CN101753950A - 一种超声图像帧插值处理方法及其超声系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超声图像帧插值处理方法及其超声系统，所述方法包括以下步骤：缓存步骤：缓存输入的图像数据；插值步骤：利用缓存的图像数据在每一个扫描数据周期内进行至少两次插值运算；插值结果输出步骤：将每一个扫描数据周期内按照插值总次数分为若干个用于数据输出的时间段，依次输出所述若干次插值运算的结果。本发明在不需要外部时钟的作用下，通过输入的扫描线表示信息生成控制信号，控制插值运算及其结果的输出，这样就利用输入的扫描线数据时序控制插值数据输出，在不改变时序和数据组织结构的情况下提高了帧率，并且提高了图像的显示质量。

Description

一种超声图像帧插值处理方法及其超声系统

技术领域

本发明涉及超声图像的图像处理技术，具体涉及一种超声图像帧插值的图像后处理方法及其超声系统。

背景技术

当超声系统成像帧率较低的时候，图像显示可能会出现跳变的现象，影响了图像显示的效果，图像帧插值的方法常被用于各类超声诊断成像系统中，用于提高超声图像的显示帧率，提高实时显示图像的连续性。

现有的超声系统中，通常采用特定的外部时钟，如25Hz或者60Hz的显示帧率，对多帧图像进行插值处理，例如，当成像帧率小于显示帧率时，会利用多帧图像的数据进行插值运算，插值的系数也会根据图像帧率发生变化，而且可能还会判断插值帧与插入点前后帧的关系来确定插入的位置，插值出某些帧以满足成像帧率的需要，由于超声系统成像帧率随显示深度、扫描密度、发射焦点数等因素的影响，显示帧率与成像帧率不是固定的，并且通常两者也不是成整数倍的关系，因此这种处理方法每插值一帧图像需要重新计算插值系数。并且，还不确定插值结果的相应数据位置，也会影响图像的平滑度，无法保证在提高帧率的情况下确保图像的平滑度和连续性。除此之外，上述方法还需要产生一个与成像帧率相关的固定的外部时钟，用于生成帧插值的控制信号，以达到成像的需求，控制方法比较复杂，实现成本较高。

可见，现有技术中存在一定问题，需要进一步的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声图像帧插值处理方法及其超声系统，其提高了超声图像的显示帧率，并且提升了图像质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种超声图像帧插值处理方法，所述方法包括以下步骤：缓存步骤：缓存输入的图像数据；插值步骤：利用缓存的图像数据在每一个扫描数据周期内进行至少两次插值运算；插值结果输出步骤：将每一个扫描数据周期按照插值总次数分为若干个用于数据输出的时间段，依次输出所述若干次插值运算的结果。

本发明还提供了一种超声成像系统，所述系统包括前端信号处理单元、图像处理单元、及显示单元，所述系统还包括串联在所述图像处理单元与前端信号处理单元之间的帧插值模块，该帧插值模块包括：缓存单元，用于缓存输入的图像数据；插值运算单元，用于利用缓存的图像数据在每一个扫描数据周期内进行至少两次插值运算；时序生成单元，用于将每一个扫描数据周期按照插值总次数分为若干个用于数据输出的时间段，依次输出所述若干次插值运算的结果。

有益效果：本发明在不需要外部时钟的作用下，通过输入的扫描线标示信息生成控制信号，控制插值运算及其结果的输出，这样就利用输入的扫描数据时序生成了输出的插值数据，在不改变时序和数据组织结构的情况下提高了帧率，并且提高了图像的显示质量。

附图说明

图1为实施例1所示的输出信号的时序示意图；

图2为实施例2所示的输出信号的时序示意图；

图3为本发明两次插值情况下的输出信号的时序示意图；

图4为采用实施例1所示方法的系统实现结构示意图；

图5为采用实施例2所示方法的系统实现结构示意图；

图6为图4和图5的具体电路实现结构示意图；

图7为图4的实现流程图；

图8为时序生成单元的实现结构示意图；

图9为数据重整单元的实现结构示意图。

具体实施方式

为了提高超声系统前端信号处理结果的帧率，本发明提出了一种超声图像帧插值的方法，其包括以下步骤：

缓存步骤：缓存输入的图像数据，其至少缓存一帧图像；

插值步骤：利用缓存的图像数据在每一个扫描数据周期内进行至少两次插值运算；

插值结果输出步骤：将每一个扫描数据周期按照插值总次数分为若干个用于数据输出的时间段，依次输出所述若干次插值运算的结果。这里的扫描数据周期可以是线扫描周期，或帧扫描周期。

可见，本发明在不需要外部时钟的条件下，根据超声输入数据的特点，即每一线扫描数据的周期相同，利用输入的扫描线标识信息(其标识线开始，线结束，有效数据，无效数据等信息)来控制帧插值及输出过程，可以将超声系统前端的输出数据率提高为原来的整数倍，这个整数倍由插值总次数决定。

如果上述扫描数据周期为线扫描周期，则在一个线扫描周期中进行至少两次插值运算的方式，可以采用用当前接收的线扫描数据与上一帧图像数据对应的线扫描数据进行加权计算，并且通过调整权重大小实现多次插值运算。比如，如果采用两次插值的方式，则加权计算的公式如下：

y(1)＝a1x(1)+a2x(2)

y(2)＝a3x(1)+a4x(2)

其中，y(1)代表第一次插值输出的一线数据，y(2)代表第二次插值输出的一线数据，x(1)代表当前帧输入的一线数据，x(2)代表前一帧中与x(1)相对应的一线数据，ai(i＝1，2，3，4)表示插值系数，插值系数ai可以根据需要选取，插值系数ai代表插值的两幅源图像在插值图像中占的权重，一般来说，a1+a2＝1，例如这两个数可以取a1＝0.75，a2＝0.25，a3＝0.25，a4＝0.75，这样第一次插值输出的结果中，前一帧源图像占的权重大，第二次插值输出的结果中前一帧占的权重大；也可以选取a1＝1，a4＝1，其余系数为0，这样相当于没有插值运算，但每幅图像输出了两次。依此类推，可以增加上述加权计算的公式，也就是按照插值的总次数增加插值系数ai对，然后通过调整ai的大小，实现输出多次插值获得的帧图像，从而提高了超声系统前端的输出数据的帧率。

同理，如果上述扫描数据周期为帧扫描周期，则在一个线扫描周期中进行至少两次插值运算的方式，可以采用用当前接收的一帧扫描数据与上一帧图像数据进行加权计算，并且通过调整权重大小实现多次插值运算。比如，如果采用两次整帧插值的方式，则也可以采用上述加权计算公式，只不过此时，y(1)代表第一次插值输出的一帧图像数据，y(2)代表第二次插值输出的一帧图像数据，x(1)代表当前输入的一帧图像数据，x(2)代表前一帧图像数据。在整帧的插值中，其实际还是以线为单位进行，只不过待输出的前一帧的所有线插值都完成以后，再进行后一帧的处理。

对于插值结构的输出，本发明利用检测扫描数据周期来实现对数据输出的控制，比如将每一个扫描数据周期按照插值总次数分为若干个用于数据输出的时间段，依次输出所述若干次插值运算的结果。这里既可以将每一个扫描数据周期进行均分来实现控制，也可以不采用均分的方式。本发明从一开始就检测输入数据的扫描标识信息，在一扫描数据周期开始时输出第一次插值运算的结果；在剩余时间下，依次输出剩余的插值运算结果。

一般情况下，为了实现插值结果均匀的输出给超声系统下一级图像数据处理单元，本发明利用超声输入数据的特点来控制插值结果的均匀输出，也就是说，将每一个扫描数据周期按照上述插值总次数均分为若干个用于数据输出的小周期，依次输出所述若干次插值运算的结果，可参见图1的相关说明。

上述插值结果输出步骤的控制手段可以采用如下具体的技术方案来实现：

第一种方式：建立计时器，如图1所示，其包括以下步骤：

步骤B1、检测输入数据的扫描标识信息，在一扫描数据周期开始时输出第一次插值运算的结果，并计时；

步骤B2、判断当前计时是否到达一数值M，该数值M的计算公式如下所示：

其中n表示第n次插值，n＝1，...，插值总次数-1；

若当前计时结果到达数值M，则开始输出第n+1次插值的运算结果；否则返回步骤B2，直到当前计时结果到达数值M；

步骤B3、将当前插值次数加一，并返回步骤B2，直至所有的插值运算结果输出完毕。

为了不占用原先有效数据的输出时间，本发明在数据输入的标识信号为无效数据时间时，输出除第一次插值结果外的剩余插值运算结果。在这种插值输出的条件要求下，每一个线扫描数据周期中有效数据时间小于所述线扫描数据周期除以所述插值总次数的商，因为无效数据时间在插值模式下要用来输出一线插值出来的有效数据。如果出现了一线扫描周期内无效数据时间小于有效数据时间的情况，则可以通过提高输出时钟频率，实现同样控制目的。以下均是以每一个线扫描数据周期中无效数据时间大于或等于有效数据时间为例进行的相关说明。

第二种方式：建立计数器，其与第一种方式不同之处在于：在步骤B1中，在一扫描数据周期开始时开始计数，并利用超声信号处理部分的时钟作为计数器的基本时钟T；且在步骤B2中，数值M的计算公式如下所示：

然后以下的判断步骤均是依据上述公式，对计数结果的判断。

其实上述第二种方式是第一种方式的变形形式，同理，根据相关技术，通过其他方式实现上述计数或计时功能的，同样在本发明的发明构思范围内。

以下结合两种实施例对上述本发明的方法进行详细说明。

实施例1：若上述缓存步骤中只缓存一帧图像数据，则在插值步骤中，分别将当前输入的每一线扫描数据与缓存的上一帧图像数据相对应的线扫描数据，在每一线扫描周期内进行至少两次插值运算，也就是说，这里的插值是针对线扫描数据而言的，每一线扫描数据应该按照插值总次数获得多帧的线扫描数据。比如，超声二维图像都是由很多点的图像构成的，其中每纵向一列点组成一线，很多线组成一帧，也就是一幅图像，在传输的时候，一般以线为单位进行整体传输，每一帧图像有多线扫描数据。如图1所示，如果当前输入的是第N帧图像数据，则第N帧图像的第K线扫描数据依次经过L次插值后，顺序输出对应于第N帧的分属于L个插值输出帧的第K线扫描数据，即在一线扫描数据周期内依次均匀输出：对应于该输入帧的第1帧输出图像的第K线扫描数据的插值结果、对应于该输入帧的第2帧输出图像的第K线扫描数据的插值结果，...，对应于该输入帧的第L帧输出图像的第K线扫描数据的插值结果。插值运算公式及其插值输出控制方式均可以参见上述相关说明。可见在这种情况下，经过多次插值后获得了多帧的线扫描数据的插值结果，所以为了方便后续图像处理的使用，需要将数据进行重排，即首先根据输入的图像数据的标识信息，生成多次插值运算结果的线指示标记；然后，按照所述线指示标记中的帧属性分别缓存插值运算结果，也就是，将属于不同插值输出帧的线图像数据分别缓存；最后，当缓存的插值运算结果构成一帧图像时，按照图像帧的输出顺序，输出缓存的插值运算结果。

以下结合图7以进行两次插值为例，具体说明上述实施例1的实现方式。在缓存一帧的插值模式下，在数据缓存之前，依次读出帧缓存中的上一帧图像对应的线扫描数据，和当前输入帧的线扫描数据进行两次插值，第一次插值运算结果直接输出；缓存第二次插值运算的结果到线缓存。在回波数据接口发送无效数据的间隙，从线缓存中读出第二次插值的图像进行输出，如图3所示。

如图3所示，clk表示超声信号处理部分的时钟，SCAN CYC表示一线超声数据的扫描周期，input表示输入信号，output表示输出信号，其中info_id表示标识信号，data表示图像数据或者线头标记数据，在超声数据传输的时候，一般以线为单位进行整体传输，用线头的info信息指示该线的各种属性，包括是否帧开始的线，是否帧结束的线等，当info的值等于001或者010或者100(以上均为二进制)时，对应data中是线头信息，包括帧开始，帧结束，线号等，标识信号等于111时对应的data中是有效图像信息，即图中的valid data，标识信号等于000时对应的data中是无效图像信息，即图中的invalid data。无论是采用上述实施例的哪种缓存插值方式，每一个输入数据的扫描周期都用计数的方法平分成了两部分，每线数据输入周期内(包括无效数据时间)进行了两次插值，输出了两组插值的数据，输出数据率是原来的两倍，在该接口定义模式下，进行帧插值的条件是每个扫描周期的无效数据时间大于或等于有效数据时间。因为无效数据时间在插值模式下要用来输出一线插值出来的有效数据。

值得指出的是，上述第二次插值数据的输出是从一线数据的输入周期中间时刻开始的，该时刻可以通过计数器控制得到，如上述相关说明。因为每线扫描都有线开始的标记，可以用数据处理部分的时钟生成计数器，记录两次线开始之间的一线扫描的周期对应的计数个数，假设一个周期对应的计数值是X，则计数值为X/2时代表一线的中间时刻，第二次插值数据的线开始则从这个时刻生成，此后依次输出第二次插值数据，这样能确保数据的均匀输出。由于插值后获得的是前后不同帧的线扫描数据，则需要对数据进行重整重排。根据当前帧开始和帧结束等标识信息，生成第一次插值图像和第二次插值图像的线指示标记，譬如可以在帧开始时把标记置位，以后每输出一线，对标记进行取反，这样当标记为1就表示插值出的线属于第一帧，为零则表示另一帧。把第一次插值和第二次插值获得的图像分别存储在A、B两个帧缓存区中，等某个帧缓存区的帧完整后再依次把帧A，帧B顺序输出给超声系统的下一级处理单元。在这种处理方式下，只缓存了一帧图像，但是每输入一线，插值出的两线属于不同的帧，由于超声图像要逐帧显示，因此需要把这两线分配到不同的帧中。

上述实施例可以应用于数据上传单元具有缓存的超声系统中。由于上传单元是为了连接超声系统中数据处理速度不一样的几个部分，为了保证数据的完整性，数据上传单元本身就有缓存，将数据上传单元的缓存参与数据重排，把输入的两线存到不同的帧缓存，从而利用了已有的资源完成了新的功能，对于没有上传单元的系统，则可以利用下述缓存三帧的实现方式。

实施例2：与上述实施例1的不同之处在于：在所述缓存步骤中，令输入的帧图像数据依次重复进入三个帧缓存区实现数据缓存，则在插值步骤中，需要将两个非最新数据的帧缓存区中图像数据，在每一帧扫描周期内进行至少两次整帧插值运算。

以下举例说明上述三个帧缓存区实现数据缓存的方式。

在缓存三帧的方式下，最新的数据以帧为单位依次重复进入缓存区1、缓存区2、缓存区3，用两个非最新数据的缓存中的数据进行插值并输出。以两次插值举例来说，如果当前输入的图像是第N帧，且按照3个缓存区依次缓存的顺序应该写入缓存区3，那么当前进行插值的就是缓存区1中的第N-2帧图像和缓存区2中的N-1帧图像；如果当前输入的是N+1帧，则应写入缓存区1，当前进行插值的就是缓存区3中的第N帧和缓存区2中的N-1帧，每次最新输入的图像覆盖当前缓存中最旧的图像，依次类推。在上述模式下进行插值可以采用整帧插值的方式，比如，首先进行一帧的第一次插值，然后再依次进行整帧的其他次插值，最后按照上述过程逐帧输出，如图2所示，这里的插值运算实际还是以线为单位进行，只不过待输出的前一帧的所有线插值都完成以后，再进行后一帧的处理。如果当前输入的是第N帧图像数据，假设每帧图像有m线，则第N-1帧输入图像与第N-2帧输入图像依次经过L次插值后，顺序输出对应于第N-1帧的分属于L个插值输出帧的线扫描数据，即在一帧扫描数据周期内依次均匀输出：对应于第N-1帧输入图像的第1帧输出图像的第1线扫描数据的插值结果、对应于第N-1帧输入图像的第1帧输出图像的第2线扫描数据的插值结果，...，对应于第N-1帧输入图像的第1帧输出图像的第m线扫描数据的插值结果，...，对应于第N-1帧输入图像的第L帧输出图像的第1线扫描数据的插值结果，...，对应于第N-1帧输入图像的第L帧输出图像的第m线扫描数据的插值结果。插值运算公式及其插值输出控制方式均可以参见上述相关说明。可见在这种情况下，插值输出的是完整的图像帧数据，所以不需要进行上述实施例1所述的数据重排。

在这种模式下，如果每一次帧扫描周期完成两个整帧插值周期，则先进行整帧的第一次插值，然后再进行整帧的第二次插值，并依次输出数据给数据上传单元。举例来说，假设每帧图像都从第一线开始，如果某段时间输入第一线扫描数据，那么在第一线扫描数据输入周期内，会完成第1帧输出第一线和第二线的插值，后续在第二线扫描数据输入周期内，完成该帧第三、四线的插值，......，直至该帧的所有线的插值均完成，接着进行第2帧输出的插值，以此类推；而不同于实施例1的模式下输入第一线扫描数据时完成第1帧输出的第一线插值和第2帧输出的第一线插值的做法。在这种模式下，同样需要寻找到一线输入周期的中间时刻，开始第二次插值，其方法和实施例1的实现方法一样，不在赘述，在此种模式下，插值之后的图像是逐帧顺序输出的，不需要数据重整来调整，如图3所示。这种实施方式可以应用到没有数据上传单元的超声系统中。

上述针对扫描数据周期均分控制进行了详细的说明，如果采用均分的方式实现输出控制的话，可以使插值后的扫描数据均匀输出，与后续超声系统的功能模块相匹配；同样的，本发明也可以采用不均分的方式实现输出的控制，但是需要说明的是，在每个时间段内均能完全数据插值结果，并且插值的第一线输出应该在输入的第一线有效时间内输出，具体可以采用如下方式实现，例如一线扫描数据周期计数为“600”，那么在线扫描开始时设置计数器，当计数器计数到达预设“350”时，输出第二次插值运算的结果，当然在设置“350”时必须要保证从线扫描开始时到计数达“300”可以完整输出第一插值运算的结果。

依据上述方法，可以在原有超声成像系统的基础上构建新的帧插值模块用于提高前端信号处理单元的数据输出帧率。如图4和图5所示，本发明的超声成像系统包括用于获得扫描信号的前端信号处理单元、用于对超声数据进行处理的图像处理单元、及显示单元，其中还包括串联在所述图像处理单元与前端信号处理单元之间的帧插值模块，该帧插值模块包括以下几个部分：

缓存单元，用于缓存输入的图像数据；

插值运算单元，用于利用缓存的图像数据在每一个扫描数据周期内进行至少两次插值运算；

时序生成单元，用于将每一个扫描数据周期按照插值总次数分为若干个用于数据输出的时间段，依次输出所述若干次插值运算的结果。

另外，本发明的系统中还包括：帧插值开关单元，该帧插值开关单元并联在所述帧插值模块的两端。帧插值模块根据外部PC上位控制机的控制命令确定是否进入帧插值模式，进入帧插值模式后，帧插值开关单元打开，帧插值模块生效，否则帧插值模块被旁路，输入帧插值模块的图像直接输出。帧插值模式启动后，逻辑接口把接收的超声回波数据存入帧缓存，最少只需缓存一帧。

如图8所示，上述时序生成单元包括以下几个功能单元：

检测单元，用于检测输入数据的扫描标识信息；计时单元，用于在所述检测单元检测到扫描数据周期开始标示时，开始计时；

输出单元，用于生成扫描数据标示信息，并依次输出若干次插值运算的结果；

判断单元，用于判断所述计时单元的计时结果是否达到预设阈值，在判定计时结果到达预设阈值时向所述输出单元发送控制输出的信号。上述各个功能单元的具体实现方法可以参见上述方法的相关说明。

若图4的缓存单元只缓存一帧图像数据时，采用的是上述实施例1所示的方法步骤来完成的插值及其输出，那么，为了实现数据重整，则本发明的帧插值模块中还包括：与所述时序生成单元的输出端相连的数据重整单元，该数据重整单元用于根据输入的图像数据的标识信息，将扫描周期内生成的多次插值运算结果进行重排，并按照图像帧的输出顺序输出缓存的插值运算结果。依据上述相关方法的说明，可见如图9所示，此数据重整单元包括以下几个部分：

标记生成单元，用于根据输入的图像数据的标识信息，生成多次插值运算结果的线指示标记；

帧缓存单元，用于按照所述线指示标记中的帧属性分别缓存插值运算结果；

帧输出单元，用于检测所述帧缓存单元中的数据，当缓存的插值运算结果构成一帧图像时，按照图像帧的输出顺序，输出缓存的插值运算结果。

为了实现上述实施例2的方法，在本发明的系统中缓存单元还包括三个帧缓存区(如图5中的帧缓存1、2、3)，用于以帧为单位依次重复缓存输入的图像数据，如图5所述，其具体实现方式参见上述实施2的相关说明。

根据上述关于帧插值模块的功能描述，可见，上述帧插值模块可由FPGA作为硬件基础来实现，其具体的功能单元通过编程实现，另外为了控制帧插值模块的工作，可以通过总线与一上位控制机相连，由该上位控制机通过在总线上读写参数，来作为插值系数和帧插值开关单元的控制源，以控制所述帧插值模块的工作。

上述系统可以采用FPGA作为模块的核心部件，如图6所示，其中，Memory1主要用于缓存一帧图像，FPGA1主要完成帧插值的算法，实现逻辑电路帧插值控制、Memory2作为数据上传的缓存Memory，FPGA2主要时把同一线插值出的两线存储到不同的帧缓存区，Memory(如SRAM、DDRSDRAM)控制、数据上传等功能。Memory1(如SRAM)作为插值计算的FPGA1缓存数据的存储设备保存数据。Memory2(如DDR SDRAM)作为数据重整的FPGA2重排和缓存数据的存储设备。PC上位控制机通过一个总线的给FPGA传递参数和开关控制命令，作为插值系数和开关的控制源，在该控制方式下，PC通过总线先写入地址，紧跟着写入数据，每个参数有自己对应的地址，每次PC给总线写某个地址后，FPGA会根据地址值取出地址之后相应的参数，并通过参数的值控制相关的操作，譬如当开关参数为1时表示帧插值开关闭合，帧插值功能被旁路，PC对图像进行了进一步处理，并输出到显示单元。

综上所述，本发明的方法能够在不需要外部时钟的信号条件，通过检测输入信号的周期，来控制插值以及插值结果的输出，从而提高前端处理信号单元的输出帧率，实现数据的均匀输入，以及平滑显示的图像。

本发明的方法特别应用在进行两次插值的实现方式中，通过每输入一帧图像，输出两帧的插值方法，是输出帧率为成像帧率的固定整数倍，利用输入的扫描线数据时序生成了均匀输出的插值数据，省去了外部时钟源；本发明利用上一帧图像的数据和本帧图像数据进行插值运算，只需要缓存一帧图像；利用当前帧的数据和上一帧的数据进行插值操作，最少只用缓存一帧图像。最多只用缓存三帧图像；根据输入数据的帧头和线标识信息进行控制，既可以提高帧率，又可以匀速输出，而且控制过程比较简单。

本发明通过使用FPGA可以灵活的实现超声诊断系统逻辑单元和对DDR SDRAM和SRAM的控制；通过输入数据流信号的标识，生成插值的控制信号，使插值生成的数据均匀输出，在不需要外部时钟的情况下，仅需要一帧图像缓存空间，就可以进行帧插值运算，使图像帧率提高至少一倍；并通过逻辑和PC的接口实现对插值系数和开关的控制。本发明用较少的硬件资源和简单的控制方式实现了图像的帧插值运算，使帧率提高了至少一倍，在成像帧率较低的情况下，可以提高显示图像的连续性，图像质量得到很大改善，且通过软件命令就可以由PC对插值参数实现方便的控制。

本发明可以在插值之前缓存两帧、三帧或更多帧图像，使每次插值后的图像按帧依次输出，不需要数据重排就可以完成帧插值。在扫描空闲时间允许的情况下，本发明还可以进行任意次插值。本发明中采集数据的缓冲区，可以是SRAM和DDR，也可以是其他类型的存储器；

本发明之所以利用FPGA来实现上述功能，主要是FPGA可编程的特点，其I/O可以灵活配置，功能的更改，时序的更改都可以通过更改程序完成，与软件类似，具有很大的灵活性，因此插值模块和超声诊断系统之间的接口信号可以灵活定义，模块和超声系统中的接口电路可以灵活定制，进而可以灵活地实现对超声诊断系统的图像进行帧插值运算。在系统方案更改的情况下，可以实现方便的变动。但是，本发明不限于在FPGA上实现帧插值模块。

上述各具体步骤的举例说明较为具体，并不能因此而认为是对本发明的专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种超声图像帧插值处理方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

缓存步骤：缓存输入的图像数据；

插值步骤：利用缓存的图像数据在每一个扫描数据周期内进行至少两次插值运算；

插值结果输出步骤：将每一个扫描数据周期按照插值总次数分为若干个用于数据输出的时间段，依次输出所述若干次插值运算的结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述扫描数据周期包括线扫描周期，或帧扫描周期。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述插值结果输出步骤包括以下步骤：

B1、检测输入数据的扫描标识信息，在一扫描数据周期开始时输出第一次插值运算的结果；

B2、在一扫描数据周期的剩余时间下，依次输出剩余的插值运算结果。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步骤B1中，检测到一扫描数据周期开始时计时，则所述步骤B2包括以下步骤：

B21、判断当前计时是否到达一数值M，该数值M的计算公式如下所示：

其中n表示第n次插值，n＝1，...，插值总次数-1；

若当前计时结果到达数值M，则开始输出第n+1次插值的运算结果；

B22、将当前插值次数加一，并返回步骤B21，直至所有的插值运算结果输出完毕。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述插值结果输出步骤中，在无效数据时间输出剩余的插值运算结果。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每一个线扫描数据周期中有效数据时间小于所述线扫描数据周期除以所述插值总次数的商。

7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述缓存步骤中，缓存一帧图像数据，则在插值步骤中，分别将当前输入的每一线扫描数据与缓存的上一帧图像数据相对应的线扫描数据，在每一线扫描周期内进行至少两次插值运算。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括数据重排步骤，该步骤包括以下步骤：

根据输入的图像数据的标识信息，生成多次插值运算结果的线指示标记；

按照所述线指示标记中的帧属性分别缓存插值运算结果；

当缓存的插值运算结果构成一帧图像时，按照图像帧的输出顺序，输出缓存的插值运算结果。

9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述缓存步骤中，令输入的帧图像数据依次重复进入三个帧缓存区实现数据缓存，则所述插值步骤中，将两个非最新数据的帧缓存区中图像数据，在每一帧扫描周期内进行至少两次整帧插值运算。

10.一种超声成像系统，所述系统包括前端信号处理单元、图像处理单元、及显示单元，其特征在于，所述系统还包括串联在所述图像处理单元与前端信号处理单元之间的帧插值模块，该帧插值模块包括：

缓存单元，用于缓存输入的图像数据；

插值运算单元，用于利用缓存的图像数据在每一个扫描数据周期内进行至少两次插值运算；

时序生成单元，用于将每一个扫描数据周期按照插值总次数分为若干个用于数据输出的时间段，依次输出所述若干次插值运算的结果。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：帧插值开关单元，该帧插值开关单元并联在所述帧插值模块的两端。

12.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述时序生成单元包括：

检测单元，用于检测输入数据的扫描标识信息；

计时单元，用于在所述检测单元检测到扫描数据周期开始标示时，开始计时；

输出单元，用于生成扫描数据标示信息，并依次输出若干次插值运算的结果；

判断单元，用于判断所述计时单元的计时结果是否达到预设阈值，在判定计时结果到达预设阈值时向所述输出单元发送控制输出的信号。

13.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，若所述缓存单元缓存一帧图像数据，则所述帧插值模块还包括：与所述时序生成单元的输出端相连的数据重整单元，该数据重整单元用于根据输入的图像数据的标识信息，将扫描周期内生成的多次插值运算结果进行重排，并按照图像帧的输出顺序输出缓存的插值运算结果。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述数据重整单元包括：

标记生成单元，用于根据输入的图像数据的标识信息，生成多次插值运算结果的线指示标记；

帧缓存单元，用于按照所述线指示标记中的帧属性分别缓存插值运算结果；

帧输出单元，用于检测所述帧缓存单元中的数据，当缓存的插值运算结果构成一帧图像时，按照图像帧的输出顺序，输出缓存的插值运算结果。

15.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述缓存单元包括三个帧缓存区，用于以帧为单位依次重复缓存输入的图像数据。

16.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述帧插值模块由FPGA实现，并通过总线与一上位控制机相连，该上位控制机用于通过在总线上读写参数，来控制所述帧插值模块的工作。

Images