CN103037204A

CN103037204A - 超声图像传输方法及系统

Info

Publication number: CN103037204A
Application number: CN2011103033910A
Authority: CN
Inventors: 罗政军; 张羽
Original assignee: Shenzhen Landwind Industry Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Landwind Industry Co Ltd
Priority date: 2011-10-10
Filing date: 2011-10-10
Publication date: 2013-04-10

Abstract

本发明公开一种超声图像传输方法及系统。其中，所述方法包括步骤：将超声成像前端硬件中用于缓存初始成像数据的缓存区划分为多个固定大小的缓存块，所有缓存块组成一个环形的缓存块队列；以超声成像前端硬件每次扫描产生的一组初始成像数据为单位，将一组初始成像数据存入缓存块队列其中一个缓存块；当缓存块中存入的数据长度达到长度阈值时，或者，当初始成像数据在缓存块中滞留时间达到时间阈值时，由处理器系统通过查询或中断方式读取该缓存块中的初始成像数据。本发明以更简单的方式平衡传输过程中对处理器系统的中断次数与图像传输实时性之间的矛盾，提高超声系统中超声成像数据的吞吐率，保证了图像传输的实时性，降低了系统的复杂度。

Description

超声图像传输方法及系统

技术领域

本发明涉及一种超声系统中的超声数据传输，尤其是涉及一种超声系统中超声图像传输方法及对应的传输系统。

背景技术

如图1所示，在超声系统中，超声成像前端硬件根据用户调节的参数进行超声成像扫描，产生初始成像数据，图像采集处理模块作为软件程序在处理器系统上运行，其对传输到处理器系统的初始成像数据进行信号处理后输出到显示器。

因此，需要将超声成像系统的初始成像数据实时的传输到处理器系统，并实时的对数据进行分析和处理。从提高传输的效率的角度考虑，实现上述功能要求缓存尽量多的数据后一次性传输到处理器系统，从而使对处理器中断的次数降到最低；而从提高传输的实时性的角度考虑，缓存会带来传输延迟，为了满足实时性要求，要求缓存少量数据后就传输到处理器系统进行处理。

现有技术在实时超声成像过程中，对二维图像和一维图像分别进行缓存和传输到处理器系统。对于二维图像，超声成像前端硬件在扫查面上扫描，并将产生的初始成像数据缓存到图像缓存区，同时检测缓存区中是否已经有一个完整的帧。当检测到一个完整的帧后向处理器系统发送一个中断信号或设置一个标志符，图像采集模块检测到中断信号或标志符后，将缓存区里的一帧图像传输到处理器可寻址访问的存储区，传输完成后对该帧图像进行信号处理并输出到显示器。

对于一维图像，超声成像前端硬件对缓存的扫描次数进行计数，并设置一个传输阈值；当缓存的初始成像数据等于设定的阈值后，向处理器发送中断信号或标志符信号，通知图像采集处理模块将一维初始成像数据传输到处理器可寻址访问的存储器，传输完毕后进行信号处理并刷新一维图像的显示。为了维持一维图像的更新的频率，使一维图像不闪烁的刷新，设置的阈值一般需要保证上传的次数大于或等于刷新频率。

对于二维图像则使用帧为单位传输超声图像，处理器系统中断的次数与超声系统的成像帧率成正比。当帧率较高时，传输超声图像占用的处理器资源上升，同时帧率高信号处理也需要占用更多的处理器资源，从而限制了超声系统所能支持的最高帧率。而一维图像根据扫描次数传输超声图像，为了避免一维图像刷新时图像更新部分出现闪烁，一维图像刷新需要在50帧/秒以上。这样就要求一维图像以不小于50次/秒的频率上传，导致每次传输的数据量很少，传输效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，提出的一种用于超声图像传输的方法，以更简单的方式平衡传输过程中对处理器系统的中断次数与图像传输实时性之间的矛盾，提高超声系统中超声成像数据的吞吐率。

本发明采用如下技术方案实现：一种超声图像传输方法，其包括步骤：

将超声成像前端硬件中用于缓存初始成像数据的缓存区划分为多个固定大小的缓存块，所有缓存块组成一个环形的缓存块队列；

以超声成像前端硬件每次扫描产生的一组初始成像数据为单位，将一组初始成像数据存入缓存块队列其中一个缓存块；

当存入一个缓存块中存入的数据长度达到长度阈值时，或者，当初始成像数据在缓存块中滞留时间达到时间阈值时，由处理器系统通过查询或中断方式读取该缓存块中的初始成像数据。

在一个优选实施例中，在每个缓存块中设置：一个时间计时器用于记录缓存块中的初始成像数据已经滞留的时间、一个长度计数器用于对缓存块中有效的初始成像数据的长度进行计数、一个满标志位用于记录缓存块是否为满状态、一个当前缓存块寄存器用于保存当前缓存块的编号。

在一个优选实施例中，所述时间计时器包括：用于记录缓存块中的初始成像数据已经滞留的时间寄存器、用于保存时间阈值的时间阈值寄存器。

在一个优选实施例中，所述长度计数器包括：用于记录该缓存块中有效的初始成像数据的数据长度的数据长度寄存器、用于保存长度阈值的长度阈值寄存器。

在一个优选实施例中，所述将一组初始成像数据存入其中一个缓存块的步骤包括：

A、根据当前缓存块中的长度计数器判断当前缓存块中的空闲空间是否能够缓存该组初始成像数据，若是，则转入步骤B，否则转入步骤C、

B、将该组初始成像数据保存到当前缓存块，并将该组初始成像数据的长度值增加到长度计数器；

C、将当前缓存块中的满标志寄存器置为满状态，并通知处理器系统当前缓存块已满，将下一个编号的缓存块设置为当前缓存块，并将所有缓存块中当前缓存块寄存器的值修改为当前缓存块的编号，转入步骤A重新尝试将初始成像数据缓存到当前缓存块。

其中，在步骤A之前，还包括步骤：

A1、判断当前缓存块中时间计时器的值是否达到时间阈值，若是，则转入步骤C，否则转入步骤A。

其中，在步骤A1之前，还包括步骤：

A2、根据满标志位判断当前缓存块的存储状态是否为满状态，若是，则丢弃该组初始成像数据，否则，转入步骤A1。

在一个优选实施例中，所述缓存区划分为4个缓存块，每个缓存块的大小为1兆字节。

在一个优选实施例中，时间阈值设置为20毫秒。

另外，本发明还公开一种超声图像传输系统，其使用了前述方法来实现超声成像前端硬件产生的初始成像数据传输至处理器系统。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、通过将缓存区划分为固定长度的缓存块的方法，使初始成像数据的传输以固定长度的缓存块为传输单位，可以根据采用的传输技术灵活选择块的大小。

2、对处理器系统的中断次数与超声成像前端硬件产生的数据量成正比，与现有技术中与帧率成正比相比更加合理。

3、使用时间计时器，同时通过设置时间阈值，可以保证超声成像初始数据在缓存区的延迟时间不会超过时间阈值，通过这种方法能够保证图像传输的实时性。

4、一维扫描和二维扫描的数据统一缓存到当前缓存块，与现有技术分别缓存到两个不同的缓存区相比，降低了系统的复杂度。

附图说明

图1是超声系统的结构示意图；

图2是本发明超声成像前端硬件中缓存区的结构示意图；

图3是本发明一个优选实施例的流程示意图。

具体实施方式

本发明的基本构思为：将二维扫描和一维扫描产生的初始成像数据统一进行缓存，缓存长度达到一定长度阈值后，通知处理器系统进行处理。当超声成像前端硬件产生的初始成像数据速率低的情况下，累积一定长度的数据会引入太大的延迟，使图像显示滞后。为了避免这个问题，对初始成像数据在缓存区中的滞留时间进行计时，当滞留时间超过设定的时间阈值，而缓存长度还没有达到设定的长度阈值时，也通知处理器系统对缓存数据进行处理，保证传输的实时性。

在实时成像状态下，超声成像前端硬件根据用户调节的参数进行超声成像扫描，对从探头接收回来的超声回波数据经过硬件处理之后，每次一维扫描或二维扫描将产生一组初始成像数据，并输入到图像传输缓存区。

如图2所示，超声成像前端硬件中用于缓存初始成像数据的缓存区被划分为多个固定大小的缓存块。缓存块是超声图像传输的单位，大小的选择要保证能够至少保存一组初始成像数据。每个缓存块设置：一个时间计时器用于记录缓存块中的初始成像数据已经滞留的时间、一个长度计数器对缓存块中有效的初始成像数据的长度进行计数、一个满标志位用于记录缓存块是否为满。

并且，所有缓存块组成一个环形的缓存块队列，超声成像前端硬件向队列写入初始成像数据，处理器系统从队列中读取初始成像数据。

在一个优选实施例中，图像传输缓存区划分为4个缓存块，4个缓存块从0开始编号，编号依次为0、1、2和3；且每个缓存块的大小为1兆字节。并且，每个缓存块中分别设置：用于记录该缓存块中有效的初始成像数据的数据长度的数据长度寄存器、用于保存初始成像数据在缓存区最大数据长度（即长度阈值）的长度阈值寄存器、用于记录缓存块中的初始成像数据已经滞留的时间寄存器、用于保存初始成像数据在缓存块中最长滞留时间（即时间阈值）的时间阈值寄存器、满标志位寄存器和用于保存当前缓存块编号的当前缓存块寄存器。由数据长度寄存器和长度阈值寄存器实现长度计数器，由时间寄存器和时间阈值寄存器实现时间计时器。

为了保证超声图像每秒能够刷新50次，将时间阈值寄存器设置为20毫秒。这样每个缓存块累积的初始成像数据不超过20毫秒。

如图3所示，在一个实施例中，本发明提出的图像传输方法具体包括步骤：

步骤S11、超声成像前端硬件扫描一次产生一组初始成像数据，根据当前缓存块寄存器的值，比如为3，则编号是3的缓存块为当前缓存块，尝试将该组初始成像数据缓存到当前缓存块中。

步骤S12、判断当前缓存块的满标志位寄存器的值，从而判断当前缓存块的状态是否为满。如果当前缓存块处于满状态，表示当前缓存块中已经没有空余的缓存区，转步骤S13丢弃该组初始成像数据；否则，转到步骤S14。

步骤S14、根据时间寄存器并判断当前缓存块是否为满，即判断时间寄存器是否大于时间阈值寄存器的值，如是，就转步骤S17，否则转入步骤S15。

步骤S15、根据当前缓存块中长度计数器进一步判断当前缓存块中的空闲空间是否能够缓存该组初始成像数据。如是，转入步骤S16，否则转入步骤S17。

步骤S16、如果当前缓存块剩余空间能够存下该组初始成像数据，就将该组初始成像数据保存到当前缓存块，并将该组初始成像数据的长度增加到数据长度寄存器。

步骤S17、将当前缓存块中的满标志寄存器置为满状态，并通知处理器系统当前缓存块已满，并将下一个编号的缓存块（比如，当前缓存块的编号为3，则下一个编号为4）设置为当前缓存块，且修改所有缓存块中当前缓存块寄存器的值（将值由“3”修改为“4”），重新尝试将初始成像数据缓存到当前缓存块。

处理器系统通过查询或中断方式，读取缓存块是否为满的信息，处理器系统对满状态的缓存块，根据时间大小依次处理；处理完毕后，清满标志寄存器、数据长度寄存器和时间寄存器。

与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果为：

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种超声图像传输方法，其特征在于，所述方法包括步骤：

2.根据权利要求1所述超声图像传输方法，其特征在于，在每个缓存块中设置：一个时间计时器用于记录缓存块中的初始成像数据已经滞留的时间、一个长度计数器用于对缓存块中有效的初始成像数据的长度进行计数、一个满标志位用于记录缓存块是否为满状态、一个当前缓存块寄存器用于保存当前缓存块的编号。

3.根据权利要求2所述超声图像传输方法，其特征在于，所述时间计时器包括：用于记录缓存块中的初始成像数据已经滞留的时间寄存器、用于保存时间阈值的时间阈值寄存器。

4.根据权利要求2所述超声图像传输方法，其特征在于，所述长度计数器包括：用于记录该缓存块中有效的初始成像数据的数据长度的数据长度寄存器、用于保存长度阈值的长度阈值寄存器。

5.根据权利要求2或3或4所述超声图像传输方法，其特征在于，所述将一组初始成像数据存入其中一个缓存块的步骤包括：

6.根据权利要求5所述超声图像传输方法，其特征在于，在步骤A之前，还包括步骤：

7.根据权利要求6所述超声图像传输方法，其特征在于，在步骤A1之前，还包括步骤：

8.根据权利要求1所述超声图像传输方法，其特征在于，所述缓存区划分为4个缓存块，每个缓存块的大小为1兆字节。

9.根据权利要求1所述超声图像传输方法，其特征在于，时间阈值设置为20毫秒。

10.一种超声图像传输系统，其特征在于，使用了前述权利要求1-9任何一项所述方法来实现超声成像前端硬件产生的初始成像数据传输至处理器系统。