CN101373181A - 实时计算逐点变迹系数的方法及装置 - Google Patents

实时计算逐点变迹系数的方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN101373181A
CN101373181A CN 200710141485 CN200710141485A CN101373181A CN 101373181 A CN101373181 A CN 101373181A CN 200710141485 CN200710141485 CN 200710141485 CN 200710141485 A CN200710141485 A CN 200710141485A CN 101373181 A CN101373181 A CN 101373181A
Authority
CN
China
Prior art keywords
trace
point
changing coefficient
array element
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 200710141485
Other languages
English (en)
Other versions
CN101373181B (zh
Inventor
杨波
杨鹏飞
胡勤军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd filed Critical Shenzhen Mindray Bio Medical Electronics Co Ltd
Priority to CN 200710141485 priority Critical patent/CN101373181B/zh
Priority to US11/967,866 priority patent/US9022937B2/en
Publication of CN101373181A publication Critical patent/CN101373181A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101373181B publication Critical patent/CN101373181B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B42/00—Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means
    • G03B42/06—Obtaining records using waves other than optical waves; Visualisation of such records by using optical means using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/26—Sound-focusing or directing, e.g. scanning
    • G10K11/34—Sound-focusing or directing, e.g. scanning using electrical steering of transducer arrays, e.g. beam steering
    • G10K11/341—Circuits therefor
    • G10K11/346—Circuits therefor using phase variation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明公开了一种实时计算用于波束合成的逐点变迹系数的方法和装置。所述方法包括存储步骤，用于将预先计算的接收聚焦点的变迹系数存储到存储器中；计算步骤，用于计算阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角或夹角的三角函数值；寻址步骤，将计算步骤中得到的夹角或夹角的三角函数值量化后作为变迹系数存储器的寻址地址，读出变迹系数；以及插值步骤，对每个接收通道，预先计算两个接收聚焦点的变迹系数，通过插值得到这两个接收聚焦点之间的点的变迹系数。所述装置包括变迹曲线存储器，存储单元，定时控制单元，通道计数器，计算单元，地址处理单元，以及插值单元。采取本发明的技术方案，可以实现波束合成过程中变迹参数的实时逐点计算。

Description

实时计算逐点变迹系数的方法及装置
技术领域
本发明涉及一种用于超声成像的变迹系数的计算方法及装置，更具体地说，涉及一种用于波束合成的变迹系数的实时计算方法及装置。
背景技术
在超声成像设备中，变迹系数是波束合成不可缺少的一个参数。在波束接收系统中，常用的方法是将波束合成所需要的变迹系数计算好后存入存储器中，在接收合成的时候再读出来使用。为了节约存储器资源，一般都是计算在一些固定接收位置的变迹系数，与其相邻的接收位置使用的是同一参数，不能实现逐点变迹。
专利文献CN200610061969.5提出了一种实时计算接收聚焦点的变迹系数的方法，该方法将一组计算好的变迹系数预先存入存储器中，然后在不同的接收深度对这组预置曲线进行不同的抽取，从而得到不同深度的变迹曲线。
波束合成系统常用的方法是在多个接收位置都保留一根完整的变迹系数曲线，存储器资源耗费大，而且也没有实现逐点变迹。专利文献CN200610061969.5提出的方法只需要存储一根变迹系数曲线，极大地节省了存储器资源。但是，其受限于存储的变迹系数的点数，也未能实现逐点变迹。
发明内容
本发明旨在节省存储器资源的同时，提供一种实时计算变迹系数的方法，并且可以通过硬件实时生成波束合成所需的变迹系数，在波束合成逐点聚焦的同时实现逐点变迹。为了实现这一目的，本发明所采取的技术方案如下所述。
按照本发明的第一方面，提供一种实时计算用于波束合成的逐点变迹系数的方法，包括：存储步骤，用于将预先计算的接收聚焦点的变迹系数存储到存储器中；计算步骤，用于计算阵元到接收点的矢量与阵元法向量之间的夹角或者夹角的三角函数值；以及寻址步骤，将计算步骤中得到的夹角或者夹角的三角函数值量化后作为变迹系数存储器的寻址地址，读出变迹系数。其中所述夹角的三角函数值包括正弦、余弦、正切、余切值等。
优选的是，按照本发明第一方面的实时计算用于波束合成的逐点变迹系数的方法还包括插值步骤，对每个接收通道，预先计算作为插值起始点的接收聚焦和作为插值终止点的接收聚焦的变迹系数，通过插值得到这两个接收聚焦点之间的点的变迹系数。其中按照下式插值计算变迹系数Apod：
Apod(j，m)＝Apod(j，i)+Δ*m/N；
其中，Δ＝Apod(j，i+N)-Apod(j，i)，j表示接收阵元号，m是从i到i+N-1的接收聚焦点，N是插值起始点和插值终止点之间的变迹系数的数目。优选的是，将插值起始点和插值终止点之间的变迹系数的数目N取为2的幂，从而除以N的运算可通过移位操作进行。
再优选的是，对计算步骤中得到的夹角的三角函数值取绝对值，然后再量化后作为变迹系数存储器的寻址地址，读出变迹系数。
还优选的是，当阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角或者夹角的三角函数值的绝对值大于预定门限值时，变迹系数都为零。
还优选的是，在所述存储步骤中，按照由小到大的顺序将预先计算的接收聚焦点的变迹系数存储到存储器中。
还优选的是，对于凸阵按照下式计算阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角
Figure A200710141485D00071
或者夹角的正切值：
Figure A200710141485D00072
其中，X＝Fx-Ex，Y＝Fy-Ey，
Figure A200710141485D00081
Ex、Ey是探头坐标，Fx、Fy是接收聚焦点坐标；是接收阵元的法向量与Y轴的夹角，给定探头参数后，
Figure A200710141485D00083
也就确定了。
还优选的是，对于线阵和相控阵按照下式计算阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角
Figure A200710141485D00084
或者夹角的正切值：
Figure A200710141485D00085
其中，X＝Fx-Ex，Y＝Fy-Ey；Ex、Ey是探头坐标，Fx、Fy是接收聚焦点坐标。
按照本发明的第二方面，提供一种实时计算用于波束合成的逐点变迹系数的装置，包括：变迹曲线存储器，用于存储变迹系数；存储单元，用于存储阵元坐标Ex和Ey、以及K值，其中
Figure A200710141485D0008143052QIETU
是接收阵元的法向量与Y轴的夹角，给定探头参数后，即可确定
Figure A200710141485D0008143139QIETU
定时控制单元，用于产生接收聚焦点坐标Fx、Fy；通道计数器，用于顺序从存储单元读出每个接收通道对应的阵元坐标Ex和Ey、以及阵元法向量与Y轴夹角的正切值K；计算单元，基于阵元坐标Ex和Ey、阵元法向量与Y轴夹角的正切值K、以及接收聚焦点坐标Fx和Fy，计算阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角
Figure A200710141485D0008195353QIETU
或者夹角的三角函数值；以及地址处理单元，用于将计算的阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角量化后的值作为变迹曲线存储器的寻址地址，读出变迹系数Apod(j，i)；或者将计算的阵元到接收点的矢量与阵元法向量夹角的三角函数值取绝对值，然后再量化后的值作为变迹曲线存储器的寻址地址，读出变迹系数Apod(j，i)。
优选的是，所述夹角
Figure A200710141485D00088
的三角函数值为
Figure A200710141485D00089
所述计算单元包括：第一减法器，用于计算X＝Fx-Ex；第二减法器，用于计算Y＝Fy-Ey；第一乘法器，用于计算KX；第二乘法器，用于计算KY；第三减法器，用于计算X-KY；第一加法器，用于计算Y+KX；以及除法器，用于计算(X-KY)/(Y+KX)。
再优选的是，按照本发明第二方面的实时计算用于波束合成的逐点变迹系数的装置还包括插值单元，用于根据每个接收通道计算的作为插值起始点的接收聚焦和作为插值终止点的接收聚焦的变迹系数，插值得到这两个接收聚焦点之间的点的变迹系数。其中所述插值单元的数量与接收通道的数量相同，所述插值单元执行下式所表示的插值运算：
Apod(j，m)＝Apod(j，i)+Δ*m/N；
其中，Δ＝Apod(j，i+N)-Apod(j，i)，j表示接收阵元号，m是从i到i+N-1的接收聚焦点，N是两个接收聚焦点之间的变迹系数的数目。
还优选的是，所述插值单元包括：第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器，其中第一寄存器用于存储从变迹系数存储器中读出的变迹系数，并且在第一数据使能信号的控制下将所述变迹系数转存到第二寄存器，其中第二寄存器在第二数据使能信号的控制下再将所述变迹系数转存到第三寄存器；第四减法器，用于计算Δ＝Apod(j，i+N)-Apod(j，i)；累加器，用于对第四减法器计算的Δ值进行累加，并在复位信号的控制下输出当前的Δ值；移位器，用于将累加器的输出右移log2N位；以及第二加法器，用于将移位器的输出和第三寄存器中的变迹系数相加，并输出插值得到的变迹系数；其中两个插值点之间的间隔N取为2的幂。
还优选的是，所述第一数据使能信号、第二数据使能信号、以及累加器复位信号由所述定时控制单元产生。采取本发明技术方案的方法和装置，可以实现波束合成过程中变迹参数的实时逐点计算。
附图说明
图1是超声成像系统的框图；
图2是计算接收阵元到接收点矢量与阵元法向量夹角
Figure A200710141485D00091
的示意图；
图3示出了
Figure A200710141485D00092
与变迹系数的对应关系；
图4示出了接收聚焦点在接收孔径中心时求得的变迹系数曲线簇；
图5示出了接收聚焦点在接收孔径中心时通过插值得到的变迹系数曲线簇；
图6示出了插值前第6通道变迹系数随接收深度变化曲线；
图7示出了插值后得到的第6通道变迹系数随接收深度变化曲线；
图8示出了按照本发明实施例的实时计算逐点变迹系数的装置的结构；
图9示出了按照本发明实施例的实时计算逐点变迹系数的装置的插值单元的结构。
具体实施方式
图1是典型的B型超声成像系统。下面主要以64通道单波束系统为例说明，本发明的方法和装置可适用于其它通道数(如32、64、128或其它)及多波束的情况。
1.实时计算逐点变迹系数的方法
变迹系数的作用在于给不同通道的回波以不同的权重。一般情况下，各通道权重分配的原则是越靠近接收线的阵元权重越大，并且随深度变化而变化。基于这个原则，可以通过计算阵元到接收点矢量和阵元法向量夹角
Figure A200710141485D00101
的大小来决定变迹系数的值。显然，
Figure A200710141485D00102
值越大，变迹系数Apod的值应该越小。因此，通过求取可以达到确定变迹系数的目的，而求取可以通过先计算
Figure A200710141485D0008195353QIETU
的三角函数值，然后再求反三角函数得到。为了简化计算，可以依据
Figure A200710141485D00105
与其相应的三角函数值的对应关系，直接用
Figure A200710141485D00106
的三角函数值(例如正弦、余弦、正切、余切值等等)确定Apod的值。在本实施例中，依据与的对应关系，通过计算得到
Figure A200710141485D00109
的值后确定Apod的值，
Figure A200710141485D001010
越大，Apod的值越小。图2给出了使用凸阵时计算
Figure A200710141485D001011
的方法，因为接收线可以不在接收孔径的中心，为不失一般性，图中所示的接收点处于接收孔径的右侧。
Figure A200710141485D00111
是接收阵元的法向量与Y轴的夹角，给定探头参数后，
Figure A200710141485D00112
也就确定了；
Figure A200710141485D00113
是接收阵元到接收聚焦点矢量与Y轴的夹角，
Figure A200710141485D00114
其中Ex、Ey是探头坐标，为已知量，Fx、Fy是在接收过程中实时变化的接收聚焦点坐标。在图2中，定义
Figure A200710141485D00115
的方向为负方向，
Figure A200710141485D00116
的方向为正方向，于是可得：
Figure A200710141485D00117
故，
Figure A200710141485D00118
Figure A200710141485D00119
记
Figure A200710141485D001110
为K，
Figure A200710141485D001111
因此
Figure A200710141485D001112
整理后可得：
Figure A200710141485D001113
其中：X＝Fx-Ex，Y＝Fy-Ey，
Figure A200710141485D001114
计算多个点的变迹系数后按照由小到大的顺序存储在存储器中，对
Figure A200710141485D001115
的值取绝对值(因为
Figure A200710141485D001116
可能为负值)，量化后作为变迹系数的寻址地址就可得到变迹系数。
Figure A200710141485D001117
越大，也就是
Figure A200710141485D001118
值越大时，对应的接收阵元所接收到的信号能量就越小。当
Figure A200710141485D001119
大到一定程度时，对应接收阵元接收到的信号能量足够小，以至该阵元可以不参加信号的接收，因此设定其变迹系数为零。此时，将
Figure A200710141485D001120
对应的值设定为一个门限值|tan(ψ)|，当
Figure A200710141485D001121
大于|tan(ψ)|时，变迹系数都为零。图3给出了
Figure A200710141485D001122
与变迹系数的对应关系，图中设定的门限值为1。图4给出了接收聚焦点坐标为(0，11.232)、(0，23.552)、(0，35.872)、(0，48.192)、(0，60.512)、(0，72.832)、(0，85.152)(单位为mm)时，采用上述方法得到的各接收阵元的变迹系数曲线簇，图中横坐标表示阵元序号，与通道号相对应，纵坐标表示变迹系数值，Y坐标最小的接收聚焦点对应最下方的曲线，Y坐标最大的接收聚焦点对应最上方的曲线。
对于线阵和相控阵，计算接收聚焦点与接收阵元夹角的正切值就是：
Figure A200710141485D00121
其中，X＝Fx-Ex，Y＝Fy-Ey。
实际上，式(2)包含于式(1)中，因为线阵和相控阵阵元的法向量平行于Y轴，所以K恒为零。
因此，一旦给定了阵元类型及其相关参数，就可以通过式(1)计算值，然后确定变迹系数值。
在式(1)中，计算一个
Figure A200710141485D00123
值，要进行两次乘法，两次加法，一次除法。对于64个接收通道来说，每一个通道都要进行这样的计算。如果单用这种方法来实时计算各个接收聚焦点的变迹系数，一方面是计算量太大，另一方面各通道都要独立地访问存储器以读取变迹系数值，硬件的开销很大，因此需要寻找更为简便的计算方法。对于同一个接收通道的变迹系数，可以用式(1)先计算好两个接收聚焦点(即作为插值起始点的接收聚焦和作为插值终止点的接收聚焦)上的变迹系数，位于这两个点之间的N个变迹系数通过插值得到，间距N选择的原则是使得用这两个焦点位置处的变迹系数插值得到的中间位置的变迹系数与理想变迹系数的误差最小。插值的算法如式(3)所示。
Apod(j，m)＝Apod(j，i)+Δ*m/N       (3)
其中，Δ＝Apod(j，i+N)-Apod(j，i)，j表示的是接收阵元号，m是从i到i+N-1的接收聚焦点。
当N取值为2的幂时，除以N在硬件实现上可以简化为移位操作，且Δ*m可以通过累加的方式实现。通过式(1)计算出Apod(j，i+N)和Apod(j，i)后，对于每一个通道，在实时计算各个接收点的变迹系数时只需要一个累加器，一个加法器，一次移位操作就可以了。与直接用式(1)相比，硬件开销大为减少。
通过插值计算得到各个接收聚焦点变迹系数的最大好处在于，避免了同一接收通道多个相邻接收点共用一个变迹系数所产生的变迹系数突变对图象的影响。
图5给出了当N＝6时，以图4中的七根变迹曲线分别作为起点和终点，插值后得到的六组(每组6根曲线)变迹系数曲线簇。由图5可见，每一组插值得到的变迹系数曲线都均匀地分布在起点曲线与终点曲线之间。由此可以预见，当减小用于插值的起点曲线与终点曲线之间的距离，同时增大N至可以实时计算出每一个接收聚焦点变迹系数为止，将得到分布更为密集的变迹系数曲线簇，从而有效地减小接收过程中变迹系数的突变。
通过比较插值前后某接收通道的变迹系数随接收深度变化曲线的异同，能够更直观地认识到插值后系数变化对图象质量提高的帮助。图6是插值前第6通道变迹系数随接收深度变化曲线，图7是插值后得到的第6通道变迹系数随接收深度变化曲线。通过对比可见，在未插值前，随着接收深度的变化，变迹曲线呈现明显的阶梯状变化，在接收深度较浅时，这种变化尤其明显；而插值后的曲线明显地变得平滑，随着接收深度的增加，各个接收点的变迹系数呈现平滑的递加形态，消除了系数突变的情况。对比其他通道的情况可以得到相同的结论。
2.实时计算逐点变迹系数的装置
以一个64通道单波束的超声成像系统为例，在进行波束合成时需要进行最多64通道的变迹系数计算。
如图8所示，按照本发明实施例的实时计算逐点变迹系数的装置包括定时控制单元800、通道计数器802、存储单元804、计算单元806、地址处理单元808、变迹曲线存储器810、以及插值单元812，其中插值单元812是可选地。当包括插值单元812时，只需计算出每个通道起点和终点的变迹系数，通过插值单元812计算出作为插值起始点的接收聚焦和作为插值终止点的接收聚焦之间的点的变迹系数；当不包括插值单元812时，按照本发明实施例的装置也可以计算出每个通道所有点的变迹系数。在本实施例中，优选地包括插值单元812。下面对组成按照本发明实施例的装置的各单元进行详细说明。
其中存储单元804包括阵元坐标Ex存储器、Ey存储器、以及K值存储器。计算单元806包括第一减法器、第二减法器、第一乘法器、第二乘法器、第三减法器、第一加法器、以及除法器。当然，计算单元806也可以采用能够完成式(1)的计算的其他结构。
定时控制单元800控制产生Fx、Fy值，通道计数器802开始计数，顺序从存储单元804中的各存储器读出每个接收通道对应的阵元坐标Ex、Ey、以及阵元法向量的正切值K(对于线阵和相控阵，K值为0)。第一减法器计算出X，第二减法器计算出Y值，第一乘法器计算出KX，第二乘法器计算出KY，第三减法器计算出(X-KY)，第一加法器计算出(Y+KX)，除法器计算出(X-KY)/(Y+KX)。地址处理单元808将计算出的tan(φ)值取绝对值，按预定的门限值|tan(ψ)|处理|tan(φ)|。当|tan(φ)|>|tan(ψ)|时，都按|tan(ψ)|输出。将|tan(φ)|量化后的值作为变迹曲线存储器的寻址地址，读出变迹系数值Apod(j，i)并输出。
在接收开始前，先计算好64个通道在两个接收聚焦点上的变迹系数：Apod(j，0)，Apod(j，N)，(0≤j<64)；然后，将每一个通道对应的两个接收点的变迹系数送入插值单元812中。插值单元812的数量与通道数相对应，对于64个通道，需要64个插值单元。
按照本发明实施例的插值单元812的结构如图9所示，插值单元812完成式(3)的计算。上述读出的变迹系数Apod(j，i)在第一数据使能信号(该信号可由前述定时控制单元800产生，每个插值单元对应一个)的控制下首先输入j通道对应的插值单元的第一寄存器900中。当Apod(0，i)到Apod(63，i)都计算完毕并存入到64个插值单元中的第一寄存器900后，前述定时控制单元800产生第二数据使能信号使得Apod(j，i)存入第二寄存器902。前述电路继续读出Apod(j，i+N)，并在第一数据使能信号的控制下存入各个通道插值单元的第一寄存器900中。当Apod(0，i+N)到Apod(63，i+N)都存入到64个插值单元中的第一寄存器900后，定时控制单元800再次产生第二数据使能信号使得Apod(j，i+N)存入第二寄存器902，同时Apod(j，i)存入第三寄存器904。继续读出Apod(j，i+2*N)，并保存在各通道插值单元的第一寄存器900中以备更新。
当第二寄存器902和第三寄存器904的内容都更新完后，前述定时控制单元800还将产生累加器复位信号，将累加器9908的输出复位到当前Δ值。第四减法器906计算Δ＝Apod(j，i+N)-Apod(j，i)；累加器908对第四减法器906计算的Δ值进行累加。
接收开始时i＝0，在0到N-1个接收点的接收过程中，插值单元通过Apod(j，0)和Apod(j，N)的输入计算得到0到N-1个变迹系数。当接收点变化到N点后，Apod(j，N)被存入第三寄存器904，Apod(j，2*N)被存入第二寄存器902，于是N到2*N-1点的变迹系数可以通过Apod(j，N)和Apod(j，2*N)插值求得。
在接收过程中，假设第三寄存器904中存放的变迹系数是Apod(j，i)，则第二寄存器902中存放的变迹系数是Apod(j，i+N)。通过计算出的|tan(φ)|不断地提前读出变迹系数Apod(j，i+2*N)，并依次存入各个通道插值单元的第一寄存器900。当N个接收点的变迹系数计算完后，定时控制单元800先产生第二数据使能信号，使得第二寄存器902中的值存入第三寄存器904，第一寄存器900中的值存入第二寄存器902，然后产生累加器复位信号将累加器908的输出复位为更新后的Δ值。如此循环，就可以不断地得到各个接收聚焦点的变迹系数值。
在本实施例的装置中，为了节省资源，两个插值点之间的间隔N取为2的幂，因而式(3)中的除法可以用移位操作来代替，即通过移位器910将累加器908的输出右移log2N位，来实现式(3)中的除法运算。在Δ*m的计算中，因为Δ在0到N-1点内为一定值，所以用一个累加器908来代替乘法电路。第二加法器912将移位器910的输出和第三寄存器904中的变迹系数相加，并输出插值得到的变迹系数。
以上通过64通道单波束系统为例对按照本发明实施例的方法和装置进行了说明，但本发明并不限于这些具体的实施例。按照本发明实施例的方法和装置还可以适用于其他系统，例如，对于其他通道的情况，本装置需要更改的是与通道数对应的插值电路个数；当采用多波束时，每一个波束都需要一套本装置的电路。因此，对本发明做的任何修改、替换等，只要未背离本发明的精神，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种实时计算用于波束合成的逐点变迹系数的方法，包括：
存储步骤，用于将预先计算的接收聚焦点的变迹系数存储到存储器中；
其特征在于，还包括：
计算步骤，用于计算阵元到接收点的矢量与阵元法向量之间的夹角或者夹角的三角函数值；以及
寻址步骤，将计算步骤中得到的夹角或者夹角的三角函数值量化后作为变迹系数存储器的寻址地址，读出变迹系数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
插值步骤，对每个接收通道，预先计算作为插值起始点的接收聚焦和作为插值终止点的接收聚焦的变迹系数，通过插值得到这两个接收聚焦点之间的点的变迹系数。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，按照下式插值计算变迹系数Apod：
Apod(j，m)＝Apod(j，i)+Δ*m/N；
其中，Δ＝Apod(j，i+N)-Apod(j，i)，j表示接收阵元号，m是从i到i+N-1的接收聚焦点，N是插值起始点和插值终止点之间的变迹系数的数目。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于：
将插值起始点和插值终止点之间的变迹系数的数目N取为2的幂，从而除以N的运算可通过移位操作进行。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
对计算步骤中得到的夹角的三角函数值取绝对值，然后再量化后作为变迹系数存储器的寻址地址，读出变迹系数。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
当阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角或者夹角的三角函数值的绝对值大于预定门限值时，变迹系数都为零。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述夹角的三角函数值包括正弦、余弦、正切、余切值。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：
在所述存储步骤中，按照由小到大的顺序将预先计算的接收聚焦点的变迹系数存储到存储器中。
9.如权利要求1至8中任何一项所述的方法，其特征在于，对于凸阵按照下式计算阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角或者夹角的正切值：
Figure A200710141485C00032
其中，X＝Fx-Ex，Y＝Fy-Ey，
Figure A200710141485C00033
Ex、Ey是探头坐标，Fx、Fy是接收聚焦点坐标；
Figure A200710141485C00034
是接收阵元的法向量与Y轴的夹角，给定探头参数后，
Figure A200710141485C00035
也就确定了。
10.如权利要求1至8中任何一项所述的方法，其特征在于，对于线阵和相控阵按照下式计算阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角或者夹角的正切值：
Figure A200710141485C00037
其中，X＝Fx-Ex，Y＝Fy-Ey；Ex、Ey是探头坐标，Fx、Fy是接收聚焦点坐标。
11.一种实时计算用于波束合成的逐点变迹系数的装置，包括：
变迹曲线存储器，用于存储变迹系数；
其特征在于，还包括：
存储单元，用于存储阵元坐标Ex和Ey、以及K值，其中
Figure A200710141485C00038
Figure A200710141485C00039
是接收阵元的法向量与Y轴的夹角，给定探头参数后，即可确定
Figure A200710141485C000310
定时控制单元，用于产生接收聚焦点坐标Fx、Fy；
通道计数器，用于顺序从存储单元读出每个接收通道对应的阵元坐标Ex和Ey、以及阵元法向量与Y轴夹角的正切值K；
计算单元，基于阵元坐标Ex和Ey、阵元法向量与Y轴夹角的正切值K、以及接收聚焦点坐标Fx和Fy，计算阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角或者夹角的三角函数值；以及
地址处理单元，用于将计算的阵元到接收点的矢量与阵元法向量的夹角
Figure A200710141485C00042
量化后的值作为变迹曲线存储器的寻址地址，读出变迹系数Apod(j，i)；或者将计算的阵元到接收点的矢量与阵元法向量夹角
Figure A200710141485C00043
的三角函数值取绝对值，然后再量化后的值作为变迹曲线存储器的寻址地址，读出变迹系数Apod(j，i)。
12.如权利要求11所述的装置，其特征在于：
所述夹角
Figure A200710141485C00044
的三角函数值为
Figure A200710141485C00045
13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述计算单元包括：
第一减法器，用于计算X＝Fx-Ex；
第二减法器，用于计算Y＝Fy-Ey；
第一乘法器，用于计算KX；
第二乘法器，用于计算KY；
第三减法器，用于计算X-KY；
第一加法器，用于计算Y+KX；以及
除法器，用于计算(X-KY)/(Y+KX)。
14.如权利要求11所述的装置，其特征在于，还包括：
插值单元，用于根据每个接收通道计算的作为插值起始点的接收聚焦和作为插值终止点的接收聚焦的变迹系数，插值得到这两个接收聚焦点之间的点的变迹系数。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述插值单元执行下式所表示的插值运算：
Apod(j，m)＝Apod(j，i)+Δ*m/N；
其中，Δ＝Apod(j，i+N)-Apod(j，i)，j表示接收阵元号，m是从i到i+N-1的接收聚焦点，N是两个接收聚焦点之间的变迹系数的数目。
16.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于，所述插值单元包括：
第一寄存器、第二寄存器和第三寄存器；其中第一寄存器用于存储从变迹系数存储器中读出的变迹系数，并且在第一数据使能信号的控制下将所述变迹系数转存到第二寄存器；其中第二寄存器在第二数据使能信号的控制下再将所述变迹系数转存到第三寄存器；
第四减法器，用于计算Δ＝Apod(j，i+N)-Apod(j，i)；
累加器，用于对第四减法器计算的Δ值进行累加，并在复位信号的控制下输出当前的Δ值；
移位器，用于将累加器的输出右移log2N位；以及
第二加法器，用于将移位器的输出和第三寄存器中的变迹系数相加，并输出插值得到的变迹系数；
其中两个插值点之间的间隔N取为2的幂。
17.如权利要求16所述的装置，其特征在于：
所述第一数据使能信号、第二数据使能信号、以及累加器复位信号由所述定时控制单元产生。
18.如权利要求14或15所述的装置，其特征在于：所述插值单元的数量与接收通道的数量相同。
CN 200710141485 2007-08-24 2007-08-24 实时计算逐点变迹系数的方法及装置 Active CN101373181B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710141485 CN101373181B (zh) 2007-08-24 2007-08-24 实时计算逐点变迹系数的方法及装置
US11/967,866 US9022937B2 (en) 2007-08-24 2007-12-31 Ultrasound device and method for real-time computation of point-by-point apodization coefficients with trigonometric functions

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 200710141485 CN101373181B (zh) 2007-08-24 2007-08-24 实时计算逐点变迹系数的方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101373181A true CN101373181A (zh) 2009-02-25
CN101373181B CN101373181B (zh) 2012-03-21

Family

ID=40382852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 200710141485 Active CN101373181B (zh) 2007-08-24 2007-08-24 实时计算逐点变迹系数的方法及装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US9022937B2 (zh)
CN (1) CN101373181B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101940479A (zh) * 2010-07-15 2011-01-12 重庆大学 基于分段动态变迹系数的超声成像波束合成方法及其装置
CN103237500A (zh) * 2010-12-06 2013-08-07 德克萨斯仪器股份有限公司 用于波束形成中变迹的动态孔径控制和归一化
CN105832366A (zh) * 2016-03-18 2016-08-10 深圳安盛生物医疗技术有限公司 一种用于波束合成过程中的延时实时计算方法
CN107669294A (zh) * 2017-09-22 2018-02-09 青岛海信医疗设备股份有限公司 波束合成中的变迹系数的实时计算方法及装置
CN109223035A (zh) * 2018-08-21 2019-01-18 青岛海信医疗设备股份有限公司 超声信号处理方法、装置、设备及存储介质
CN114081526A (zh) * 2020-11-18 2022-02-25 武汉联影医疗科技有限公司 超声成像方法、装置、系统和存储介质
CN114845023A (zh) * 2022-04-26 2022-08-02 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种驱动方法及装置

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101116622B (zh) * 2006-08-02 2010-12-01 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 波束合成的接收变迹参数的实时计算方法及其装置
CN101373181B (zh) * 2007-08-24 2012-03-21 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 实时计算逐点变迹系数的方法及装置
CN102028499B (zh) * 2010-12-24 2012-10-31 飞依诺科技(苏州)有限公司 超声探头自适应成像系统
JP6383731B2 (ja) * 2012-12-28 2018-08-29 ボルケーノ コーポレイション 患者インターフェースモジュール（ｐｉｍ）における合成開口画像再構成システム
JP7466575B2 (ja) * 2019-05-31 2024-04-12 サニーブルック リサーチ インスティチュート 経頭蓋超音波治療手順中に頭蓋骨によって引き起こされる熱収差を低減するためのシステム及び方法

Family Cites Families (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK134499B (da) * 1974-11-19 1976-11-15 Akad Tekn Videnskaber Apparat til tilvejebringelse af et ultralydsnitbillede til brug ved måling af kød- og spækfordelingen på biologisk materiale.
US4145680A (en) * 1977-10-18 1979-03-20 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Acoustic imaging system
US4694434A (en) * 1984-06-12 1987-09-15 Von Ramm Olaf T Three-dimensional imaging system
US5019968A (en) * 1988-03-29 1991-05-28 Yulan Wang Three-dimensional vector processor
US5684937A (en) * 1992-12-14 1997-11-04 Oxaal; Ford Method and apparatus for performing perspective transformation on visible stimuli
US5522393A (en) * 1994-05-24 1996-06-04 Duke University Multi-dimensional real-time ultrasonic blood flow imaging apparatus and method
US5544128A (en) 1994-07-05 1996-08-06 Siemens Medical Systems, Inc. Multi-beam digital beamforming method and apparatus
US6029116A (en) * 1994-08-05 2000-02-22 Acuson Corporation Method and apparatus for a baseband processor of a receive beamformer system
US5685308A (en) * 1994-08-05 1997-11-11 Acuson Corporation Method and apparatus for receive beamformer system
US5677491A (en) * 1994-08-08 1997-10-14 Diasonics Ultrasound, Inc. Sparse two-dimensional transducer array
US5485842A (en) * 1994-11-30 1996-01-23 Advanced Technology Laboratories, Inc. Ultrasonic diagnostic scan conversion for three dimensional display processing
US6126600A (en) * 1994-12-02 2000-10-03 Oxaal; John T Ultrasound image assisted administering of medication
US5546807A (en) * 1994-12-02 1996-08-20 Oxaal; John T. High speed volumetric ultrasound imaging system
US5600581A (en) * 1995-02-22 1997-02-04 Motorola, Inc. Logarithm/inverse-logarithm converter utilizing linear interpolation and method of using same
US5573001A (en) * 1995-09-08 1996-11-12 Acuson Corporation Ultrasonic receive beamformer with phased sub-arrays
KR100274653B1 (ko) * 1996-10-01 2000-12-15 이민화 교차 어레이를 이용한 초음파 3차원영상화 방법 및 장치
KR100280197B1 (ko) * 1997-11-10 2001-02-01 이민화 초음파영상화시스템의초음파신호집속방법및장치
US6241675B1 (en) * 1998-06-09 2001-06-05 Volumetrics Medical Imaging Methods and systems for determining velocity of tissue using three dimensional ultrasound data
JP3847976B2 (ja) * 1998-10-14 2006-11-22 株式会社東芝 超音波診断装置
KR20000038847A (ko) * 1998-12-09 2000-07-05 이민화 초음파영상화시스템에서의 집속방법
US6252975B1 (en) * 1998-12-17 2001-06-26 Xerox Corporation Method and system for real time feature based motion analysis for key frame selection from a video
US6159153A (en) * 1998-12-31 2000-12-12 Duke University Methods and systems for ultrasound scanning using spatially and spectrally separated transmit ultrasound beams
US6123671A (en) * 1998-12-31 2000-09-26 General Electric Company Method and apparatus for distributed, agile calculation of beamforming time delays and apodization values
US6276211B1 (en) * 1999-02-09 2001-08-21 Duke University Methods and systems for selective processing of transmit ultrasound beams to display views of selected slices of a volume
US6179780B1 (en) * 1999-08-06 2001-01-30 Acuson Corporation Method and apparatus for medical diagnostic ultrasound real-time 3-D transmitting and imaging
JP4377495B2 (ja) * 1999-10-29 2009-12-02 株式会社東芝 超音波診断装置
KR100355719B1 (ko) * 2000-06-10 2002-10-11 주식회사 메디슨 다단계 지연 소자를 이용한 초음파 수신 비임 형성 장치
US6443897B1 (en) * 2000-12-28 2002-09-03 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc Refraction delay error correction using agile beamformer
EP1356451B1 (en) * 2001-01-05 2005-11-16 ANGELSEN, Bjorn A. J. Annular array
US6537219B2 (en) * 2001-04-04 2003-03-25 Koninklijke Philips Electronics N.V. Static focus ultrasound apparatus and method
US6589179B2 (en) * 2001-11-27 2003-07-08 Koninklijke Philips Electronics Nv Three-dimensional doppler ultrasonic imaging system and method
US6709395B2 (en) * 2002-06-25 2004-03-23 Koninklijke Philips Electronics N.V. System and method for electronically altering ultrasound scan line origin for a three-dimensional ultrasound system
CN1307427C (zh) * 2002-08-28 2007-03-28 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 基于线性插值的波束合成器及其合成方法
US7635332B2 (en) * 2003-02-14 2009-12-22 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. System and method of operating microfabricated ultrasonic transducers for harmonic imaging
CN1190753C (zh) * 2003-02-28 2005-02-23 清华大学 基于△－σ变换的超声动态接收变迹方法
US7889787B2 (en) * 2003-08-04 2011-02-15 Supertex, Inc. Ultrasound transmit beamformer integrated circuit and method
CN100337595C (zh) 2004-06-18 2007-09-19 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 基于零陷对准插值的波束合成方法及装置
US20070269071A1 (en) * 2004-08-10 2007-11-22 1...Limited Non-Planar Transducer Arrays
US7850611B2 (en) * 2004-09-20 2010-12-14 Innervision Medical Technologies Inc. System and methods for improved ultrasound imaging
CN101116622B (zh) * 2006-08-02 2010-12-01 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 波束合成的接收变迹参数的实时计算方法及其装置
CN101121696B (zh) 2006-08-11 2010-10-13 山东轩竹医药科技有限公司 吡硫醇的金属盐及其水合物
CN101373181B (zh) * 2007-08-24 2012-03-21 深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 实时计算逐点变迹系数的方法及装置

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101940479B (zh) * 2010-07-15 2012-10-03 重庆大学 基于分段动态变迹系数的超声成像波束合成方法及其装置
CN101940479A (zh) * 2010-07-15 2011-01-12 重庆大学 基于分段动态变迹系数的超声成像波束合成方法及其装置
CN103237500A (zh) * 2010-12-06 2013-08-07 德克萨斯仪器股份有限公司 用于波束形成中变迹的动态孔径控制和归一化
CN103237500B (zh) * 2010-12-06 2015-06-10 德克萨斯仪器股份有限公司 用于波束形成中变迹的动态孔径控制和归一化
CN105832366A (zh) * 2016-03-18 2016-08-10 深圳安盛生物医疗技术有限公司 一种用于波束合成过程中的延时实时计算方法
CN105832366B (zh) * 2016-03-18 2019-11-15 深圳安盛生物医疗技术有限公司 一种用于波束合成过程中的延时实时计算方法
CN107669294B (zh) * 2017-09-22 2020-03-20 青岛海信医疗设备股份有限公司 波束合成中的变迹系数的实时计算方法及装置
CN107669294A (zh) * 2017-09-22 2018-02-09 青岛海信医疗设备股份有限公司 波束合成中的变迹系数的实时计算方法及装置
CN109223035A (zh) * 2018-08-21 2019-01-18 青岛海信医疗设备股份有限公司 超声信号处理方法、装置、设备及存储介质
CN109223035B (zh) * 2018-08-21 2021-09-28 青岛海信医疗设备股份有限公司 超声信号处理方法、装置、设备及存储介质
CN114081526A (zh) * 2020-11-18 2022-02-25 武汉联影医疗科技有限公司 超声成像方法、装置、系统和存储介质
CN114081526B (zh) * 2020-11-18 2024-05-24 武汉联影医疗科技有限公司 超声成像方法、装置、系统和存储介质
CN114845023A (zh) * 2022-04-26 2022-08-02 杭州海康威视数字技术股份有限公司 一种驱动方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101373181B (zh) 2012-03-21
US20090054780A1 (en) 2009-02-26
US9022937B2 (en) 2015-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101373181B (zh) 实时计算逐点变迹系数的方法及装置
CN107657581B (zh) 一种卷积神经网络cnn硬件加速器及加速方法
CN101116622A (zh) 波束合成的接收变迹参数的实时计算方法及其装置
Díaz et al. FPGA-based real-time optical-flow system
CN106933649B (zh) 基于移动平均和神经网络的虚拟机负载预测方法及系统
CN110531338B (zh) 基于fpga的多模式sar自聚焦快速处理方法及系统
CN103546692A (zh) 一种实现一体化摄像机自动聚焦的方法及系统
CN105832366B (zh) 一种用于波束合成过程中的延时实时计算方法
CN101371789A (zh) 实时计算波束合成聚焦延迟参数的方法及装置
CN102857778A (zh) 3d视频转换系统和方法及其选择关键帧的方法和装置
CN110764714A (zh) 一种数据处理方法、装置、设备及可读存储介质
CN108196995A (zh) 一种确定处理任务平均时长的方法及设备
CN111190190A (zh) 双飞秒激光测距系统数据处理平台硬件实现
CN109856606A (zh) 一种基于三角布阵的二维电子稳定平台实时计算方法
CN110121068B (zh) 一种变焦跟随曲线的选点方法、装置及存储介质
CN108322749A (zh) Rdoq的系数优化方法、rdoq的加速方法及装置
Kegl et al. An efficient gradient‐based optimization algorithm for mechanical systems
Luo Analysis of inventory models with ramp type demand
CN104215962A (zh) 基于单片FPGA的Chirp Scaling成像方法
CN115129297B (zh) 多点乘运算系统、方法、图形处理器、电子装置及设备
CN102047661A (zh) 视频码量控制方法、视频码量控制装置、视频码量控制程序以及记录有该程序的计算机能够读取的记录介质
JP5419632B2 (ja) 合成開口レーダ装置
CN116385369A (zh) 深度图像质量评价方法、装置、电子设备及存储介质
CN103093749A (zh) 超声波接收模块、方法及系统
CN110750752A (zh) 一种模拟量数据的插值方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20090225

Assignee: Shenzhen Mindray Animal Medical Technology Co.,Ltd.

Assignor: SHENZHEN MINDRAY BIO-MEDICAL ELECTRONICS Co.,Ltd.

Contract record no.: X2022440020009

Denomination of invention: Method and device for real-time calculation of point-by-point apodization coefficient

Granted publication date: 20120321

License type: Common License

Record date: 20220804

EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract