生混疊，則跳過回波數(shù)據(jù)修正子步驟而直接執(zhí)行鄰近點(diǎn)內(nèi)插值子步驟。該方法能夠減弱在彩色超聲成像系統(tǒng)中由于混疊引起的噪聲。并且該方法所采用的插值算法耗費(fèi)的計(jì)算量和存儲(chǔ)空間均較小。本發(fā)明還提供了一種采用上述方法的裝置。
文檔編號(hào)A61B8/00GK101396281SQ20071016236
公開日2009年4月1日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者付政鵬, 勇 李 申請(qǐng)人:深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司