專(zhuān)利名稱(chēng)：B超顯象儀中的數(shù)字掃描變換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及B型超聲成象技術(shù)領(lǐng)域。
數(shù)字掃描變換器用于實(shí)現(xiàn)掃描格式的變換，附圖7a為一個(gè)扇形掃描超聲顯象儀的工作原理示意圖。對(duì)于扇形掃描或凸陣探頭，換能器所采集的信號(hào)是極坐標(biāo)形式的，各數(shù)據(jù)點(diǎn)的強(qiáng)度可表為P(R，θ)，而電視監(jiān)示器上顯示的圖象則是直角坐標(biāo)形式的，各象素點(diǎn)亮度值可表為P′(x，y)，兩者之間的關(guān)系可參考附圖7b。為了找到電視上每個(gè)顯示象素所對(duì)應(yīng)的回波數(shù)據(jù)，首先必須把顯示象素的直角坐標(biāo)值(x，y)變?yōu)橄鄳?yīng)的極坐標(biāo)值(R，θ)，然后再?gòu)脑嫉臉O坐標(biāo)形式的數(shù)據(jù)中找到對(duì)應(yīng)點(diǎn)的值，這項(xiàng)工作就是由數(shù)字掃描變換器來(lái)完成的。
已有儀器中所采用的數(shù)字掃描變換器可分為兩類(lèi)。第一類(lèi)是大圖象存儲(chǔ)器變換方案，所謂“大圖象存儲(chǔ)器”變換方案是指在數(shù)字掃描變換器中設(shè)計(jì)一個(gè)與電視屏幕上顯示的象素點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)的圖象存儲(chǔ)器。假如，超聲圖象在監(jiān)示器上用512×512個(gè)象素點(diǎn)顯示，那么可以用一個(gè)512×512大的存儲(chǔ)器來(lái)儲(chǔ)存各顯示點(diǎn)對(duì)應(yīng)的亮度值，這些亮度值是按照某種最近鄰原則將回波采樣值直接或經(jīng)過(guò)插補(bǔ)運(yùn)算后寫(xiě)入存儲(chǔ)器的，存儲(chǔ)器的內(nèi)容在視頻信號(hào)控制下逐行讀出送監(jiān)示器顯示。附圖8是該方案的系統(tǒng)框圖。美國(guó)Honeywell公司的Ultra Image和HP公司的HP77020等儀器就是采用這種大存儲(chǔ)器方案的。它是由探頭、回波數(shù)據(jù)采集、坐標(biāo)變換器、圖象存儲(chǔ)器、監(jiān)示器組成。該方案比較直觀，易于理解，但是，由于扇形圖象只占整個(gè)屏幕的一部分，所以圖象存儲(chǔ)器中的很大一部分單元始終是空著的，也就是說(shuō)，存儲(chǔ)器的利用率不高，或者說(shuō)無(wú)形中增加了整個(gè)部件的成本。
第二類(lèi)小圖象存儲(chǔ)器變換方案，所謂“小圖象存儲(chǔ)器方案”是指數(shù)字掃描變換器中的圖象存儲(chǔ)器的容量?jī)H僅等于回波信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)。例如，一般扇掃B超中的扇面由128條掃描線(xiàn)組成，每條掃描線(xiàn)上采樣512點(diǎn)，這樣，整個(gè)扇面的數(shù)據(jù)量是512×128點(diǎn)，于是只需設(shè)計(jì)一個(gè)512×128大小的圖象存儲(chǔ)器就能保存全部回波數(shù)據(jù)，這一容量相當(dāng)于大存儲(chǔ)器方案的1／4。
附圖9是小圖象存儲(chǔ)器方案的系統(tǒng)框圖。美國(guó)ATL公司的Mark 600扇掃成象系統(tǒng)是采用這一方案的。從圖中得知，探頭回波信號(hào)(共128線(xiàn)，每線(xiàn)512點(diǎn))順序?qū)懭胍粋€(gè)512×128大小的圖象存儲(chǔ)器，存儲(chǔ)器的每一列存儲(chǔ)一條掃描線(xiàn)的信息，同時(shí)圖象存儲(chǔ)器的內(nèi)容還要不斷地讀出送監(jiān)示器顯示，顯示平面仍然由512×512個(gè)顯示象素組成。
為了在監(jiān)示器上顯示一個(gè)正確的扇形圖象，對(duì)于每一個(gè)顯示象素(x，y)，首先要求出其直角坐標(biāo)(x，y)所對(duì)應(yīng)的極坐標(biāo)(R，θ)，然后將(R，θ)作為圖象存儲(chǔ)器的讀出地址從圖象存儲(chǔ)器中讀出相應(yīng)的值送監(jiān)示器顯示。每顯示一個(gè)象素點(diǎn)，上述運(yùn)算過(guò)程就要進(jìn)行一次。
小存儲(chǔ)器方案節(jié)省了存儲(chǔ)器的容量，但是由于在顯示環(huán)節(jié)中包含直角坐標(biāo)至極坐標(biāo)變換的運(yùn)算，往往需要增加大量高速運(yùn)算器件，從而又增加了成本。
本實(shí)用新型的目的在于克服上述已有技術(shù)之不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低的B超顯象儀中的數(shù)字掃描變換器，在基本不增加投資的情況下，使圖象質(zhì)量有明顯的提高。
本實(shí)用新型為一種B超顯象儀中的數(shù)字掃描變換器，包括圖象存儲(chǔ)器，其特征在于，依次有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及遞推運(yùn)算器與上述圖象存儲(chǔ)器相接。其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過(guò)模初值線(xiàn)、角初值線(xiàn)、模步長(zhǎng)線(xiàn)、角步長(zhǎng)線(xiàn)與遞推運(yùn)算器相聯(lián)，它們的作用是向遞推運(yùn)算器提供遞推運(yùn)算所必須的模初值R0，角初值θ0，模步長(zhǎng)△R，角步長(zhǎng)△θ，而遞推運(yùn)算器則通過(guò)模地址線(xiàn)R及角地址線(xiàn)θ與圖象存儲(chǔ)器相聯(lián)，它們將作為圖象存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)讀出時(shí)的地址線(xiàn)。請(qǐng)見(jiàn)附

圖1。
以下結(jié)合附圖6介紹一下本發(fā)明裝置的工作原理，如圖6a所示，把整個(gè)顯示平面沿水平掃描方向均勻地分成若干個(gè)區(qū)(Ⅰ、Ⅱ……)，每一個(gè)區(qū)在每一行上都有N個(gè)顯示象素Xi(i＝1，2，3…N)，假設(shè)這N個(gè)顯示象素的起點(diǎn)A與終點(diǎn)B的模分別為R0、R1，如圖6b，張角∠AOB＝θ，只要?jiǎng)澐值膮^(qū)域足夠密，就可以近似地認(rèn)為，相鄰的兩個(gè)顯示象素之間模的差異△R≈(R1－R0)／N，角度的差異△θ≈θ／N，這樣只要給出起始點(diǎn)A的模和角度，并給出該區(qū)域中該行掃描線(xiàn)上相應(yīng)的△R和△θ就可以用遞推公式Rxi＋1＝Rxi＋△R(△R可以為正，也可以為負(fù))；θxi＋1＝θxi＋△θ逐點(diǎn)求出位于直角坐標(biāo)系中的顯示象素相應(yīng)的極坐標(biāo)(模與角)。
超聲波回波信號(hào)先逐線(xiàn)存入圖象存儲(chǔ)器，圖象存儲(chǔ)器的行為θ變量，列為模向量R，在監(jiān)示器逐行掃描的過(guò)程中，每當(dāng)進(jìn)入一個(gè)新的區(qū)域(見(jiàn)圖6)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就向遞推運(yùn)算器傳送一組遞推初值(θ0，R0)及步長(zhǎng)△θ，△R，然后，顯示象素每向右移動(dòng)一點(diǎn)就由遞推運(yùn)算器算出該顯示象素對(duì)應(yīng)的極坐標(biāo)值(R，θ)，并把它們作為圖象存儲(chǔ)器的地址線(xiàn)從圖象存儲(chǔ)器中讀出相應(yīng)的回波信號(hào)值，送監(jiān)示器顯示。
下面為附圖的簡(jiǎn)單說(shuō)明圖1為本實(shí)用新型的方塊示意圖圖2、圖3、圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例方塊示意圖圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的電路圖。
其中圖5a中1為分配器、2為程序計(jì)數(shù)器(A0～A13)圖5b中3為數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器、4為角度步長(zhǎng)寄存器(VA1～VA12)5為模步長(zhǎng)寄存器(VR1～VR4)6為模初值寄存器(IR0～I(xiàn)R7)7為角初值寄存器(FR0～FR7)8為邊界數(shù)寄存器(BN0～BN7)圖5c中9為邊界控制器圖5d中10為角度遞推運(yùn)算器圖5e中11為模遞推運(yùn)算器整個(gè)電路圖太大，分為上述5張圖表示，其中的元器件都標(biāo)明了型號(hào)，相互的聯(lián)接關(guān)系均用技術(shù)人員熟悉的符號(hào)標(biāo)出。
圖6為本實(shí)用新型的工作原理示意圖圖7、8、9為已有技術(shù)方塊示意圖。
下面結(jié)合圖2、圖3、圖4、圖5介紹本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。
圖2為本實(shí)施例線(xiàn)路方塊圖。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器與4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器組成(見(jiàn)圖4)。為了使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器根據(jù)要求工作，需要配備一個(gè)分配器與相應(yīng)的程序計(jì)數(shù)器。程序計(jì)數(shù)器的輸出線(xiàn)A0～A13(見(jiàn)圖5a)將作為數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器的地址線(xiàn)(見(jiàn)圖2)，數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線(xiàn)D0～D7與各數(shù)據(jù)寄存器相聯(lián)。在分配器輸出線(xiàn)(XA、XB、XC、YA、YB、YC)的控制下，遞推運(yùn)算用的角度步長(zhǎng)值被送入角度步長(zhǎng)寄存器(VA1～VA12)，模步長(zhǎng)值被送入模步長(zhǎng)寄存器(VR1～VR12)，模初值被送入模初值寄存器(IR0～I(xiàn)R7)，角初值被送入角初值寄存器(FR0～FR7)。設(shè)計(jì)邊界控制器的目的是讓監(jiān)示器上扇面以外的全部區(qū)域都消隱。邊界控制數(shù)據(jù)也由數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器提供，它們讀出后被存放在邊界數(shù)寄存器中(BN0～BN7)，這些數(shù)被送往邊界控制器(見(jiàn)圖5c)。
圖2中所示的角遞推運(yùn)算器和模遞推運(yùn)算器是整個(gè)裝置的核心部件，它們分別完成角度遞推運(yùn)算和模的遞推運(yùn)算。角遞推運(yùn)算器與模遞推運(yùn)算器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3(a)與(b)，角遞推運(yùn)算器由加法器和計(jì)數(shù)器構(gòu)成，每一行掃描開(kāi)始時(shí)將計(jì)數(shù)器清零，然后在每一區(qū)開(kāi)始時(shí)將該區(qū)角度增量值△θ(VA1～VA12)送入加法器的一個(gè)輸入端，經(jīng)過(guò)累加后，加法器的進(jìn)位就可用來(lái)作為計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖，最后，計(jì)數(shù)器的輸出就是圖象存儲(chǔ)器的列地址θ(CA0～CA6)，見(jiàn)圖5e。
模遞推運(yùn)算器則由加法器及加減計(jì)數(shù)器構(gòu)成。在左半扇面中，因?yàn)镽0＞R1，遞推過(guò)程中，要對(duì)△R做減法；在右半扇面中，因?yàn)镽0＜R1，在遞推過(guò)程中，要對(duì)△R做加法。所以在模遞推運(yùn)算器中采用了加減計(jì)數(shù)器。在每一區(qū)開(kāi)始時(shí)，將R0(VR1～VR12)置入加減計(jì)數(shù)器并由加／減控制信號(hào)控制計(jì)數(shù)器在左半扇面做減法，在右半扇面做加法。計(jì)數(shù)器的輸出就是圖象存儲(chǔ)器的行地址R(RA0～RA8)，見(jiàn)圖5e。
利用本發(fā)明提供的B超顯象儀中的數(shù)字掃描變換器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，即使在便攜式B超儀器中也可采用，做到在不增加多少投資的情況下，明顯改善圖象質(zhì)量，提高診斷效果。
權(quán)利要求1.一種B超顯象儀中的數(shù)字掃描變換器，包括圖象存儲(chǔ)器，其特征在于，依次有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及遞推運(yùn)算器與上述圖象存儲(chǔ)器相接，其中數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過(guò)模初值線(xiàn)、角初值線(xiàn)、模步長(zhǎng)線(xiàn)、角步長(zhǎng)線(xiàn)與遞推運(yùn)算器相聯(lián)；遞推運(yùn)算器通過(guò)模地址線(xiàn)及角地址線(xiàn)與圖象存儲(chǔ)器相聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的B超顯象儀中的數(shù)字掃描變換器，其特征在于，所說(shuō)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器由數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器及數(shù)據(jù)寄存器組成，其中數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器通過(guò)其數(shù)據(jù)線(xiàn)與數(shù)據(jù)寄存器相聯(lián)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2的B超顯象儀中的數(shù)字掃描變換器，其特征在于，所說(shuō)的遞推運(yùn)算器由角遞推運(yùn)算器和模遞推運(yùn)算器構(gòu)成，而角遞推運(yùn)算器和模遞推運(yùn)算器都分別由加法器和計(jì)數(shù)器構(gòu)成，加法器與計(jì)數(shù)器通過(guò)進(jìn)位線(xiàn)相聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3的B超顯象儀中的數(shù)字掃描變換器，其特征在于所說(shuō)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中還包含有一個(gè)邊界控制器，它與數(shù)據(jù)只讀存儲(chǔ)器之間通過(guò)邊界控制數(shù)據(jù)線(xiàn)相聯(lián)。
專(zhuān)利摘要在扇形或凸陣掃描B超顯象儀中，回波數(shù)據(jù)為極坐標(biāo)形式，而電視監(jiān)視器上顯示的是直角坐標(biāo)形式的數(shù)據(jù)，本實(shí)用新型提供了一種用遞推運(yùn)算器完成上述變換的裝置。從而使硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，變換精度高，成本低，即使在便攜式扇形掃描或凸陣探頭B超儀中也能采用。在基本不增加投資的情況下，明顯改善圖象質(zhì)量，提高診斷效果。
文檔編號(hào)G06G7/00GK2102094SQ9120835
公開(kāi)日1992年4月22日 申請(qǐng)日期1991年5月23日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月23日
發(fā)明者安玉忠, 高上凱 申請(qǐng)人:清華大學(xué)