CN103142245A - 可编程小波树 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可编程小波树。提供了一种装置。在该装置中，解多路复用器被配置为接收输入信号，并且多个样本缓冲器中的每一个都耦合至解多路复用器。第一多路复用器耦合至每个样本缓冲器。滤波器耦合至第一多路复用器。旁路延迟电路耦合至第一多路复用器，第二多路复用器耦合至滤波器和旁路延迟电路。

Description

可编程小波树
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年9月23日提交的美国专利申请No.61/538,433的优先权，其通过引用合并到此，用于所有目的。
技术领域
本发明总体涉及小波树，并且更特别地涉及可编程小波树。
背景技术
超声棒在医院及其它医疗机构中变得普遍。超声棒通常作为诊断系统的一部分，其允许医生采用非侵入式成像技术来观察内部器官等。超声棒(类似于很多其它应用)产生大量的数据，这些数据通常接近于实时地进行处理以生成有用的结果。为此，系统(例如超声诊断系统)内对应的电子设备倾向于复杂化，并且可能是特定针对测量仪器的(例如超声棒)。
参见图1，示出了超声成像系统100的一部分的示例。如该示例中所示，换能器102(即在超声棒内)能够从目标(例如患者)生成成像数据，用于模拟前端(AFE)104。AFE 104通常包括模数转换器(ADC)、放大器和其它用于数字化的部件。例如，AFE 104可以有8个输出通道。接着，来自AFE 104的数字化输出可以被施加到离散余弦变换(DCT)电路106(其可以称为具有AFE104和/或换能器102的输入电路)，并且来自DCT电路106的输出接着可以被施加到压缩电路107。该压缩电路107通常包括由分组变换电路108-1至108-N形成的小波树，其能够对数字化的图像数据或信号进行压缩。接着，来自压缩电路107的该(一个或多个)压缩信号可以被量化，并由电路110串行化，从而在输出通道上向例如双倍数据率(DDR)同步动态随机存取存储器(SDRAM)提供串行数据。
通常，分组变换电路108-1至108-N(其可以在图2中更详细地看到，并且标记为108)对到来的数据流执行滤波操作。分组变换电路108通常由“小波树”构成，其包括级联的分析电路112-1，1至112-D，2D。对于该示例，小波树有D个等级。这些分析电路112-1，1至112-D，2D中的每一个(其可以在图3中更详细地看到，并标记为112)都包括滤波器202和206(其可以分别由函数H(z)和G(z)表示)、抽取器或下采样器(downsampler)204和208以及多路复用器(MUX)210。在该配置中，对于每两个输入样本，滤波器202和206中的每一个生成一个输出的滤波后样本，意思是说滤波器202和206在相邻样本之间交替。这些滤波器202和206可以是例如正交镜像滤波器或具有多个(例如10个)抽头的有限冲激响应(FIR)滤波器。接着，利用抽取器204和208对输出进行下采样或抽取(例如2抽取)并且利用多路复用器210进行多路复用。这类实现的描述可以在美国专利预授权公开No.2011/0096621和2011/0222791中找到，通过引用将它们合并到此用于所有目的。
系统100(特别是分组变换电路108)的一个问题是，小波树的形状会根据换能器102(例如棒)的配置而变化。换句话说，为达到期望的或最佳性能，改变(分组变换电路108的)小波树的形状以适应换能器102(例如棒)。在图4和5中，示出了分组变换电路108的小波树的两种示例形状或配置(分别标示为108-A和108-B)。如图所示，电路108-A为完全小波树，而电路108-B为不完全小波树。通常，这通过构建硬件结构(即小波树)来实现，硬件结构与每一组换能器102(例如棒)对应，从而减少硬件开销。期望具有可编程压缩电路107，但是这还没有实现，主要原因是对于大量的不完全树配置，“对齐”来自小波树的输出数据存在困难。
因此，需要一种可编程小波树。
发明内容
根据本发明，提供了一种装置。该装置包括解多路复用器(DEMUX)，其配置为接收输入信号；多个样本缓冲器，其中每个样本缓冲器都耦合至解多路复用器；第一多路复用器，其耦合至每一个样本缓冲器；滤波器，其耦合至第一多路复用器；旁路延迟电路，其耦合至第一多路复用器；以及第二多路复用器，其耦合至滤波器和旁路延迟电路。
根据本发明，滤波器进一步包括：乘积累加(MAC)电路，其耦合在第一和第二多路复用器之间；以及系数电路，其耦合至MAC电路。
根据本发明，系数电路进一步包括：第一系数发生器；第二系数发生器；以及第三多路复用器，其耦合至第一和第二系数发生器和MAC电路。
根据本发明，该装置进一步包括旁路使能表，其被配置为控制第二多路复用器。
根据本发明，提供了一种装置。该装置包括输入电路；压缩电路，其具有多个小波变换电路，其中每个小波变换电路包括：寻址电路；具有旁路使能表的旁路使能电路；耦合至寻址电路的存储器电路；多个小波电路，其彼此串联耦合成一序列，其中序列中的第一个小波电路耦合至输入电路，并且其中序列中的最后一个小波电路耦合至存储器电路，并且其中每个小波使能电路包括：解多路复用器；多个样本缓冲器，其中每个样本缓冲器都耦合至解多路复用器；第一多路复用器，其耦合至每个样本缓冲器；滤波器，其耦合至第一多路复用器；旁路延迟电路，其耦合至第一多路复用器；以及第二多路复用器，其耦合至滤波器、旁路延迟电路和旁路使能电路，其中第二多路复用器被配置为由旁路使能表来控制；以及耦合至存储器电路的输出电路。
根据本发明，序列中的每个位置与小波树的多个级中的至少一级对应，并且其中每个小波电路中的样本缓冲器的数目与其在小波树中的级对应。
根据本发明，寻址电路进一步包括：第一递增计数器，其耦合至存储器电路；地址重映射表电路，其耦合至存储器电路；以及第二递增计数器，其耦合至地址重映射表电路。
根据本发明，输出电路进一步包括量化电路。
根据本发明，输入电路进一步包括：具有多个通道的模拟前端(AFE)；离散余弦变换(DCT)电路，其耦合至每个通道并耦合至压缩电路。
根据本发明，输入电路进一步包括超声棒，其耦合至AFE，并且其中旁路使能表与超声棒对应。
根据本发明，提供了一种方法。该方法包括接收来自超声棒中的换能器的图像信号；对图像信号进行数字化，从而生成数字化的图像信号；利用具有多个级的小波树对数字化的图像信号进行压缩，从而生成压缩信号，其中小波树的配置与超声棒对应，并且其中在每一级都通过以下步骤执行处理：对它的输入信号进行解多路复用，从而生成解多路复用的输入信号；将解多路复用的输入信号施加到多个样本缓冲器中的至少一个，其中样本缓冲器的数目与它的级对应；对来自样本缓冲器的输出进行多路复用，以生成多路复用的输出信号；对多路复用的输出信号进行滤波，以生成滤波后的信号；对多路复用的输出信号进行延迟，以生成延迟信号；以及基于小波树的配置在滤波后的信号和延迟信号之间进行选择；以及对压缩信号进行量化。
根据本发明，滤波步骤进一步包括：选择多组系数中的至少一组系数；以及利用选定的该组系数对多路复用的输出信号执行乘积累加操作，以生成滤波后的信号。
根据本发明，该方法进一步包括在压缩步骤之前对数字化的图像信号应用DCT。
附图说明
为了更加完整地理解本发明及其优势，现在结合附图来参考下面的描述，其中：
图1是常规的超声诊断系统的一部分的示例的图示；
图2是图1的分组变换电路的示例的图示；
图3是图2的分析电路的示例的图示；
图4和图5是用于图1和图2的分组变换电路的示例小波树配置的图示；
图6是根据本发明的分组变换电路的示例的图示；
图7是图6的小波电路的示例的图示；以及
图8是用于图6的分组变换电路的小波树配置的图示。
具体实施方式
现参照附图，其中为清楚起见，所示的元件未必按比例示出，并且其中在若干视图中，相同或相似的元件由相同的附图标记来表示。
参见图6，示出了根据本发明的分组变换电路300的示例。该电路300可以替换系统100中的分组变换电路108-1至108-N，并且其通常由小波电路302-1至302-R组成，它们彼此串联耦合成一序列，使得每个电路都可以运行为一级小波树。对于电路300的小波树的配置通常通过应用旁路使能电路304内的旁路使能表(其在图7中标记为412)而实现。旁路使能电路304可以检测换能器102(例如棒)的配置或者被指示这样做，并且可以选择合适的小波树配置。小波电路302-1至302-R以递归方式操作，将来自小波树的输出值存储在存储器电路306(例如，其可以是静态随机存储器(SRAM)和/或双端口存储器电路)中。接着，通过使用寻址电路(其通常包括递增计数器308-1和308-2以及地址重映射表电路310)来完成存储器电路306的寻址。
在图7中，可以更加详细地示出小波电路302-1至302-R(标记为302)。如图所示，输入信号XIN施加到解多路复用器408，并且解多路复用的信号施加到合适的样本缓冲器410-1至410-K。样本缓冲器410-1至410-K可以具有多个抽头，以保持公共的输入样本，并且样本缓冲器的数目(例如K)通常与它在序列中的位置对应。通常地，样本缓冲器的数目(例如K)可以是2level-1。例如，对于五级(level)树，序列中的第四小波电路(例如302-4)可以具有8个样本缓冲器(例如410-1至410-8)。接着，来自样本缓冲器410-1至410-K的输出可以进行多路复用(通过多路复用器414)并施加到电路416和418。对于这一级，乘积累加(MAC)电路416可以操作为滤波器，能够实现滤波器202和206的功能。这可以被实现，因为系数电路能够向MAC电路416施加(通过多路复用器406)H(z)滤波器系数(来自系数发生器402)和G(z)滤波器系数(来自系数发生器404)。当不需要(即通过MAC电路416)滤波时，旁路延迟电路418可以将样本(以所施加的延迟)提供到下游。由多路复用器420(其本身由旁路使能电路304内的旁路使能表412来控制)来实现过滤(来自MAC电路416)或旁路(来自旁路延迟电路418)的选择。
在图8中，示出了用于电路300的小波树(标示为300-A)的示例。电路300-A具有完全小波树的外表，意味着存在合适的数据“对齐”，但是电路300-A为不完全小波树(具有与图5中所示的小波树相同的配置)。如图所示，旁路延迟电路418(标示为BYP)用于替代缺少的分支。因此，电路300可以被编程，以适应换能器102(例如棒)的多种配置。
虽然已经通过参考某些优选实施例这样描述了本发明，但是应注意，所公开的实施例是说明性的，而不是在本质上进行限制，并且在前述的公开中考虑宽范围的变化、修改、改变和替换，并且在一些实例中，可以利用本发明的一些特征而不对应地利用其它特征。因此，恰当的是，宽泛地并且与本发明的范围一致地解释所附的权利要求。

Claims (15)

1.一种装置，包括：
解多路复用器，其被配置为接收输入信号；
多个样本缓冲器，其中每个样本缓冲器都耦合至所述解多路复用器；
第一多路复用器，其耦合至所述样本缓冲器中的每一个；
滤波器，其耦合至所述第一多路复用器；
旁路延迟电路，其耦合至所述第一多路复用器；以及
第二多路复用器，其耦合至所述滤波器和所述旁路延迟电路。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述滤波器进一步包括：
乘积累加电路，即MAC电路，其耦合在所述第一多路复用器和所述第二多路复用器之间；以及
系数电路，其耦合至所述MAC电路。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述系数电路进一步包括：
第一系数发生器；
第二系数发生器；以及
第三多路复用器，其耦合至所述第一系数发生器和所述第二系数发生器以及所述MAC电路。
4.根据权利要求3所述的装置，其中该装置进一步包括旁路使能表，其被配置为控制所述第二多路复用器。
5.一种装置，包括：
输入电路；
压缩电路，其具有多个小波变换电路，其中每个小波变换电路包括：
寻址电路；
旁路使能电路，其具有旁路使能表；
存储器电路，其耦合至所述寻址电路；
多个小波电路，它们彼此串联耦合成一序列，其中所述序列的第一个小波电路耦合至所述输入电路，并且其中所述序列的最后一个小波电路耦合至所述存储器电路，并且其中每个小波使能电路包括：
解多路复用器；
多个样本缓冲器，其中每个样本缓冲器都耦合至所述解多路复用器；
第一多路复用器，其耦合至所述样本缓冲器中的每一个；
滤波器，其耦合至所述第一多路复用器；
旁路延迟电路，其耦合至所述第一多路复用器；以及
第二多路复用器，其耦合至所述滤波器、所述旁路延迟电路和所述旁路使能电路，其中所述第二多路复用器被配置为由所述旁路使能表来控制；以及
输出电路，其耦合至所述存储器电路。
6.根据权利要求5所述的装置，其中所述滤波器进一步包括：
MAC电路，其耦合在所述第一多路复用器和所述第二多路复用器之间；以及
系数电路，其耦合至所述MAC电路。
7.根据权利要求6所述的装置，其中所述系数电路进一步包括：
第一系数发生器；
第二系数发生器；以及
第三多路复用器，其耦合至所述第一系数发生器和所述第二系数发生器以及所述MAC电路。
8.根据权利要求7所述的装置，其中所述序列中的每个位置对应于小波树的多个级中的至少一级，并且其中每个小波电路中的样本缓冲器的数目对应于其在小波树中的级。
9.根据权利要求8所述的装置，其中所述寻址电路进一步包括：
第一递增计数器，其耦合至所述存储器电路；
地址重映射表电路，其耦合至所述存储器电路；以及
第二递增计数器，其耦合至所述地址重映射表电路。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述输出电路进一步包括量化电路。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述输入电路进一步包括：
模拟前端，即AFE，其具有多个通道；
离散余弦变换电路，即DCT电路，其耦合至每个通道并且耦合至所述压缩电路。
12.根据权利要求11所述的装置，其中所述输入电路进一步包括超声棒，其耦合至所述AFE，并且其中所述旁路使能表对应于所述超声棒。
13.一种方法，包括：
接收来自超声棒中的换能器的图像信号；
对所述图像信号进行数字化，从而生成数字化的图像信号；
利用具有多个级的小波树对数字化的图像信号进行压缩，从而生成压缩信号，其中所述小波树的配置与所述超声棒对应，并且其中在每一级通过以下步骤执行处理：
将其输入信号进行解多路复用，以生成解多路复用的输入信号；
将所述解多路复用的输入信号施加至多个样本缓冲器中的至少一个，其中样本缓冲器的数目对应于它的级；
对来自所述样本缓冲器的输出进行多路复用，以生成多路复用的输出信号；
对所述多路复用的输出信号进行滤波，以生成滤波后的信号；
对所述多路复用的输出信号进行延迟，以生成延迟信号；以及
基于所述小波树的配置在所述滤波后的信号和所述延迟信号中进行选择；以及
对所述压缩信号进行量化。
14.根据权利要求13所述的方法，其中滤波步骤进一步包括：
选择多组系数中的至少一组系数；以及
利用选定的该组系数对所述多路复用的输出信号执行乘积累加操作，以生成所述滤波后的信号。
15.根据权利要求14所述的方法，其中该方法进一步包括在压缩步骤之前对数字化的图像信号应用DCT。
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