CN103135944B - 扩充最大超声图像数据存储量的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扩充最大超声图像数据存储量的方法及其系统，其中上述方法包括如下步骤：S1.设置一次数据采集周期时间；S2.采集周期时间开始起算，清空硬盘中的缓冲数据；S3.采集实时图像数据，并对采集到的图像数据进行处理；S4.经过处理的图像数据写入内存中，同时写入内存中的部分数据并行缓冲到硬盘缓冲区中；S5.一个采集周期时间完成，准备进行下一个周期的采集。本发明的扩充最大超声图像数据存储量的方法增加了图像保存时的缓冲能力，延长系统扫描时间，提高了机器硬件整体利用率，同时在应用中可灵活设置一次数据采集周期时间，明确缓冲效率及扩容策略。
Description
技术领域
本发明涉及超声诊断领域，尤其涉及一种扩充最大超声图像数据存储量的方法及系统。
背景技术
在超声检查中，从硬件采集得到的实时图像数据经过预处理(或中间过程处理)后将被存储起来，以供后续处理算法和显示算法使用。而实时图像的采集对速度有较高要求，如果后续处理和显示的速度低于前端采集速度，用户就会感觉到较为明显的延迟，甚至于图像发生停顿。数据访问速度则是其中一个重要环节。
目前的超声图像数据保存技术，主要是根据内存容量预先分配好可用内存，在整个过程中数据都在内存中以加快访问的速度。在内存即将用完时，有些操作系统会自动将内存数据转存到硬盘缓冲，如果超声软件无法控制这个过程，那么在一些处理流程中，当访问某块正在被转存的内存时，因为操作系统的原因，可能会产生超时问题，影响算法的处理时间以及显示的流畅度。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种扩充最大超声图像数据存储量的方法。
为实现上述发明目的，本发明的一种扩充最大超声图像数据存储量的方法，该方法包括如下步骤：
S1.设置一次数据采集周期时间；所述采集周期时间正比于系统可用内存容量；所述采集到的图像数据实时生成图像，所述采集周期时间反比于图像的产生速度与硬盘存储图像的速度之差；
其中，内存在存储图像或录像的同时，硬盘也开始缓存，缓存后相应的内存空间将用于新的图像数据的存储；在一个周期内能够缓存的内存空间与周期结束时的内存容量之和即为最大帧存储量；
在此过程中得出三个公式，如下：
公式一：Vm*T＝Cm+Ch
公式二：Vh*T＝Ch
公式三：Vm*T0＝Cm
将公式二带入公式一，可得T与Cm、Vm、Vh的关系式
T＝Cm/(Vm-Vh)
由公式三可得T0＝Cm/Vm，则
T/T0＝Vm/(Vm-Vh)
即：
T＝T0*Vm/(Vm-Vh)
T表示一次数据采集周期时间，Vm表示图像的产生速度，Cm表示系统可用内存容量，Ch表示可设置的硬盘缓冲区容量；Vh表示硬盘存储图像的速度；T0表示没有硬盘缓冲的情况下图像或录像数据写入内存的时间；
S2.采集周期时间开始起算，清空硬盘中的缓冲数据；
S3.采集实时图像数据，并对采集到的图像数据进行处理；
S4.经过处理的图像数据写入内存中，同时写入内存中的部分数据并行缓冲到硬盘缓冲区中；
S5.一个采集周期时间完成，准备进行下一个周期的采集。
作为本发明的进一步改进，所述步骤S5还包括将内存中未缓冲到硬盘中的数据存入硬盘，成为永久数据。
相应地，对应上述方法本发明的另一目的在于提供一种扩充最大超声图像数据存储量的系统，所述系统包括：
采集周期控制模块，用于在一次数据采集周期时间内，控制图像数据的采集；设置一次数据采集周期时间；所述采集周期时间正比于系统可用内存容量；所述采集到的图像数据实时生成图像，所述采集周期时间反比于图像的产生速度与硬盘存储图像的速度之差；
其中，内存在存储图像或录像的同时，硬盘也开始缓存，缓存后相应的内存空间将用于新的图像数据的存储；在一个周期内能够缓存的内存空间与周期结束时的内存容量之和即为最大帧存储量；
在此过程中得出三个公式，如下：
公式一：Vm*T＝Cm+Ch
公式二：Vh*T＝Ch
公式三：Vm*T0＝Cm
将公式二带入公式一，可得T与Cm、Vm、Vh的关系式
T＝Cm/(Vm-Vh)
由公式三可得T0＝Cm/Vm，则
T/T0＝Vm/(Vm-Vh)
即：
T＝T0*Vm/(Vm-Vh)
其中，T表示一次数据采集周期时间，Vm表示图像的产生速度，Cm表示系统可用内存容量，Ch表示可设置的硬盘缓冲区容量；Vh表示硬盘存储图像的速度；T0表示没有硬盘缓冲的情况下图像或录像数据写入内存的时间；硬盘清空模块，用于在采集周期时间开始起算时，清空硬盘中的缓冲数据；
图像数据采集模块，用于采集实时图像数据，并对采集到的图像数据进行处理；其中，在进行数据采集时，数据写入内存的同时，并行开始硬盘缓冲；
存储模块，包括内存和硬盘缓冲区，所述硬盘缓冲区用于缓冲内存中的数据。
作为本发明的进一步改进，所述系统还包括数据转存模块，用于将内存中未缓冲到硬盘中的数据存入硬盘，成为永久数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的扩充最大超声图像数据存储量的方法增加了图像保存时的缓冲能力，延长系统扫描时间，提高了机器硬件整体利用率，同时在应用中可灵活设置一次数据采集周期时间，明确缓冲效率及扩容策略。
附图说明
图1为本发明的扩充最大超声图像数据存储量的方法的一种具体实施方式的方法流程图；
图2为本发明的扩充最大超声图像数据存储量的方法的硬盘缓冲过程原理示意图；
图3为本发明的扩充最大超声图像数据存储量的方法的硬盘缓冲过程原理示意图；
图4为本发明的扩充最大超声图像数据存储量的方法的硬盘缓冲过程原理示意图；
图5为本发明的扩充最大超声图像数据存储量的方法的硬盘缓冲过程原理示意图；
图6为本发明的扩充最大超声图像数据存储量的系统的模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
如图1所示，本发明的扩充最大超声图像数据存储量的方法，包括：
S1.设置一次数据采集周期时间。
上述一次数据采集周期时间是指，在图像/录像内存调度的一个周期内，缓存到硬盘上的额外内存刚好被新的图像数据使用完。
S2.采集周期时间开始起算，清空硬盘中的缓冲数据。
清空硬盘中的缓冲数据是为接下来采集的图像数据预留存储空间，这样存储图像数据的存储空间包括内存和硬盘中的缓冲区，从而达到扩充最大超声图像数据存储量的目的。
S3.采集实时图像数据，并对采集到的图像数据进行处理。
采集到的图像数据经过数字化处理后，进行存储。
S4.经过处理的图像数据写入内存中，同时写入内存中的部分数据并行缓冲到硬盘缓冲区中。
S5.一个采集周期时间完成，准备进行下一个周期的采集。
此时，系统的图像存储量达到最大，内存被写满。上述采集到的图像数据进行存储时，数据写入内存的同时，并行开始硬盘缓冲。结合具体的实施例，设硬盘存储速度为系统可用内存容量的二分之一时，硬盘缓冲区的存储量为内存的1倍时，图像数据存储过程如下：如图2所示，其中空白方块代表空白存储区，即内存或者硬盘的缓冲区，内存和硬盘的缓冲区在采集周期时间开始时被清空，以接受新数据的存储；如图3所示，其中灰色方块代表有效数据，即可以生成图像的数据，斜线方块代表数据被缓冲到硬盘后空出的内存空间，图像数据首先写入内存中，内存中的数据同时开始向硬盘缓冲区中缓冲，这样内存中则留下了接受新数据的存储空间；如图4所示，内存继续接受图像数据，并将部分数据缓冲到硬盘的缓冲区；如图5所示，内存和硬盘的缓冲区中没有多余的存储空间，一个数据采集周期完成，准备进行下一个周期的数据采集。
这种数据存储方式，当用户需要将内存中未缓冲到硬盘中的数据存入硬盘，存储完整数据时，只有内存中的数据需要存储到硬盘中，提前缓冲的数据不需要再次存储。因此，相当于单纯使用内存的场景，既延长了数据采集时间，同时也扩大了存储量。同时，还确保了硬盘缓冲与图像处理并行运行，不干扰图像处理过程，而且避免引发内存数据访问超时问题。
上述采集周期时间正比于系统可用内存容量，反比于图像的产生速度与硬盘存储图像的速度之差。
此外，图像的产生速度和硬盘的存储速度具有如下关系：
设Cm为:可用内存容量；
Ch:可设置的硬盘缓冲区容量(为了描述简单，以帧(f)作为数据容量的单位，假定一帧数据大小固定。在实际应用中可根据实际数据字节数进行类似换算)；
T:图像/录像内存调度的一个周期，在这个周期内，缓存到硬盘上的额外内存刚好被新的图像数据使用完；一个周期完成时系统的图像存储量达到最大，下一个周期开始时硬盘缓冲数据将被清空并重新开始进行新内存数据的缓冲。
T0:在没有硬盘缓冲的情况下，图像或录像数据写入内存的时间；
T-T0:即为引入硬盘作为存储缓冲后与只使用同样容量内存相比系统可额外拥有的最多影像时长。
Vm:图像的产生速度(单位：f/s)；
Vh:硬盘存储速度(单位：f/s)；
f:表示帧，每一帧大小以兆计。
内存在存储图像或录像的同时，硬盘也开始缓存，缓存后相应的内存空间将用于新的图像数据的存储。在一个周期内能够缓存的内存空间与周期结束时的内存容量之和即为最大帧存储量。在此过程中得出三个公式，如下：
Vm*T＝Cm+Ch----(1)
Vh*T＝Ch----(2)
Vm*T0＝Cm----(3)
将公式(2)带入(1)，可得T与Cm、Vm、Vh的关系式
T＝Cm/(Vm-Vh)
由公式(3)可得T0＝Cm/Vm，则
T/T0＝Vm/(Vm-Vh)
即：
T＝T0*Vm/(Vm-Vh)-----(4)
根据公式(4)可知，
当Vm/Vh＝3，即帧产生速度三倍于硬盘存储速度时，T为无硬盘时的1.5倍
当Vm/Vh＝2，即帧产生速度两倍于硬盘存储速度时，T为无硬盘时的2倍
当Vm/Vh趋于1，即硬盘存储速度接近帧产生速度，则T的时间接近于无穷大，写入内存的数据可以立刻被缓冲到硬盘。
依据上述关系可知，内存不变的情况下，在使用硬盘作为帧缓冲时，系统可存储的有效帧数总是大于等于只使用内存时。在硬盘速度为帧产生速度1/2时系统最多有效帧数增加1倍。当硬盘速度大于等于帧产生速度时，有效帧数可以依据硬盘容量而设为任意大。
如图6所示，本发明还涉及一种与上述方法相对应的扩充最大超声图像数据存储量的系统，该系统包括：
采集周期控制模块10，用于在一次数据采集周期时间内，控制图像数据的采集；
硬盘清空模块20，用于在采集周期时间开始起算时，清空硬盘中的缓冲数据；
清空硬盘中的缓冲数据是为接下来采集的图像数据预留存储空间。
图像数据采集模块30，用于采集实时图像数据，并对采集到的图像数据进行处理；
采集到的图像数据经过数字化处理后，进行存储。
存储模块40，包括内存和硬盘缓冲区，所述硬盘缓冲区用于缓冲内存中的数据。其中，在进行数据采集时，数据写入内存的同时，并行开始硬盘缓冲。
进一步地，上述扩充最大超声图像数据存储量的系统还包括数据转存模块50，该模块将内存中未缓冲到硬盘中的数据存入硬盘，成为永久数据。
这种数据存储方式，当用户需要将内存中未缓冲到硬盘中的数据存入硬盘，存储完整数据时，只有内存中的数据需要存储到硬盘中，提前缓冲的数据不需要再次存储。因此，相当于单纯使用内存的场景，既延长了数据采集时间，同时也扩大了存储量。同时，还确保了硬盘缓冲与图像处理并行运行，不干扰图像处理过程，而且避免引发内存数据访问超时问题。
进一步地，上述采集周期时间正比于系统可用内存容量，反比于图像的产生速度与硬盘存储图像的速度之差。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (4)
1.一种扩充最大超声图像数据存储量的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1.设置一次数据采集周期时间；所述采集周期时间正比于系统可用内存容量；所述采集到的图像数据实时生成图像，所述采集周期时间反比于图像的产生速度与硬盘存储图像的速度之差；
其中，内存在存储图像或录像的同时，硬盘也开始缓存，缓存后相应的内存空间将用于新的图像数据的存储；在一个周期内能够缓存的内存空间与周期结束时的内存容量之和即为最大帧存储量；
在此过程中得出三个公式，如下：
公式一：Vm*T＝Cm+Ch
公式二：Vh*T＝Ch
公式三：Vm*T0＝Cm
将公式二带入公式一，可得T与Cm、Vm、Vh的关系式
T＝Cm/(Vm-Vh)
由公式三可得T0＝Cm/Vm，则
T/T0＝Vm/(Vm-Vh)
即：
T＝T0*Vm/(Vm-Vh)
T表示一次数据采集周期时间，Vm表示图像的产生速度，Cm表示系统可用内存容量，Ch表示可设置的硬盘缓冲区容量；Vh表示硬盘存储图像的速度；T0表示没有硬盘缓冲的情况下图像或录像数据写入内存的时间；
S2.采集周期时间开始起算，清空硬盘中的缓冲数据；
S3.采集实时图像数据，并对采集到的图像数据进行处理；
S4.经过处理的图像数据写入内存中，同时写入内存中的部分数据并行缓冲到硬盘缓冲区中；
S5.一个采集周期时间完成，准备进行下一个周期的采集。
2.根据权利要求1所述的扩充最大超声图像数据存储量的方法，其特征在于，所述步骤S5还包括将内存中未缓冲到硬盘中的数据存入硬盘，成为永久数据。
3.一种扩充最大超声图像数据存储量的系统，其特征在于，所述系统包括：
采集周期控制模块，用于在一次数据采集周期时间内，控制图像数据的采集；设置一次数据采集周期时间；所述采集周期时间正比于系统可用内存容量；所述采集到的图像数据实时生成图像，所述采集周期时间反比于图像的产生速度与硬盘存储图像的速度之差；
其中，内存在存储图像或录像的同时，硬盘也开始缓存，缓存后相应的内存空间将用于新的图像数据的存储；在一个周期内能够缓存的内存空间与周期结束时的内存容量之和即为最大帧存储量；
在此过程中得出三个公式，如下：
公式一：Vm*T＝Cm+Ch
公式二：Vh*T＝Ch
公式三：Vm*T0＝Cm
将公式二带入公式一，可得T与Cm、Vm、Vh的关系式
T＝Cm/(Vm-Vh)
由公式三可得T0＝Cm/Vm，则
T/T0＝Vm/(Vm-Vh)
即：
T＝T0*Vm/(Vm-Vh)
T表示一次数据采集周期时间，Vm表示图像的产生速度，Cm表示系统可用内存容量，Ch表示可设置的硬盘缓冲区容量；Vh表示硬盘存储图像的速度；T0表示没有硬盘缓冲的情况下图像或录像数据写入内存的时间；
硬盘清空模块，用于在采集周期时间开始起算时，清空硬盘中的缓冲数据；
图像数据采集模块，用于采集实时图像数据，并对采集到的图像数据进行处理；其中，在进行数据采集时，数据写入内存的同时，并行开始硬盘缓冲；
存储模块，包括内存和硬盘缓冲区，所述硬盘缓冲区用于缓冲内存中的数据。
4.根据权利要求3所述的扩充最大超声图像数据存储量的系统，其特征在于，所述系统还包括数据转存模块，用于将内存中未缓冲到硬盘中的数据存入硬盘，成为永久数据。
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