CN101980281B

CN101980281B - 一种超声图像放大方法及放大系统

Info

Publication number: CN101980281B
Application number: CN 201010501188
Authority: CN
Inventors: 李彬; 张雷
Original assignee: Edan Instruments Inc
Current assignee: Edan Instruments Inc
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: CN101980281A

Abstract

本发明涉及一种超声图像放大方法及放大系统，所述超声图像放大方法包括如下步骤：确定抽取因子和插值放大倍率：根据预放大的图像大小确定抽取因子和插值放大倍率；放大图像：根据抽取因子将图像放大并存储；变换坐标：根据插值放大倍率对存储的放大后图像的地址进行坐标变换；输出图像：根据变换后的坐标读取变换后的图像数据并输出放大后的图像。本发明提供一种超声图像放大方法及放大系统，通过将实时放大和冻结后放大两种方法的结合，实现了对图像的任意倍数的实时放大，又节约了插值逻辑元件。

Description

一种超声图像放大方法及放大系统

技术领域

本发明涉及一种图像放大方法及放大系统，尤其涉及一种超声图像的局部放大方法及放大系统。

背景技术

B超的成像原理是通过换能器探头发射及接收超声波，探头将接收的超声波转换为电信号，然后对这些信号进行处理再合成图像。在处理的过程中会对采集的数据进行抽取后再缓存，然后通过坐标变换及插值合成应用于临床的图像。临床应用中需要对图像的局部细节进行放大，这里的局部放大有两种形式：

一种是实时局部放大，它在放大过程中图像处于实时变化的状态，即它有实时的数据流不断更新，故可通过在缓存前降低抽取因子来达到图像放大的效果。由于降低抽取因子得到新的数据点并非通过插值产生，而是真实的原始数据，故可在放大时保留图像的一些细节信息，效果较一般的插值放大更佳。但这种方式实现的放大倍率必须与抽取因子整数值一一对应，故只能实现特定倍率的放大，而且当深度较小，抽取因子本身就很小时也仅能实现少数几种倍率的放大。如假设原始图像抽取因子为8(即每8个点抽取一个点为有效数据缓存于外部存储器中)，若实时放大倍率为2倍，则将抽取因子更改为4，这样经过坐标变换和插值合成后图像即可达到放大2倍的目的。但若抽取因子为3，则只能实现3/2和3倍两种倍率的放大。

另一种是冻结后局部放大，它是先将图像冻结，然后对冻结的图像进行局部放大。由于图像已经冻结，没有新的实时数据流产生，故只能对缓存中的图像数据进行插值放大。现在的做法是将经过坐标变换及插值合成的数据缓存于另一片存储器(现有方案是共用的显存)中，通过另一套插值逻辑来实现冻结后局部放大。这种方案的缺点是需要专门的插值逻辑，逻辑较复杂；而共享显存需要配合显示时序，也需要消耗一线数据的片内块存储器。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种超声图像放大方法及放大系统，通过将两种实时放大和冻结后放大两种方法的结合，同时复用数字扫描变换单元中变换部分的插值逻辑模块，来解决实时局部放大仅支持特定倍率的问题，以及简化冻结后局部放大的插值逻辑，降低FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列，简称“FPGA”)的消耗。

本发明的技术方案是：提供一种超声图像放大方法，包括如下步骤：

确定抽取因子和插值放大倍率：根据预放大的图像大小确定抽取因子和插值放大倍率；

放大图像：根据抽取因子将图像放大并存储；

变换坐标：根据插值放大倍率对存储的放大后图像的地址进行坐标变换；

输出图像：根据变换后的坐标读取变换后的图像数据并通过双线性插值变换将变换后的图像数据输出显示。

本发明的进一步技术方案是：在确定抽取因子和插值放大倍率步骤中，抽取因子的确定：F_n＝INT(F₀/Z)+1，其中：F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率。

本发明的进一步技术方案是：在确定抽取因子和插值放大倍率步骤中，插值放大倍率的确定：Z_c＝{Z*(F_n/F₀)}*Z_f其中：Z_c为插值放大倍率，Z_f为冻结后局部放大倍率，F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率。

本发明的技术方案是：构建一种超声图像放大系统，包括处理器单元、根据抽取因子抽取数据的抽取单元、存储数据的存储单元、对图像进行数据扫描变换的数字扫描变换单元以及对变换后的图像进行读取并输出的输出单元、进行双线性插值变换的插值模块，所述处理器单元根据预放大的图像大小确定抽取因子和插值放大倍率，所述抽取单元按照确定的抽取因子对图像数据进行抽取后存储到所述存储单元，所述数字扫描变换单元对存储单元中存储的经所述抽取单元处理后的图像的坐标根据确定的插值放大倍率进行坐标变换，所述输出单元根据变换后的坐标读取变换后的图像数据并经所述插值模块进行双线性插值后输出显示。

本发明的进一步技术方案是：所述数字扫描变换单元为现场可编程逻辑门阵列。

本发明的进一步技术方案是：所述数字扫描变换单元包括进行插值运算的插值模块。

本发明的进一步技术方案是：还包括进行图像显示的显示单元，所述输出单元将图像数据输出到显示单元进行图像显示。

本发明的进一步技术方案是：所述插值模块设置在数字扫描变换单元中。

本发明的进一步技术方案是：所述存储单元为存储数据帧的帧缓存存储器。

本发明的技术效果是：提供一种超声图像放大方法及放大系统，通过将实时放大和冻结后放大两种方法的结合，实现了对图像的任意倍数的实时放大，又节约了插值逻辑元件。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：提供一种超声图像放大方法，包括如下步骤：

步骤100：确定抽取因子和插值放大倍率，即，根据预放大的图像大小确定抽取因子和插值放大倍率。在确定抽取因子和插值放大倍率步骤中，抽取因子的确定：F_n＝INT(F₀/Z)+1，其中：F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率。插值放大倍率的确定：Z_c＝{Z*(F_n/F₀)}*Z_f其中：Z_c为插值放大倍率，Z_f为冻结后局部放大倍率，F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率。

步骤200：放大图像，即，根据抽取因子将图像放大并存储。根据步骤100中确定的抽取因子对图像数据进行抽取，将抽取后的图像数据存储于帧缓存存储器中，在抽取完成后实现超声实时图像的第一级放大。

步骤300：变换坐标，即，根据插值放大倍率对存储的放大后图像的地址进行坐标变换。将图像的直角坐标系地址除以步骤100中确定的插值放大倍率，然后再进行坐标变换，即完成数字扫描变换，在坐标变换的完成时实现超声实时局部放大的第二级放大和冻结后局部放大。

步骤400：输出图像，即，根据变换后的坐标读取变换后的图像数据并通过双线性插值变换将变换后的图像数据输出显示。

具体实施过程中，在输出图像的步骤中，首先根据变换后的坐标读取变换后的图像数据，然后再通过双线性插值变换将变换后的图像数据输出。由于存入帧缓存的数据是按照极坐标每线的方式存入，为了能在显示器上显示，则必须用变换后的直角坐标地址去读取帧缓存。

本发明超声图像放大方法，通过将实时放大和冻结后放大两种方法的结合，也即是将实时图像放大的倍率拆分为抽取因子和插值放大倍率两部分，实现任意倍率的实时图像放大。同时，本发明不需要与显示时序匹配，简化了设计逻辑。

如图2所示，本发明的具体实施方式是：构建一种超声图像放大系统，包括处理器单元1、根据抽取因子抽取数据的抽取单元2、存储数据的存储单元3、对图像进行数据扫描变换的数字扫描变换单元4以及对变换后的图像进行读取并输出的输出单元5、进行双线性插值变换的插值模块(图中未示出)，所述处理器单元1根据预放大的图像大小确定抽取因子和插值放大倍率，所述抽取单元2按照确定的抽取因子对图像数据进行抽取后存储到所述存储单元3，所述数字扫描变换单元4对存储单元3中存储的经所述抽取单元2处理后的图像的坐标根据确定的插值放大倍率进行坐标变换，所述输出单元5根据变换后的坐标读取变换后的图像数据并经所述插值模块进行双线性插值后输出显示。

本发明的具体实施过程如下：模拟前端7中的超声探头71发出超声，然后接收超声信号，接收后的超声信号经前端模拟电路72处理后发送到信号处理单元8进行模拟变换处理。处理器单元1根据预放大的图像大小确定抽取因子和插值放大倍率。在确定抽取因子和插值放大倍率步骤中，抽取因子的确定：F_n＝INT(F₀/Z)+1，其中：F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率。插值放大倍率的确定：Z_c＝{Z*(F_n/F₀)}*Z_f其中：Z_c为插值放大倍率，Z_f为冻结后局部放大倍率，F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率。抽取单元2根据确定的抽取因子对信号处理单元8处理后的图像数据进行抽取，将抽取后的图像数据存储于存储单元3中，本发明的具体实施例中，所述存储单元3为帧缓存存储器。此时，对于存储单元而言，模拟前端波束合成后的数据，在新的抽取因子下，将抽取后的数据存放3于该单元中。在抽取单元2完成图像数据抽取后实现超声实时图像的第一级放大。数字扫描变换单元4根据插值放大倍率对存储的放大后图像的地址进行坐标变换。由于通常的装置中，数字扫描变换单元4中设置有插值模块，这里直接应用数字扫描变换单元4中的插值模块即可。将图像的直角坐标系地址除以确定的插值放大倍率，然后再进行坐标变换，即完成数字扫描变换。在坐标变换的完成时实现超声实时局部放大的第二级放大和冻结后局部放大。输出单元5根据变换后的坐标读取变换后存储的图像数据并输出放大后的图像。

本发明的优选实施方式是：所述数字扫描变换单元4为现场可编程逻辑门阵列。所述数字扫描变换单元包括进行插值运算的插值模块。本发明充分利用数字扫描变换单元中的插值模块，减少了一套专门用于冻结后局部放大的逻辑。

所述存储单元为存储数据帧的帧缓存存储器。

本发明超声图像放大系统还包括进行图像显示的显示单元6，所述输出单元5将图像数据输出到显示单元6进行图像显示。所述显示单元为LED显示模块、LCD显示模块、CRT显示模块中任意一种。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种超声图像放大方法，包括如下步骤：

确定抽取因子和插值放大倍率：根据预放大的图像大小确定抽取因子和插值放大倍率；抽取因子的确定：F_n = INT(F₀ / Z) + 1，其中：F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率；插值放大倍率的确定：Z_c = {Z * （F_n / F₀）}* Z_f其中：Z_c为插值放大倍率，Z_f为冻结后局部放大倍率，F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率；

放大图像：根据抽取因子将图像放大并存储；

2.一种超声图像放大系统，其特征在于，包括处理器单元、根据抽取因子抽取数据的抽取单元、存储数据的存储单元、对图像进行数据扫描变换的数字扫描变换单元以及对变换后的图像进行读取并输出的输出单元、进行双线性插值变换的插值模块，所述处理器单元根据预放大的图像大小确定抽取因子和插值放大倍率，所述抽取单元按照确定的抽取因子对图像数据进行抽取后存储到所述存储单元，所述数字扫描变换单元对存储单元中存储的经所述抽取单元处理后的图像的坐标根据确定的插值放大倍率进行坐标变换，所述输出单元根据变换后的坐标读取变换后的图像数据并经所述插值模块进行双线性插值后输出显示，所述抽取因子的确定：F_n = INT(F₀ / Z) + 1，其中：F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率；所述插值放大倍率的确定：Z_c = {Z * （F_n / F₀）}* Z_f其中：Z_c为插值放大倍率，Z_f为冻结后局部放大倍率，F_n为更改后的抽取因子，F₀为原始抽取因子，Z为实时局部放大倍率。

3.根据权利要求2所述的超声图像放大系统，其特征在于，所述数字扫描变换单元为现场可编程逻辑门阵列。

4.根据权利要求2所述的超声图像放大系统，其特征在于，所述数字扫描变换单元包括进行插值运算的插值模块。

5.根据权利要求2所述的超声图像放大系统，其特征在于，还包括进行图像显示的显示单元，所述输出单元将图像数据输出到显示单元进行图像显示。

6.根据权利要求2所述的超声图像放大系统，其特征在于，所述存储单元为存储数据帧的帧缓存存储器。

7.根据权利要求2所述的超声图像放大系统，其特征在于，所述插值模块设置在数字扫描变换单元中。