FR3045165A1 - METHOD AND SYSTEM ON ULTRASOUND IMAGING CHIP - Google Patents

METHOD AND SYSTEM ON ULTRASOUND IMAGING CHIP Download PDF

Info

Publication number
FR3045165A1
FR3045165A1 FR1562213A FR1562213A FR3045165A1 FR 3045165 A1 FR3045165 A1 FR 3045165A1 FR 1562213 A FR1562213 A FR 1562213A FR 1562213 A FR1562213 A FR 1562213A FR 3045165 A1 FR3045165 A1 FR 3045165A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
image
module
unit
flight time
signals
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1562213A
Other languages
French (fr)
Other versions
FR3045165B1 (en
Inventor
Julien Albertini
Martin Vincent Saint
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to FR1562213A priority Critical patent/FR3045165B1/en
Publication of FR3045165A1 publication Critical patent/FR3045165A1/en
Application granted granted Critical
Publication of FR3045165B1 publication Critical patent/FR3045165B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52085Details related to the ultrasound signal acquisition, e.g. scan sequences
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/06Visualisation of the interior, e.g. acoustic microscopy
    • G01N29/0654Imaging
    • G01N29/069Defect imaging, localisation and sizing using, e.g. time of flight diffraction [TOFD], synthetic aperture focusing technique [SAFT], Amplituden-Laufzeit-Ortskurven [ALOK] technique
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/07Analysing solids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/04Analysing solids
    • G01N29/11Analysing solids by measuring attenuation of acoustic waves
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/26Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor
    • G01N29/262Arrangements for orientation or scanning by relative movement of the head and the sensor by electronic orientation or focusing, e.g. with phased arrays
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • G01S15/8997Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques using synthetic aperture techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/52Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00
    • G01S7/52017Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S15/00 particularly adapted to short-range imaging
    • G01S7/52023Details of receivers
    • G01S7/52025Details of receivers for pulse systems
    • G01S7/52026Extracting wanted echo signals
    • G01S7/52028Extracting wanted echo signals using digital techniques
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/011Velocity or travel time
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/01Indexing codes associated with the measuring variable
    • G01N2291/015Attenuation, scattering

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

L'invention porte sur un système sur puce (1) d'imagerie par ultrasons, comprenant : - une unité d'acquisition (2) configurée, pour chaque émission d'une pluralité d'émissions successives, acquérir les signaux reçus par des transducteurs en tant qu'échos de l'émission considérée ; - un séquenceur d'ordres (10) configuré pour ordonner à un module (8) de calcul de temps de vol et à un module (9) d'élaboration d'images de reconstruire une image d'une zone imagée en procédant de manière itérative pour chaque émission de ladite pluralité d'émissions successives : ▪ au calcul, pour chaque point (P) de l'image et pour chaque transducteur, au temps de vol correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant le transducteur ; ▪ au calcul d'une image intermédiaire par sommation, en chaque point de l'image, de l'amplitude du signal reçu par chaque transducteur à l'instant correspondant au temps de vol calculé ; ▪ à la sommation de l'image intermédiaire calculée à une image cumulée de l'itération précédente pour former une image cumulée de l'itération.The invention relates to a system-on-chip (1) for ultrasound imaging, comprising: - an acquisition unit (2) configured, for each transmission of a plurality of successive transmissions, to acquire the signals received by transducers as echoes of the program in question; an order sequencer (10) configured to order a flight time calculation module (8) and an image generation module (9) to reconstruct an image of an image zone by proceeding in a manner iterative for each transmission of said plurality of successive transmissions: ▪ calculating, for each point (P) of the image and for each transducer, the flight time corresponding to the signal path of the transmission passing through the point and reaching the transducer; ▪ calculating an intermediate image by summing, at each point of the image, the amplitude of the signal received by each transducer at the instant corresponding to the calculated flight time; Summing the calculated intermediate image to a cumulative image of the previous iteration to form a cumulative image of the iteration.

Description

PROCÉDÉ ET SYSTÈME SUR PUCE D'IMAGERIE PAR ULTRASONSMETHOD AND SYSTEM ON ULTRASONIC IMAGING CHIP

DESCRIPTIONDESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUETECHNICAL AREA

Le domaine de l'invention est celui de l'imagerie par ultrasons applicable à l'essai non destructif de pièces ou d'installations industrielles pour y détecter la présence d'éventuels défauts, les localiser et les dimensionner, ainsi qu'à tout type d'imagerie échographique ultrasonore, notamment dans le domaine médical pour l'inspection de zones d'intérêt dans le corps humain ou animal. L'invention concerne plus particulièrement un système sur puce d'imagerie par ultrasons permettant d'imager l'intérieur d'un objet au moyen d'une sonde multiéléments et d'une technique de focalisation synthétique.The field of the invention is that of ultrasound imaging applicable to the non-destructive testing of parts or industrial installations to detect the presence of possible defects, to locate and size them, as well as to any type ultrasonic ultrasound imaging, especially in the medical field for the inspection of areas of interest in the human or animal body. The invention more particularly relates to an ultrasound imaging on-chip system for imaging the interior of an object using a multi-element probe and a synthetic focusing technique.

ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE L'essai non destructif a pour but de détecter et de caractériser d'éventuels défauts présents dans des pièces mécaniques.STATE OF THE PRIOR ART The purpose of the non-destructive test is to detect and characterize any defects present in mechanical parts.

Les techniques ultrasonores actuelles utilisent des capteurs multiéléments associés à des chaînes d'instrumentation et d'acquisition de données. Compte tenu de la masse de données à traiter, l'analyse de ces dernières est généralement effectuée hors ligne.Current ultrasound techniques use phased array sensors associated with instrumentation and data acquisition chains. Given the amount of data to be processed, the analysis of these data is generally performed offline.

Par ailleurs, les algorithmes de calculs des méthodes d'imageries basées sur la focalisation synthétique, par exemple de type focalisation en tous points (TFM pour « Total Focusing Method »), nécessitent de réaliser de nombreuses opérations sur un grand volume de données. Ceci implique des temps de calculs important, imposant un traitement en différé.Moreover, the algorithms for calculating imaging methods based on synthetic focusing, for example of the "Total Focusing Method" (TFM) type, require numerous operations on a large volume of data. This implies significant computation times, requiring a delayed processing.

Or les contraintes industrielles de caractérisation de pièces mécaniques in situ imposent de réaliser la reconstruction d'images lors de la mesure. Il faut alors être en mesure de traiter en temps réel (avec une cadence d'image élevée et une latence faible entre l'acquisition des signaux et la mise à disposition de l'image) de grandes quantités de données (qui résultent du grand nombre d'éléments du capteur, de la grande profondeur d'inspection et de la résolution d'image importante).However, the industrial constraints of characterization of mechanical parts in situ make it necessary to carry out the reconstruction of images during the measurement. It is then necessary to be able to process in real time (with a high frame rate and a low latency between the acquisition of the signals and the provision of the image) large amounts of data (which result from the large number of sensor elements, large depth of inspection and significant image resolution).

On cherche ainsi à embarquer dans l'appareil de mesure toute l'architecture d'acquisition et de traitement des données des capteurs. Or à ce jour, il n'existe à la connaissance des inventeurs aucune implémentation complètement intégrée, de l'acquisition des signaux jusqu'à la génération des images de l'intérieur de la pièce inspectée, qui soit compatible avec un appareil portable à faible consommation.In this way, it is sought to embark on the measuring apparatus all the data acquisition and processing architecture of the sensors. However, to date, there is to the knowledge of the inventors no fully integrated implementation, from the acquisition of signals to the generation of images of the interior of the inspected part, which is compatible with a low-wattage device. consumption.

On connaît ainsi de l'article de Jorge F. Cruza, Jorge Camacho, José M. Moreno et Carlos Fritsch intitulé « Ultrafast hardware-based focal law calculator for automatic focusing », NDT&E International 74 (2015) 1-7, une implémentation matérielle intégrant au sein d'un circuit dédié la réalisation de certains calculs avec la fonction d'acquisition des signaux. Ces calculs ne sont plus alors réalisés hors ligne, en différé par un traitement logiciel, mais directement au sein du circuit dédié. Cette solution est cependant incomplète en ce que les calculs considérés sont cantonnés aux seuls calculs des temps de vol.Jorge F. Cruza, Jorge Camacho, José M. Moreno and Carlos Fritsch's article entitled "Ultrafast hardware-based focal law calculator for automatic focusing" (NDT & E International 74 (2015) 1-7, a hardware implementation integrating within a dedicated circuit the realization of certain calculations with the signal acquisition function. These calculations are no longer performed offline, delayed by software processing, but directly within the dedicated circuit. This solution is however incomplete in that the calculations considered are confined to the calculations of flight times.

EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention vise à répondre au besoin d'un système matériel permettant de réaliser l'ensemble de la chaîne algorithmique d'une focalisation synthétique, de l'acquisition des signaux jusqu'à la génération des images. Elle vise également à permettre d'imager en temps réel l'intérieur d'une pièce quel qu'en soit le profil, notamment une pièce de surface complexe non connue a priori. A cet effet, l'invention propose un système sur puce d'imagerie par ultrasons d'une région d'intérêt d'un objet, comprenant : - une unité d'acquisition de signaux ultrasonores depuis une sonde comprenant une pluralité de transducteurs ultrasonores, l'unité d'acquisition étant configurée pour acquérir les signaux reçus par des transducteurs en tant qu'échos d'une séquence d'émissions successives d'un signal ultrasonore par au moins un transducteur de la sonde; - une unité de traitement des signaux ultrasonores acquis, qui comporte : o un module de calcul de temps de vol ; o un module d'élaboration d'images ; et o un séquenceur d'ordres configuré pour ordonner au module de calcul de temps de vol et au module d'élaboration d'images de reconstruire une image d'une zone imagée en procédant de manière itérative pour chaque émission de ladite séquence d'émissions successives : au calcul, par le module de calcul de temps de vol, pour l'émission considérée, pour chaque point de l'image et pour au moins un transducteur, d'un temps de vol correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant l'au moins un transducteur ; au calcul, par le module d'élaboration d'images, d'une image intermédiaire par sommation, en chaque point de l'image, de l'amplitude du signal reçu par l'au moins un transducteur à l'instant correspondant au temps de vol calculé par le module de calcul de temps de vol correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant l'au moins un transducteur ; et lorsqu'il existe une image cumulée d'une itération précédente, à la sommation, par le module d'élaboration d'images, de l'image intermédiaire calculée à l'image cumulée de l'itération précédente pour former une image cumulée de l'itération.DISCLOSURE OF THE INVENTION The invention aims to respond to the need for a hardware system for performing the entire algorithmic chain of a synthetic focus, from the acquisition of signals to the generation of images. It also aims to allow to image in real time the interior of a room whatever the profile, including a piece of complex surface not known a priori. For this purpose, the invention proposes an ultrasonic imaging on-chip system of a region of interest of an object, comprising: a unit for acquiring ultrasonic signals from a probe comprising a plurality of ultrasonic transducers, the acquisition unit being configured to acquire the signals received by transducers as echoes of a sequence of successive transmissions of an ultrasound signal by at least one transducer of the probe; a unit for processing the acquired ultrasonic signals, which comprises: a module for calculating the time of flight; o an image development module; and o an order sequencer configured to instruct the time of flight calculation module and the image generation module to reconstruct an image of an imaged area by iteratively proceeding for each transmission of said program sequence. successive: calculating, by the flight time calculation module, for the transmission considered, for each point of the image and for at least one transducer, a flight time corresponding to the course of the signal of the emission passing through the point and reaching the at least one transducer; calculating, by the image forming module, an intermediate image by summation, at each point of the image, of the amplitude of the signal received by the at least one transducer at the instant corresponding to the time flight calculated by the flight time calculation module corresponding to the signal path of the emission passing through the point and reaching the at least one transducer; and when there is a cumulative image of a preceding iteration, at the summation, by the image processing module, of the intermediate image computed with the cumulative image of the preceding iteration to form a cumulative image of iteration.

Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce système sur puce sont les suivants : - le système sur puce permet l'imagerie d'une région d'intérêt d'un objet séparé de la sonde par l'intermédiaire d'un milieu couplant, l'unité de traitement comporte en outre un module de détermination d'interface, et le séquenceur d'ordres est configuré pour : o ordonner au module de calcul de temps de vol et au module d'élaboration d'images de reconstruire une image de la zone imagée avec prise en considération par le module de calcul de temps de vol d'une propagation du signal ultrasonore dans le seul milieu couplant, l'image cumulée de la dernière itération formée par le module d'élaboration d'images constituant une image de surface ; o ordonner au module de détermination d'interface de déterminer, à partir de l'image de surface, une interface entre le milieu couplant et l'objet ; o ordonner au module de calcul de temps de vol et au module d'élaboration d'images de reconstruire une image de la zone imagée avec prise en considération par le module de calcul de temps de vol de l'interface déterminée par le module de détermination d'interface, l'image cumulée de la dernière itération formée par le module d'élaboration d'images constituant une image de la région d'intérêt de l'objet ; - le module de détermination d'interface comprend une unité d'analyse d'image de surface configurée pour déterminer un profil brut de la surface de l'objet et une unité de filtrage programmable du profil brut ; - le module de détermination d'interface est embarqué dans un microprocesseur programmable ; - le module de calcul de temps de vol comprend une unité de calcul de temps de vol et un interpolateur configuré pour déterminer des temps de vol interpolés à partir des temps de vol calculés par l'unité de calcul de temps de vol ; - il comprend en outre une unité d'écriture pour transférer les signaux acquis par l'unité d'acquisition vers une unité de mémoire, l'unité d'écriture étant configurée pour entrelacer, pour chaque groupe d'une pluralité de groupes de transducteurs, les signaux acquis par les transducteurs du groupe et pour transférer les signaux entrelacés du groupe vers l'unité de mémoire ; - il comprend en outre une unité de lecture pour lire les signaux stockés dans l'unité de mémoire et une unité de filtrage des signaux lus par l'unité de lecture, l'unité de lecture étant configurée pour désentrelacer les signaux de chacun des groupes et l'unité de filtrage étant configurée pour filtrer les signaux de chacun des groupes en parallèle ; - l'unité de filtrage est configurée pour mettre en oeuvre un filtrage passe-haut des signaux lus par l'unité de lecture, pour mettre en oeuvre une interpolation des signaux lus par l'unité de lecture, pour mettre en œuvre un calcul de la transformée de Hilbert des signaux lus par l'unité de lecture. L'invention porte également sur le procédé mis en œuvre par un tel système sur puce.Some preferred but non-limiting aspects of this system-on-a-chip are the following: the system-on-a-chip allows the imaging of a region of interest of an object separated from the probe by means of a coupling medium, the processing unit further comprises an interface determination module, and the command sequencer is configured to: o order the flight time calculation module and the image generation module to reconstruct an image of the imaged zone with consideration by the flight time calculation module of a propagation of the ultrasonic signal in the single coupling medium, the cumulative image of the last iteration formed by the image forming module constituting an image of area ; ordering the interface determination module to determine, from the surface image, an interface between the coupling medium and the object; o order the time of flight calculation module and the image development module to reconstruct an image of the imaged zone with consideration by the flight time calculation module of the interface determined by the determination module interface, the cumulative image of the last iteration formed by the image processing module constituting an image of the region of interest of the object; the interface determination module comprises a surface image analysis unit configured to determine a raw profile of the surface of the object and a programmable filtering unit of the raw profile; the interface determination module is embedded in a programmable microprocessor; the flight time calculation module comprises a flight time calculation unit and an interpolator configured to determine interpolated flight times from the flight times calculated by the flight time calculation unit; it further comprises a writing unit for transferring the signals acquired by the acquisition unit to a memory unit, the writing unit being configured to interleave, for each group of a plurality of groups of transducers , the signals acquired by the transducers of the group and for transferring the intertwined signals from the group to the memory unit; it further comprises a reading unit for reading the signals stored in the memory unit and a unit for filtering the signals read by the reading unit, the reading unit being configured to deinterlace the signals of each of the groups; and the filtering unit being configured to filter the signals of each of the groups in parallel; the filter unit is configured to implement a high-pass filtering of the signals read by the reading unit, to implement an interpolation of the signals read by the reading unit, to implement a calculation of the Hilbert transform of the signals read by the reading unit. The invention also relates to the method implemented by such a system-on-a-chip.

BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - les figures la et lb représentent deux méthodes d'imagerie par ultrasons mettant en œuvre une focalisation synthétique ; - la figure 2 est un schéma d'un système sur puce conforme à l'invention ; - la figure 3a illustre les différentes opérations pouvant être mises en œuvre par le système sur puce selon l'invention ; - les figures 3b et 3c illustrent les différents types de reconstruction d'image réalisées lors de la mise en œuvre des opérations illustrées en figure 3a ; - les figures 4a et 4b sont des schémas représentant un module de calcul de temps de vol et un module d'élaboration d'images d'un système sur puce selon l'invention, en fonction du type de construction d'image réalisée lors de la mise en œuvre des opérations illustrées en figure 3a.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Other aspects, objects, advantages and characteristics of the invention will appear better on reading the following detailed description of preferred embodiments thereof, given by way of non-limiting example, and made in reference to the accompanying drawings in which: - Figures la and lb represent two ultrasonic imaging methods using a synthetic focus; FIG. 2 is a diagram of a system-on-a-chip according to the invention; FIG. 3a illustrates the various operations that can be implemented by the on-chip system according to the invention; FIGS. 3b and 3c illustrate the different types of image reconstruction performed during the implementation of the operations illustrated in FIG. 3a; FIGS. 4a and 4b are diagrams representing a time-of-flight calculation module and an image-building module of a system-on-a-chip according to the invention, as a function of the type of image construction performed during implementing the operations illustrated in Figure 3a.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERSDETAILED PRESENTATION OF PARTICULAR EMBODIMENTS

Dans le domaine de l'essai non destructif par ultrasons, on a recours à une sonde multiéléments qui comprend une pluralité de transducteurs ultrasonores disposés en réseau, par exemple linéairement ou matriciellement. Les transducteurs sont conçus pour émettre des ondes ultrasonores focalisées ou non. Les transducteurs sont par ailleurs conçus pour détecter des échos des ondes ultrasonores se réfléchissant sur et dans l'objet.In the field of non-destructive ultrasonic testing, a phased array probe is used which includes a plurality of ultrasonic transducers arranged in array, for example linearly or matrixically. The transducers are designed to emit focused or non-focused ultrasound waves. The transducers are also designed to detect echoes of ultrasonic waves reflected on and in the object.

La sonde multiéléments peut être au contact direct de l'objet. Afin d'optimiser le contrôle au contact d'une pièce de géométrie complexe, on peut avoir recours à une sonde conformable qui épouse la forme de la pièce. L'invention s'étend en outre avantageusement à l'imagerie d'une région d'intérêt d'un objet séparé de la sonde par l'intermédiaire d'un milieu couplant, tel que de l'eau. C'est le cas notamment lorsque l'on réalise une imagerie en immersion pour laquelle l'objet et la sonde sont plongés dans un fluide, souvent l'eau, qui sert de milieu couplant. C'est le cas également lorsque la conformabilité avec la surface de la pièce est obtenue au moyen d'une membrane flexible remplie d'un fluide et interposée entre la sonde et l'objet.The phased array probe can be in direct contact with the object. In order to optimize the control in contact with a piece of complex geometry, it is possible to use a conformable probe that matches the shape of the part. The invention also advantageously extends to the imaging of a region of interest of an object separated from the probe by means of a coupling medium, such as water. This is particularly the case when immersion imaging is carried out for which the object and the probe are immersed in a fluid, often water, which serves as a coupling medium. This is also the case when the conformability with the surface of the part is obtained by means of a flexible membrane filled with a fluid and interposed between the probe and the object.

Une focalisation synthétique consiste à sommer de façon cohérente les signaux reçus par les transducteurs pour observer des maxima d'amplitude à l'endroit où sont effectivement localisés les défauts à l'origine des échos détectés.A synthetic focus is to coherently sum the signals received by the transducers to observe amplitude maxima at the location where the defects causing the detected echoes are actually located.

On connaît notamment une méthode d'acquisition FMC (« Full Matrix Capture ») qui consiste à émettre successivement par Ne transducteurs une onde ultrasonore sphérique dans la pièce à imager, et à enregistrer dans Nr transducteurs les échos provenant de la propagation des ondes émises dans la pièce. La méthode aboutit ainsi à la formation de Ne*Nr signaux élémentaires Sij(t) avec 1 < i < Ne et 1 < j <Nr .In particular, a FMC ("Full Matrix Capture") acquisition method is known which consists in emitting, in succession, transducers a spherical ultrasonic wave in the part to be imaged, and in recording in Nr transducers the echoes originating from the propagation of the waves emitted in the room. The method thus leads to the formation of Ne * Nr elementary signals Sij (t) with 1 <i <Ne and 1 <j <Nr.

Une méthode de reconstruction par focalisation en tous points FTP consiste alors à sommer de façon cohérente les signaux élémentaires reçus. La cohérence des signaux est déterminée à partir des durées de parcours théoriques, dites temps de vol, des ondes ultrasonores se propageant dans la pièce entre un transducteur émetteur et un transducteur récepteur donnés et passant par un point considéré. Cette méthode est illustrée sur la figure la, où l'on retrouve la présence d'un milieu couplant Mc entre la sonde S et l'objet O.A method of reconstruction by focusing in all FTP points then consists of coherently summing the received elementary signals. The coherence of the signals is determined from the theoretical travel times, called flight times, ultrasonic waves propagating in the room between a given transmitter transducer and a receiving transducer and passing through a point considered. This method is illustrated in FIG. 1a, where the presence of a medium coupling Mc between the probe S and the object O is found.

La méthode de reconstruction FTP comprend ainsi pour chaque point P de la zone de reconstruction Z, et pour chaque couple émetteur-récepteur i-j, le calcul du temps de vol théorique, Τ^{Ρ) correspondant au parcours entre l'émetteur i et le récepteur j passant par le point P, soit rf + rf avec les notations de la figure la.The FTP reconstruction method thus includes for each point P of the reconstruction zone Z, and for each transceiver pair ij, the calculation of the theoretical flight time, Τ ^ {Ρ) corresponding to the path between the transmitter i and the receiver j passing through the point P, ie rf + rf with the notations of Figure la.

1 J1 J

Puis, pour chaque point P de la zone Z, on procède à la sommation des amplitudes extraites des signaux S^ij aux temps t = TjJ{p)l ce qui peut s'écrireThen, for each point P of the zone Z, we proceed to the summation of the amplitudes extracted from the signals S ^ ij at times t = TjJ (p) l which can be written

, La focalisation peut être réalisée en considérant plusieurs modes de reconstruction qui sont caractérisés par différents types de trajet (direct, échos de coin, échos indirects,...) et plusieurs modes de propagation des ondes (longitudinales ou transversales).The focus can be realized by considering several modes of reconstruction which are characterized by different types of path (direct, echoes of corner, indirect echoes, ...) and several wave propagation modes (longitudinal or transverse).

Une autre méthode d'imagerie dite PWI (pour « Plane Wave Imaging ») consiste à procéder à L émissions successives d'une onde ultrasonore plane présentant L angles d'émission successifs, chacune de ces émissions étant réalisée simultanément par Ne transducteurs, et à enregistrer dans Nr transducteurs les échos provenant de la propagation des ondes émises dans la pièce.Another imaging method known as PWI (for "Plane Wave Imaging") consists in carrying out successive emissions of a plane ultrasonic wave having L successive emission angles, each of these emissions being carried out simultaneously by transducers, and record in Nr transducers echoes from the propagation of waves emitted in the room.

La méthode de reconstruction est illustrée sur la figure lb. Elle comprend pour chaque point P, et pour chaque émission q d'une onde plane, le calcul du temps de vol théorique, Tcorrespondant au parcours de l'onde plane q entre la sonde et le récepteur j passant par le point P, soit Tp + TP avec les notations de la figure lb. Puis, pour chaque point P de la zone Z, on procède à la sommation des amplitudes extraites des signaux Sq,{t) aux temps t=Tp + TP, ce qui peut s'écrireThe reconstruction method is illustrated in FIG. For each point P, and for each emission q of a plane wave, it comprises the calculation of the theoretical flight time, Tcorresponding to the course of the plane wave q between the probe and the receiver passing through the point P, ie Tp + TP with the notations of Figure lb. Then, for each point P of the zone Z, the amplitudes extracted from the signals Sq, {t) are summed at times t = Tp + TP, which can be written as

L'invention porte sur un système sur puce d'imagerie par ultrasons d'une région d'intérêt d'un objet. L'objet est par exemple une pièce mécanique que l'on souhaite inspecter par essai non destructif ou bien, dans le contexte médical, une partie de corps humain ou animal que l'on souhaite contrôler de manière non invasive.The invention relates to a system-on-chip ultrasound imaging of a region of interest of an object. The object is, for example, a mechanical part that one wishes to inspect by non-destructive testing or, in the medical context, a part of human or animal body that one wishes to control non-invasively.

Le système sur puce peut être un circuit dédié de type ASIC («Application Spécifie Integrated Circuit») ou un circuit logique programmable PLD (« Programmable Logic Device), par exemple un FPGA (« Field-Programmable Gâte Array »), convenablement configuré pour implémenter en son sein une méthode d'imagerie temps réel à partir de signaux ultrasonores issus d'une sonde multiéléments.The system-on-a-chip may be a dedicated ASIC-type circuit ("Application Specifies Integrated Circuit") or a Programmable Logic Device (PLD), for example an FPGA (Field-Programmable Gate Array), suitably configured to implement a real-time imaging method based on ultrasound signals from a multi-element probe.

Cette implémentation permet de réaliser l'ensemble de la chaîne algorithmique d'une focalisation synthétique, de l'acquisition des signaux jusqu'à la génération des images, avec le cas échéant un prétraitement des signaux et une détection du profil de la pièce.This implementation makes it possible to carry out the entire algorithmic chain of a synthetic focus, from the acquisition of the signals until the generation of the images, with, if necessary, preprocessing of the signals and detection of the profile of the part.

En référence à la figure 2, le système sur puce 1 comprend une unité d'acquisition 2 de signaux ultrasonores. L'unité d'acquisition 2 est configurée pour acquérir les signaux reçus par un ensemble de transducteurs de la sonde en tant qu'échos d'une séquence d'émissions successives d'un signal ultrasonore par au moins un transducteur de la sonde.With reference to FIG. 2, the system-on-a-chip 1 comprises an acquisition unit 2 for ultrasonic signals. The acquisition unit 2 is configured to acquire the signals received by a set of transducers of the probe as echoes of a sequence of successive transmissions of an ultrasound signal by at least one transducer of the probe.

Le signal ultrasonore émis peut être une onde sphérique émise par un transducteur dans le cadre de la reconstruction FTP, les émissions successives de la séquence étant réalisées par différents transducteurs. Il peut également s'agir d'une onde plane émise par un ensemble de transducteurs dans le cadre de la reconstruction PWI, les émissions successives de la séquence étant réalisées avec différents angles d'émission.The ultrasonic signal emitted may be a spherical wave emitted by a transducer in the context of the FTP reconstruction, the successive transmissions of the sequence being carried out by different transducers. It may also be a plane wave emitted by a set of transducers as part of the PWI reconstruction, the successive transmissions of the sequence being made with different emission angles.

On note Nr le nombre de transducteurs dont les signaux reçus sont acquis pour chacune des émissions successives. Dans un exemple de réalisation, Nr=64. Avec une fréquence d'échantillonnage de 50 Mhz, le système sur puce 1 reçoit, pour chacune des émissions successives, un flux de données présentant un débit pic de 6,4 Go/s en provenance de la sonde. L'unité d'acquisition peut notamment prendre la forme d'une pluralité de mémoires tampon 2, chacune associée à l'un des Nr transducteurs en réception.Nr is the number of transducers whose signals received are acquired for each of the successive transmissions. In an exemplary embodiment, Nr = 64. With a sampling frequency of 50 Mhz, the system-on-chip 1 receives, for each of the successive transmissions, a stream of data having a peak rate of 6.4 Gb / s coming from the probe. The acquisition unit may in particular take the form of a plurality of buffer memories 2, each associated with one of the Nr receiving transducers.

Comme représenté sur la figure 2, les données des signaux acquis qui sont préalablement stockées dans les mémoires tampon 2 peuvent être transférées vers une unité de mémoire 4 au moyen d'une unité d'écriture 3 et lues depuis l'unité de mémoire 4 au moyen d'une unité de lecture 5. L'unité de mémoire 4 est par exemple une mémoire volatile de type SDRAM dont la vitesse d'écriture, par exemple de 800 Mo/s, est inférieure à la vitesse du flux en provenance de la sonde. Il s'agit par exemple d'une mémoire de type DDR (pour « Double Data Rate »). Les données des signaux acquis lues de l'unité de mémoire 4 par l'intermédiaire de l'unité de lecture 5 peuvent être soumis à un ensemble de prétraitements au sein d'une unité de prétraitement 6 avant d'être enregistrées dans une pluralité de mémoires tampon 7, chacune associée à l'un des Nr transducteurs en réception.As shown in FIG. 2, the data of the acquired signals that are previously stored in the buffer memories 2 can be transferred to a memory unit 4 by means of a write unit 3 and read from the memory unit 4 to the memory unit 4. The memory unit 4 is, for example, a volatile memory of the SDRAM type whose writing speed, for example 800 MB / s, is less than the speed of the stream coming from the source. probe. This is for example a memory type DDR (for "Double Data Rate"). The data of the acquired signals read from the memory unit 4 via the reading unit 5 can be subjected to a set of pre-treatments within a preprocessing unit 6 before being recorded in a plurality of buffers 7, each associated with one of the Nr receiving transducers.

Dans un mode de réalisation possible, l'unité d'écriture 3 est configurée pour optimiser le stockage dans la mémoire 4 des données des signaux acquis afin d'autoriser la mise en oeuvre d'un parallélisme lors de leur relecture et d'ainsi minimiser la latence. L'unité d'écriture est pour ce faire configurée pour entrelacer les données des signaux acquis d'un groupe de plusieurs transducteurs en réception pour former des paquets de données entrelacées à stocker dans la mémoire 4. On peut par exemple considérer Ns=8 groupes de transducteurs. L'entrelacement des données permet d'exploiter la bande passante de la mémoire 4 en écriture (par exemple de 0,8 Go/s) tout en conservant une fréquence d'horloge élevée (par exemple de de lOOMhz).In one possible embodiment, the write unit 3 is configured to optimize the storage in the memory 4 of the data of the acquired signals in order to allow the implementation of a parallelism during their readback and thus to minimize latency. For this purpose, the writing unit is configured to interleave the data of the acquired signals of a group of several receiving transducers to form interleaved data packets to be stored in the memory 4. For example, Ns = 8 groups can be considered. transducers. The interleaving of the data makes it possible to exploit the bandwidth of the memory 4 in writing (for example of 0.8 Gb / s) while maintaining a high clock frequency (for example of 10 ohmz).

Dans un mode de réalisation possible, le prétraitement des signaux est directement intégré dans le flux de relecture. L'unité de lecture 5 est pour ce faire configurée pour désentrelacer les données, et un filtrage peut être réalisé en parallèle au moyen de Ns filtres 6, chacun apte à traiter les données des transducteurs d'un groupe. Le filtrage peut notamment comprendre un filtrage passe-haut, par exemple au moyen d'un filtre à réponse impulsionnelle infinie IIR, visant à supprimer le bruit basse fréquence. Le filtrage peut s'accompagner d'un sur-échantillonnage au moyen d'un filtre d'interpolation, par exemple à réponse impulsionnelle finie FIR des données permettant d'améliorer le rapport signal sur bruit des images finales et donc le niveau de détection des défauts. L'interpolation permet par exemple de passer de 2048 à 4096 échantillons.In a possible embodiment, the preprocessing of the signals is directly integrated in the replay stream. For this purpose, the reading unit 5 is configured to deinterlace the data, and filtering can be performed in parallel by means of Ns filters 6, each able to process the data of the transducers of a group. The filtering may in particular comprise a high-pass filtering, for example by means of an infinite impulse response filter IIR, aimed at suppressing the low-frequency noise. The filtering may be accompanied by over-sampling by means of an interpolation filter, for example FIR finite impulse response, of the data making it possible to improve the signal-to-noise ratio of the final images and thus the detection level of the images. defaults. The interpolation allows for example to go from 2048 to 4096 samples.

Le filtrage peut également s'accompagner du calcul de la transformée de Hilbert de chacun des signaux acquis afin de pouvoir ultérieurement réaliser une enveloppe des images. Dans un tel cas de figure, lorsque la description suivante fait état de traitement appliqué à un signal acquis, il s'agit en réalité d'un traitement appliqué à la représentation analytique dudit signal où la partie imaginaire correspond à la transformée de Hilbert. De manière similaire, une image reconstruite correspond alors au module du signal analytique. Le calcul de la transformée de Hilbert peut être réalisé au moyen d'un filtre à réponse impulsionnelle finie FIR ce qui permet d'éviter d'avoir à mettre en œuvre une transformée de Fourier rapide et une transformée de Fourier rapide inverse trop coûteuses en termes de ressources.The filtering can also be accompanied by the calculation of the Hilbert transform of each of the acquired signals in order to be able to subsequently make an envelope of the images. In such a case, when the following description refers to processing applied to an acquired signal, it is actually a processing applied to the analytical representation of said signal where the imaginary part corresponds to the Hilbert transform. Similarly, a reconstructed image then corresponds to the module of the analytical signal. The computation of the Hilbert transform can be carried out by means of a finite impulse response filter FIR which makes it possible to avoid having to implement a fast Fourier transform and a fast inverse Fourier transform that are too expensive in terms of of resources.

Le système sur puce 1 selon l'invention comprend par ailleurs une unité de traitement des signaux ultrasonores acquis, qui comporte un module de calcul de temps de vol 8, un module d'élaboration d'images 9 et un séquenceur d'ordres 10.The on-chip system 1 according to the invention also comprises an acquired ultrasonic signal processing unit, which comprises a flight time calculation module 8, an image preparation module 9 and an order sequencer 10.

Le séquenceur d'ordres 10 peut être relié à une mémoire 21, par exemple une mémoire volatile de type DDR SDRAM, dans laquelle sont stockées toutes les données calculables avant l'acquisition, ce qui permet d'économiser des ressources de calcul. Peuvent notamment être stockés dans la mémoire 21, les coordonnées des transducteurs de la sonde, les coordonnées des pixels de l'image dans le milieu couplant, les coordonnées des pixels de l'image dans l'objet, des paramètres pour la détermination du profil de surface de l'objet. Ces différents paramètres peuvent notamment être renseignés par l'intermédiaire d'une interface utilisateur logicielle mise en œuvre sur un ordinateur distant apte à dialoguer avec le système sur puce par l'intermédiaire d'un bus de communication, tel qu'un bus PCI express. L'interface utilisateur permet également de visualiser et d'analyser les images reconstruites par le système sur puce selon l'invention.The command sequencer 10 can be connected to a memory 21, for example a volatile memory type DDR SDRAM, in which are stored all the computable data before acquisition, which saves computing resources. Can notably be stored in the memory 21, the coordinates of the transducers of the probe, the coordinates of the pixels of the image in the coupling medium, the coordinates of the pixels of the image in the object, parameters for the determination of the profile surface of the object. These various parameters can in particular be entered via a software user interface implemented on a remote computer able to communicate with the system-on-a-chip via a communication bus, such as an express PCI bus. . The user interface also makes it possible to display and analyze the reconstructed images by the system-on-chip according to the invention.

Le séquenceur d'ordres 10 est configuré pour ordonner au module de calcul de temps de vol 8 et au module d'élaboration d'images 9 de reconstruire une image d'une zone imagée à partir des données des signaux acquis enregistrées dans les Nr mémoires tampon 7.The command sequencer 10 is configured to instruct the flight time calculation module 8 and the image preparation module 9 to reconstruct an image of an imaged zone from the data of the acquired signals recorded in the Nr memories. buffer 7.

Plus particulièrement, le séquenceur d'ordres 10 est configuré pour ordonner au module de calcul de temps de vol 8 et au module d'élaboration d'images 9 de procéder de manière itérative pour chaque émission de la séquence d'émissions successives : au calcul, par le module de calcul de temps de vol 8, pour l'émission considérée, pour chaque point de l'image et pour au moins un transducteur en réception, d'un temps de vol correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant l'au moins un transducteur ; au calcul, par le module d'élaboration d'images 9, d'une image intermédiaire par sommation, en chaque point de l'image, de l'amplitude du signal reçu par l'au moins un transducteur en réception à l'instant associé au temps de vol calculé par le module de calcul de temps de vol 8 correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant l'au moins un transducteur ; et lorsqu'il existe une image cumulée d'une itération précédente, à la sommation, par le module 9 d'élaboration d'images, de l'image intermédiaire calculée à l'image cumulée de l'itération précédente pour former une image cumulée de l'itération. L'image de la zone imagée correspond alors à l'image cumulée de la dernière itération. On comprend qu'en découpant la construction de l'image de la zone imagée en séquence (itération), il est possible de limiter la quantité de données à stocker dans le système sur puce. En particulier, au cours de l'une des itérations, le module de temps de vol ne calcule tout au plus que les temps de vol nécessaires à la formation de l'image intermédiaire correspondante. Une telle réalisation permet de minimiser les ressources nécessaires (calcul, stockage) ainsi que la latence.More particularly, the command sequencer 10 is configured to instruct the flight time calculation module 8 and the image preparation module 9 to proceed iteratively for each transmission of the sequence of successive transmissions: to the computation by the flight time calculation module 8, for the transmission considered, for each point of the image and for at least one receiving transducer, a flight time corresponding to the path of the passing transmission signal. by the point and reaching the at least one transducer; the computation, by the image forming module 9, of an intermediate image by summation, at each point of the image, of the amplitude of the signal received by the at least one receiving transducer at the instant associated with the flight time calculated by the flight time calculation module 8 corresponding to the signal path of the emission passing through the point and reaching the at least one transducer; and when there is a cumulative image of a preceding iteration, at the summation, by the image-forming module 9, of the intermediate image computed with the cumulative image of the preceding iteration to form an accumulated image of iteration. The image of the image area then corresponds to the cumulative image of the last iteration. It is understood that by cutting the construction of the image of the image area in sequence (iteration), it is possible to limit the amount of data to be stored in the system-on-a-chip. In particular, during one of the iterations, the flight time module calculates at most only the flight times necessary for the formation of the corresponding intermediate image. Such an embodiment makes it possible to minimize the necessary resources (calculation, storage) as well as the latency.

Le module de calcul de temps de vol vient en outre avantageusement réutiliser les temps de vol, permettant de limiter les calculs nécessaires. A titre d'exemple, le calcul du temps de vol du transducteur i vers le transducteur) passant par un point P comprend le calcul des temps de propagation rfetrj. Le temps de vol rf peut avantageusement être réutilisé pour évaluer le temps de vol du transducteur i vers le transducteur j+k passant par le point P qui s'écrit en effet rf + Tj+k.The flight time calculation module also advantageously reuses the flight times, making it possible to limit the necessary calculations. For example, the calculation of the flight time of the transducer i to the transducer) passing through a point P comprises the calculation of the propagation times rfetrj. The flight time rf may advantageously be reused to evaluate the flight time of the transducer i to the transducer j + k passing through the point P which is indeed written rf + Tj + k.

Le module de calcul de temps de vol peut en outre avantageusement exploiter le principe de réciprocité selon lequel que pour un couple d'éléments émetteur i-récepteur j, l'amplitude extraite des signaux correspondant pour un point P au temps t = Tij(P) est égale à l'amplitude extraite des signaux 5;i(t)correspondant au point P au temps t = T)j(P) . Par conséquent le module d'élaboration d'images vient multiplier par deux l'amplitude Aj.. lors de la séquence correspondant à l'émetteur i ^7 (pour tout i < j < Nr) et ignorer l'amplitude Aj.. lors de la séquence correspondant à 7^ l'émetteur j (pour tout i<j). Ce principe s'applique pour toutes les couples avec comme indice i* j et permet au final de diviser par presque 2 le nombre de temps de vol à calculer : (n(n+l))/2 au lieu de n2 par exemple.The flight time calculation module can also advantageously exploit the principle of reciprocity according to which, for a pair of i-receiver transmitter elements j, the amplitude extracted from the corresponding signals for a point P at the time t = Tij (P ) is equal to the amplitude extracted from the signals 5; i (t) corresponding to the point P at the time t = T) j (P). Therefore, the image generation module has doubled the amplitude Aj .. during the sequence corresponding to the emitter i ^ 7 (for all i <j <Nr) and ignore the amplitude Aj .. during of the sequence corresponding to 7 ^ the transmitter j (for all i <j). This principle applies for all couples with index i * j and finally allows to divide by almost 2 the number of flight times to calculate: (n (n + 1)) / 2 instead of n2 for example.

Prenant l'exemple d'une acquisition FMC et d'une reconstruction FTP, et en référence à la figure la, le séquenceur d'ordres 10 ordonne au module de calcul de temps de vol 8, pour chaque émission i, de déterminer pour chaque point P de la zone imagée, et en l'absence de mise en oeuvre du principe de réciprocité, pour chaque transducteur j en réception le temps de vol TP + TP = Ti} (P). Avec la mise en oeuvre du principe de réciprocité, ce calcul est réalisé pour chaque transducteur] tel que tout i < j < Nr. On relèvera que ces temps de vol peuvent être calculés en considérant un ou plusieurs types de trajet (direct, échos de coin, échos indirects,...) et un ou plusieurs modes de propagation des ondes (longitudinales ou transversales).Taking the example of a FMC acquisition and an FTP reconstruction, and with reference to FIG. 1a, the command sequencer 10 orders the flight time calculation module 8, for each transmission i, to determine for each point P of the imaged zone, and in the absence of implementation of the principle of reciprocity, for each transducer j receiving the flight time TP + TP = Ti} (P). With the implementation of the principle of reciprocity, this calculation is carried out for each transducer] such that all i <j <Nr It will be noted that these flight times can be calculated by considering one or more types of path (direct, echoes of corner, indirect echoes, ...) and one or more wave propagation modes (longitudinal or transverse).

Le séquenceur d'ordre 10 ordonne ensuite au module de calcul d'images 9 de calculer une image intermédiaire I, correspondant à la sommation cohérente des signaux reçus par les transducteurs en réception pour l'émission considérée. L'image intermédiaire s'écrit ainsi Il{j^)=YljL1Sij(Tij{P)') en l'absence de mise en oeuvre du principe de réciprocité.The order sequencer 10 then orders the image calculation module 9 to calculate an intermediate image I, corresponding to the coherent summation of the signals received by the transducers in reception for the emission in question. The intermediate image is thus written Il {j ^) = YljL1Sij (Tij {P) ') in the absence of implementation of the principle of reciprocity.

Et, lorsqu'il existe une image cumulée d'une itération précédente, c'est-à-dire lorsque i>l, le séquenceur d'ordre 10 ordonne ensuite au module de calcul d'images 9 de réaliser la sommation de l'image intermédiaire calculée I, à l'image cumulée 1,-ide l'itération précédente pour former une image cumulée de l'itération. A l'issue de la dernière itération, l'image souhaitée est obtenue :And, when there is a cumulative image of a previous iteration, that is to say when i> l, the order sequencer 10 then orders the image calculation module 9 to perform the summation of the calculated intermediate image I, in the cumulative image 1, the previous iteration is used to form a cumulative image of the iteration. At the end of the last iteration, the desired image is obtained:

Prenant l'exemple d'une reconstruction PWI, le séquenceur d'ordres 10 ordonne au module de calcul de temps de vol 8, pour chaque émission d'une onde plane q, de déterminer pour chaque point P de la zone imagée, et pour chaque transducteur j en réception, le temps de vol TPq + TP = Tqj(P). Le séquenceur d'ordre 10 ordonne ensuite au module de calcul d'images 9 de calculer une image intermédiaire lq correspondant à la sommation cohérente des signaux reçus par les transducteurs en réception pour l'émission de l'onde plane considérée. L'image intermédiaire s'écrit ainsi Φ=Σ%, s,;(T,;(/>)). A l'issue de la dernière itération, l'image souhaitée est obtenue: / ^Tt(f)).Taking the example of a PWI reconstruction, the command sequencer 10 orders the flight time calculation module 8, for each emission of a plane wave q, to determine for each point P of the imaged zone, and for each each transducer j in reception, the flight time TPq + TP = Tqj (P). The order sequencer 10 then instructs the image calculation module 9 to calculate an intermediate image lq corresponding to the coherent summation of the signals received by the receiving transducers for the transmission of the considered plane wave. The intermediate image is written as Φ = Σ%, s,; (T,; (/>)). At the end of the last iteration, the desired image is obtained: / ^ Tt (f)).

Lorsque que l'objet à imager est séparée de la sonde par un milieu couplant tel que de l'eau, que ce soit dans le cadre d'une imagerie en immersion ou au moyen d'une sonde à membrane flexible permettant d'épouser la surface de l'objet, une focalisation adaptative est nécessaire. En effet, la propagation des ondes ultrasonores dans deux milieux (milieu couplant, objet) caractérisés par des vitesses de propagation différentes s'accompagne d'une réfraction à l'interface entre ces deux milieux, c'est-à-dire au niveau de la surface de l'objet.When the object to be imaged is separated from the probe by a coupling medium such as water, whether in the context of an immersion imaging or by means of a flexible membrane probe allowing to marry the surface of the object, adaptive focusing is required. Indeed, the propagation of the ultrasonic waves in two media (coupling medium, object) characterized by different propagation velocities is accompanied by a refraction at the interface between these two media, that is to say at the level of the surface of the object.

En référence à la figure 3a, afin de réaliser une telle focalisation adaptative, le système sur puce est alors configuré pour mettre en oeuvre les étapes suivantes. Le système sur puce procède tout d'abord à l'acquisition « ACQ» des signaux enregistrés des transducteurs. Au cours d'une première boucle d'itération, et pour chacune des émissions successives, il procède à la reconstruction « REC-I » d'une image de surface en prenant en considération une propagation des émissions dans le seul milieu couplant pour former une image intermédiaire de surface Is-int- A l'issue des différentes itérations, l'image de surface ls est obtenue. La figure 3b illustre à ce propos la reconstruction « REC-I ».With reference to FIG. 3a, in order to achieve such adaptive focusing, the system-on-a-chip is then configured to implement the following steps. The system-on-a-chip first acquires the "ACQ" of the recorded signals from the transducers. During a first iteration loop, and for each successive emission, it proceeds to the reconstruction "REC-I" of a surface image taking into consideration a propagation of the emissions in the single coupling medium to form a Intermediate surface image Is-int At the end of the different iterations, the surface image ls is obtained. Figure 3b illustrates in this connection the reconstruction "REC-I".

Le système sur puce 1 procède ensuite à une étape « EXT » d'extraction du profil de l'objet par analyse de l'image de surface ls. Puis au cours d'une seconde boucle d'itération, et pour chacune des Ne émissions, il procède à la reconstruction « REC-0 » d'une image de l'objet en prenant en considération le profil de l'objet précédemment extrait pour former une image intermédiaire de l'objet lo-int- A l'issue des Ne itérations, l'image de l'objet lo est obtenue. La figure 3b illustre à ce propos la reconstruction « REC-0 » avec réfraction des ondes ultrasonores au niveau des points M de la surface S de l'objet du fait de la différence des vitesses de propagation cl, c2 entre le milieu couplant Mc et l'objet O.The system-on-chip 1 then proceeds to an "EXT" step of extraction of the profile of the object by analysis of the surface image ls. Then during a second iteration loop, and for each of the Emissions, it proceeds to the reconstruction "REC-0" of an image of the object taking into account the profile of the object previously extracted for to form an intermediate image of the object lo-int- At the end of Ne iterations, the image of the object lo is obtained. FIG. 3b illustrates in this connection the reconstruction "REC-0" with refraction of the ultrasonic waves at the points M of the surface S of the object because of the difference in the propagation velocities c1, c2 between the coupling medium Mc and the object O.

Afin de permettre la mise en oeuvre de ces étapes, le séquenceur d'ordres 10 du système sur puce selon l'invention est configuré pour ordonner, dans un premier temps, au module 8 de calcul de temps de volet au module 9 d'élaboration d'images de reconstruire une image de la zone imagée avec prise en considération par le module de calcul de temps de vol d'une propagation du signal ultrasonore dans le seul milieu couplant. L'image cumulée de la dernière itération formée par le module d'élaboration d'images constitue l'image de surface ls.In order to enable the implementation of these steps, the order sequencer 10 of the system-on-chip according to the invention is configured to initially order the module 8 for calculating shutter time at the module 9 for elaboration. of images to reconstruct an image of the imaged zone with consideration by the flight time calculation module of a propagation of the ultrasonic signal in the single coupling medium. The cumulative image of the last iteration formed by the image processing module constitutes the surface image ls.

Comme représenté sur la figure 2, le système sur puce 1 comprend par ailleurs un module 11 de détermination d'interface et le séquenceur d'ordres 10 est configuré pour ordonner, dans un second temps, à ce module 11 de déterminer, à partir de l'image de surface ls, une interface entre le milieu couplant et l'objet. Le module 11 de détermination d'interface peut par exemple utiliser un logiciel enfoui dans un microprocesseur embarqué au sein du système sur puce. Il est de telle manière possible de rendre paramétrable la détermination, et un éventuel filtrage, de l'interface.As shown in FIG. 2, the on-chip system 1 furthermore comprises an interface determination module 11 and the command sequencer 10 is configured to order, in a second step, this module 11 to determine, starting from the surface image ls, an interface between the coupling medium and the object. The interface determination module 11 may, for example, use software buried in an embedded microprocessor within the system-on-a-chip. It is in such a way as to make the determination and possible filtering of the interface parameterizable.

Le séquenceur d'ordres 10 est par ailleurs configuré, une fois cette interface déterminée, pour ordonner, dans un troisième temps, au module 8 de calcul de temps de vol et au module 9 d'élaboration d'images de reconstruire une image de la zone imagée avec prise en considération par le module 8 de calcul de temps de vol de l'interface déterminée par le module 11 de détermination d'interface. L'image cumulée de la dernière itération formée par le module 9 d'élaboration d'images constitue l'image lo d'une région d'intérêt de l'objet.The command sequencer 10 is furthermore configured, once this interface has been determined, to order, in a third step, the flight time calculation module 8 and the image generation module 9 to reconstruct an image of the imaged zone with consideration by the module 8 for calculating the flight time of the interface determined by the interface determination module 11. The cumulative image of the last iteration formed by the imaging module 9 constitutes the image lo of a region of interest of the object.

On a représenté sur les figures 4a et 4b un exemple de réalisation possible du module 8 de calcul de temps de vol et du module 9 d'élaboration d'images. Plus particulièrement, la figure 4a illustre la reconstruction de l'image de surface ls tandis que la figure 4b illustre la reconstruction de l'image de l'objet lo.FIGS. 4a and 4b show an exemplary possible embodiment of the module 8 for calculating flight time and the module 9 for producing images. More particularly, Figure 4a illustrates the reconstruction of the surface image ls while Figure 4b illustrates the reconstruction of the image of the object lo.

Sur ces figures 4a et 4b, le module 8 de calcul de temps de vol récupère les paramètres nécessaires au calcul depuis un séquenceur de focalisation 12a, 12b (représenté sous la référence commune 12 sur la figure 2) couplé à la mémoire 21 mentionnée précédemment. Sur la figure 4a, le séquenceur de focalisation 12a fournit ainsi les coordonnées des transducteurs et les coordonnées de la zone à imager à une unité 13a de calcul des temps de vol dans le milieu couplant. Sur la figure 4b, le séquenceur de focalisation 12b fournit ainsi les coordonnées des transducteurs, les coordonnées de la zone à imager et les coordonnées de la surface de l'objet à une unité 13b de calcul des temps de vol dans l'objet. Les unités de calcul des temps de vol 13a, 13b sont représentées sous la référence commune 13 sur la figure 2. Les temps de vol ainsi calculés sont stockés dans Nr mémoires tampon 14, chacune associée à l'un des transducteurs en réception pour l'une des émissions successives.In these FIGS. 4a and 4b, the flight time calculation module 8 retrieves the parameters necessary for calculation from a focusing sequencer 12a, 12b (shown under the common reference 12 in FIG. 2) coupled to the memory 21 mentioned above. In FIG. 4a, the focusing sequencer 12a thus provides the coordinates of the transducers and the coordinates of the zone to be imaged to a unit 13a for calculating the flight times in the coupling medium. In FIG. 4b, the focusing sequencer 12b thus provides the coordinates of the transducers, the coordinates of the zone to be imaged and the coordinates of the surface of the object to a unit 13b for calculating the flight times in the object. The units for calculating flight times 13a, 13b are represented under the common reference 13 in FIG. 2. The flight times thus calculated are stored in Nr buffer memories 14, each associated with one of the receiving transducers for the one of the successive issues.

Dans un mode de réalisation possible, les unités de calcul des temps de vol 13a, 13b fournissent des temps de vol bruts pour chaque point d'une grille correspondant à la zone à imager; cette grille peut ensuite être interpolée par un interpolateur 15, par exemple bilinéaire, pour fournir des temps de vol interpolés selon une grille plus fine que la grille initiale. L'interpolation est contrôlée par un ordonnanceur 16 qui reçoit les paramètres nécessaires au calcul d'interpolation depuis le séquenceur de focalisation 12, et qui fournit des coefficients d'interpolation à l'interpolateur 15 et des indices de temps de vol bruts à interpoler aux mémoires tampon 14.In one possible embodiment, the flight time calculation units 13a, 13b provide raw flight times for each point of a gate corresponding to the area to be imaged; this grid can then be interpolated by an interpolator 15, for example bilinear, to provide interpolated flight times in a finer grid than the initial grid. The interpolation is controlled by a scheduler 16 which receives the parameters necessary for the interpolation calculation from the focusing sequencer 12, and which provides interpolation coefficients to the interpolator 15 and raw flight time indices to be interpolated to the interpolator. buffers 14.

Les temps de vol interpolés servent ensuite de pointeurs mémoire pour récupérer les amplitudes des signaux acquis depuis les mémoires tampon 7. Ces signaux sont exploités par le module 9 d'élaboration d'images afin de former une image de l'itération considérée. Comme représenté sur les figures 4a et 4b, une image intermédiaire est calculée par une unité de sommation cohérente 17 configurée pour additionner l'amplitude des signaux des transducteurs en réception aux temps de vol interpolés. Cette image intermédiaire est accumulée par un accumulateur 18 à l'image cumulée de l'itération précédente pour former l'image cumulée de l'itération qui est stockée dans une mémoire tampon 19. On retrouve dans cette mémoire tampon 19, à l'issue des itérations réalisées pour les différentes émissions successives, l'image de surface Isdans le cas de la figure 4a et l'image de l'objet lo dans le cas de la figure 4b.The interpolated flight times are then used as memory pointers for recovering the amplitudes of the signals acquired from the buffer memories 7. These signals are used by the imaging module 9 to form an image of the iteration considered. As shown in Figs. 4a and 4b, an intermediate image is calculated by a coherent summation unit 17 configured to add the amplitude of the receiving transducer signals to the interpolated flight times. This intermediate image is accumulated by an accumulator 18 in the cumulative image of the previous iteration to form the cumulative image of the iteration which is stored in a buffer memory 19. We find in this buffer memory 19, at the end iterations carried out for the different successive transmissions, the surface image Is in the case of Figure 4a and the image of the object lo in the case of Figure 4b.

Une réalisation possible du module 11 de détermination d'interface est détaillée ci-après. Ce module comprend une unité d'analyse de l'image de surface ls configurée pour déterminer les coordonnées des pixels de l'image de surface ls qui appartiennent à l'interface entre le milieu couplant et l'objet. Cette unité vient par exemple parcourir l'image de surface afin d'extraire pour chaque colonne de pixels, l'index du pixel ayant la plus grande amplitude. On considère en effet que la zone la plus « échogène » de l'image de surface est représentée par l'interface. Ces index sont ensuite utilisés pour déterminer les coordonnées des points de l'interface dans le repère de la sonde, fournissant ainsi un profil brut de la surface de l'objet.A possible embodiment of the interface determination module 11 is detailed below. This module comprises a unit for analyzing the surface image 1s configured to determine the coordinates of the pixels of the surface image 1s belonging to the interface between the coupling medium and the object. This unit comes for example to browse the surface image in order to extract for each column of pixels, the index of the pixel having the largest amplitude. It is considered that the most "echoic" area of the surface image is represented by the interface. These indexes are then used to determine the coordinates of the points of the interface in the probe coordinate system, thus providing a raw profile of the surface of the object.

Le module 11 de détermination d'interface peut par ailleurs comprendre une unité de filtrage programmable du profil brut. L'unité de filtrage peut notamment mettre en oeuvre un filtrage médian programmable pour éliminer les aberrations dans le profil brut, suivi d'un filtrage moyenneur programmable et d'une régression polynomiale programmable. Ces différentes opérations sont paramétrables de manière à pouvoir les adapter à différents types de surface d'objet. Les paramètres sont stockés dans la mémoire 21, et comprennent à titre d'exemples la taille de la fenêtre de moyennage et les coefficients utilisés pour la régression.The interface determination module 11 may further comprise a programmable filtering unit of the raw profile. The filtering unit can notably implement a programmable median filtering to eliminate aberrations in the raw profile, followed by a programmable averaging filter and a programmable polynomial regression. These different operations are configurable so that they can be adapted to different types of object surfaces. The parameters are stored in the memory 21, and include as examples the size of the averaging window and the coefficients used for the regression.

La méthode de construction de l'image de l'objet lo est identique à celle utilisée pour la construction de l'image de surface ls. Cependant, pour l'image de l'objet lo, les temps de vol sont calculés par le module 13b, différent du module 13a, qui prend en compte le profil. Un phénomène de réfraction se produit à l'interface entre les deux milieux; ainsi, le trajet entre l'élément du traducteur et le pixel ne revient plus à celui d'une simple distance euclidienne.The method of constructing the image of the object lo is identical to that used for the construction of the surface image ls. However, for the image of the object lo, the flight times are calculated by the module 13b, different from the module 13a, which takes into account the profile. Refraction occurs at the interface between the two media; thus, the path between the translator element and the pixel no longer returns to that of a simple Euclidean distance.

En référence à la figure 3c, le principe de Fermât permet de déterminer que les coordonnées du point de l'interface M, de coordonnées (x, z) avec z(x) le profil extrait par l'unité 11 détermination d'interface, où le trajet ultrasonore est réfracté, sont celles pour lesquelles le temps de vol est minimal.With reference to FIG. 3c, the Fermat principle makes it possible to determine that the coordinates of the point of the interface M, of coordinates (x, z) with z (x) the profile extracted by the unit 11, interface determination, where the ultrasonic path is refracted, are those for which the flight time is minimal.

Pour un point P(x2, Z2) de l'objet, on recherche donc le minimum de :For a point P (x2, Z2) of the object, one thus seeks the minimum of:

Ce minimum peut être recherché par la méthode de la descente du gradient (k étant le numéro de l'itération) :This minimum can be searched by the method of the descent of the gradient (k being the number of the iteration):

Le calcul des dérivées première et seconde peut être réalisée de manière numérique selon :The computation of the first and second derivatives can be performed numerically according to:

Avec ε le pas numérique.With ε the digital step.

Le choix de la valeur d'initialisation pour X^0) peut être celui de l'abscisse de l'élément du transducteur considéré x1. Deux itérations sont suffisantes pour calculer le temps de vol. Afin de pouvoir générer un temps de vol par coup d'horloge, et ainsi optimiser le temps de calcul global, l'ensemble du pipeline de calcul peut être parallélisé. L'invention n'est pas limitée au système sur puce précédemment décrit, mais s'étend également à un procédé mis en œuvre par un tel système et notamment à un procédé d'imagerie par ultrasons d'une région d'intérêt d'un objet mis en œuvre par un système sur puce, comprenant : - l'acquisition de signaux ultrasonores depuis une sonde comprenant une pluralité de transducteurs ultrasonores, l'acquisition étant réalisée de manière à acquérir les signaux reçus par des transducteurs en tant qu'échos d'une séquence d'émissions successives d'un signal ultrasonore par au moins un transducteur de la sonde ; - la réalisation de manière itérative pour chaque émission de ladite séquence d'émissions successives : du calcul pour l'émission considérée, pour chaque point de l'image et pour chaque transducteur, d'un temps de vol correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant le transducteur ; du calcul d'une image intermédiaire par sommation, en chaque point de l'image, de l'amplitude du signal reçu par chaque transducteur à l'instant correspondant au temps de vol calculé correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant le transducteur ; et lorsqu'il existe une image cumulée d'une itération précédente, la sommation de l'image intermédiaire calculée à l'image cumulée de l'itération précédente pour former une image cumulée de l'itération.The choice of the initialization value for X ^ 0) may be that of the abscissa of the element of the transducer considered x1. Two iterations are sufficient to calculate the flight time. In order to be able to generate a flight time per clock stroke, and thus optimize the overall computation time, the entire calculation pipeline can be parallelized. The invention is not limited to the previously described system-on-a-chip, but also extends to a method implemented by such a system and in particular to an ultrasonic imaging method of a region of interest of a object implemented by a system-on-a-chip, comprising: - acquiring ultrasonic signals from a probe comprising a plurality of ultrasonic transducers, the acquisition being performed so as to acquire the signals received by transducers as echoes of a sequence of successive transmissions of an ultrasonic signal by at least one transducer of the probe; the iterative realization for each transmission of said sequence of successive transmissions: calculation for the transmission considered, for each point of the image and for each transducer, of a flight time corresponding to the signal path of the transmission; emission passing through the point and reaching the transducer; calculating an intermediate image by summing, at each point of the image, the amplitude of the signal received by each transducer at the instant corresponding to the calculated flight time corresponding to the signal path of the transmission passing through the point and reaching the transducer; and when there is a cumulative image of a previous iteration, summing the calculated intermediate image to the cumulative image of the previous iteration to form a cumulative image of the iteration.

Claims (11)

REVENDICATIONS 1. Système sur puce (1) d'imagerie par ultrasons d'une région d'intérêt (Z) d'un objet (O), comprenant : - une unité d'acquisition (2) de signaux ultrasonores depuis une sonde comprenant une pluralité de transducteurs ultrasonores (ERi, ERj), l'unité d'acquisition étant configurée pour acquérir les signaux reçus par des transducteurs en tant qu'échos d'une séquence d'émissions successives d'un signal ultrasonore par au moins un transducteur de la sonde; - une unité de traitement des signaux ultrasonores acquis, qui comporte : o un module (8) de calcul de temps de vol ; o un module (9) d'élaboration d'images ; et o un séquenceur d'ordres (10) configuré pour ordonner au module (8) de calcul de temps de volet au module (9) d'élaboration d'images de reconstruire une image d'une zone imagée en procédant de manière itérative pour chaque émission de ladite séquence d'émissions successives : au calcul, par le module (8) de calcul de temps de vol, pour l'émission considérée, pour chaque point (P) de l'image et pour au moins un transducteur (ERj), d'un temps de vol [TP + TP ; Tpn + TPA correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant l'au moins un transducteur ; au calcul, par le module d'élaboration d'images, d'une image intermédiaire par sommation, en chaque point de l'image, de l'amplitude du signal reçu par l'au moins un transducteur à l'instant correspondant au temps de vol calculé par le module de calcul de temps de vol correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant l'au moins un transducteur ; et lorsqu'il existe une image cumulée d'une itération précédente, à la sommation, par le module d'élaboration d'images, de l'image intermédiaire calculée à l'image cumulée de l'itération précédente pour former une image cumulée de l'itération.A system on a chip (1) for ultrasound imaging a region of interest (Z) of an object (O), comprising: - an acquisition unit (2) of ultrasonic signals from a probe comprising a plurality of ultrasonic transducers (ERi, ERj), the acquisition unit being configured to acquire the signals received by transducers as echoes of a sequence of successive transmissions of an ultrasonic signal by at least one transducer the probe; an acquired ultrasonic signal processing unit, which comprises: a module (8) for calculating flight time; a module (9) for producing images; and o an order sequencer (10) configured to instruct the flap time calculation module (8) at the image generation module (9) to reconstruct an image of an image area by iteratively proceeding to each transmission of said sequence of successive transmissions: to the computation, by the module (8) of calculation of flight time, for the emission considered, for each point (P) of the image and for at least one transducer (ERj ), a flight time [TP + TP; Tpn + TPA corresponding to the signal path of the emission passing through the point and reaching the at least one transducer; calculating, by the image forming module, an intermediate image by summation, at each point of the image, of the amplitude of the signal received by the at least one transducer at the instant corresponding to the time flight calculated by the flight time calculation module corresponding to the signal path of the emission passing through the point and reaching the at least one transducer; and when there is a cumulative image of a preceding iteration, at the summation, by the image processing module, of the intermediate image computed with the cumulative image of the preceding iteration to form a cumulative image of iteration. 2. Système sur puce selon la revendication 1 pour l'imagerie d'une région d'intérêt (Z) d'un objet (O) séparé de la sonde par l'intermédiaire d'un milieu couplant (Mc), dans lequel l'unité de traitement comporte en outre un module (11) de détermination d'interface, et dans lequel le séquenceur d'ordres est configuré pour : ordonner au module (8) de calcul de temps de vol et au module (9) d'élaboration d'images de reconstruire une image de la zone imagée avec prise en considération par le module de calcul de temps de vol d'une propagation du signal ultrasonore dans le seul milieu couplant, l'image cumulée de la dernière itération formée par le module d'élaboration d'images constituant une image de surface (ls) ; ordonner au module (11) de détermination d'interface de déterminer, à partir de l'image de surface, une interface entre le milieu couplant et l'objet ; ordonner au module (9) de calcul de temps de volet au module d'élaboration d'images de reconstruire une image de la zone imagée avec prise en considération par le module de calcul de temps de vol de l'interface déterminée par le module de détermination d'interface, l'image cumulée de la dernière itération formée par le module d'élaboration d'images constituant une image de la région d'intérêt de l'objet (lo).A system-on-a-chip system according to claim 1 for imaging a region of interest (Z) of an object (O) separated from the probe via a coupling medium (Mc), wherein the processing unit further comprises an interface determination module (11), and wherein the command sequencer is configured to: command the flight time calculation module (8) and the flight time module (9); developing images to reconstruct an image of the imaged zone with consideration by the flight time calculation module of a propagation of the ultrasonic signal in the single coupling medium, the cumulative image of the last iteration formed by the module developing images constituting a surface image (ls); instructing the interface determining module (11) to determine, from the surface image, an interface between the coupling medium and the object; instructing the flap time calculation module (9) in the image processing module to reconstruct an image of the imaged zone with consideration by the flight time calculation module of the interface determined by the module interface determination, the cumulative image of the last iteration formed by the image forming module constituting an image of the region of interest of the object (lo). 3. Système sur puce selon la revendication 2, dans lequel le module (11) de détermination d'interface comprend une unité d'analyse d'image de surface configurée pour déterminer un profil brut de la surface de l'objet et une unité de filtrage programmable du profil brut.The system-on-chip system of claim 2, wherein the interface determination module (11) comprises a surface image analysis unit configured to determine a raw profile of the surface of the object and a display unit. programmable filtering of the raw profile. 4. Système sur puce selon la revendication 3, dans lequel le module (11) de détermination d'interface est embarqué dans un microprocesseur programmable.The system-on-chip system of claim 3, wherein the interface determination module (11) is embedded in a programmable microprocessor. 5. Système sur puce selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le module (8) de calcul de temps de vol comprend une unité de calcul de temps de vol (13a, 13b, 13) et un interpolateur (15) configuré pour déterminer des temps de vol interpolés à partir des temps de vol calculés par l'unité de calcul de temps de vol.The system-on-chip system according to one of claims 1 to 4, wherein the flight time calculation module (8) comprises a flight time calculation unit (13a, 13b, 13) and an interpolator (15). configured to determine interpolated flight times from the flight times calculated by the flight time calculation unit. 6. Système sur puce selon l'une des revendications 1 à 5, comprenant en outre une unité d'écriture (3) pour transférer les signaux acquis par l'unité d'acquisition (2) vers une unité de mémoire (4), l'unité d'écriture étant configurée pour entrelacer, pour chaque groupe d'une pluralité de groupes de transducteurs, les signaux acquis par les transducteurs du groupe et pour transférer les signaux entrelacés du groupe vers l'unité de mémoire (4).The system-on-chip system according to one of claims 1 to 5, further comprising a write unit (3) for transferring the signals acquired by the acquisition unit (2) to a memory unit (4), the write unit being configured to interleave, for each group of a plurality of groups of transducers, the signals acquired by the transducers of the group and to transfer the interlaced signals of the group to the memory unit (4). 7. Système sur puce selon la revendication 6, comprenant en outre une unité de lecture (5) pour lire les signaux stockés dans l'unité de mémoire (4) et une unité de filtrage (6) des signaux lus par l'unité de lecture (5), l'unité de lecture étant configurée pour désentrelacer les signaux de chacun des groupes et l'unité de filtrage étant configurée pour filtrer les signaux de chacun des groupes en parallèle.A system-on-a-chip system according to claim 6, further comprising a read unit (5) for reading the signals stored in the memory unit (4) and a filter unit (6) of the signals read by the storage unit. reading (5), the read unit being configured to deinterlace the signals of each of the groups and the filter unit being configured to filter the signals of each of the groups in parallel. 8. Système selon la revendication 7, dans lequel l'unité de filtrage (6) est configurée pour mettre en oeuvre un filtrage passe-haut des signaux lus par l'unité de lecture (5).8. System according to claim 7, wherein the filter unit (6) is configured to implement a high-pass filtering of the signals read by the reading unit (5). 9. Système selon l'une des revendications 7 et 8, dans lequel l'unité de filtrage (6) est configurée pour mettre en oeuvre une interpolation des signaux lus par l'unité de lecture (5).9. System according to one of claims 7 and 8, wherein the filter unit (6) is configured to implement an interpolation of the signals read by the reading unit (5). 10. Système selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel l'unité de filtrage (6) est configurée pour mettre en oeuvre un calcul de la transformée de Hilbert des signaux lus par l'unité de lecture (5).10. System according to one of claims 7 to 9, wherein the filter unit (6) is configured to implement a calculation of the Hilbert transform of the signals read by the reading unit (5). 11. Procédé d'imagerie par ultrasons d'une région d'intérêt (Z) d'un objet mis en oeuvre par un système sur puce, comprenant : - l'acquisition de signaux ultrasonores depuis une sonde comprenant une pluralité de transducteurs ultrasonores, l'acquisition étant réalisée de manière à acquérir les signaux reçus par des transducteurs en tant qu'échos d'une séquence d'émissions successives d'un signal ultrasonore par au moins un transducteur de la sonde, - la réalisation de manière itérative pour chaque émission de la séquence d'émissions successives : du calcul pour l'émission considérée, pour chaque point (P) de l'image et pour au moins un transducteur (ERj), d'un temps de vol [TP + TP ; TP + TP) correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant l'au moins un transducteur ; du calcul d'une image intermédiaire par sommation, en chaque point de l'image, de l'amplitude du signal reçu par l'au moins un transducteur à l'instant correspondant au temps de vol calculé correspondant au parcours du signal de l'émission passant par le point et atteignant l'au moins un transducteur ; et lorsqu'il existe une image cumulée d'une itération précédente, la sommation de l'image intermédiaire calculée à l'image cumulée de l'itération précédente pour former une image cumulée de l'itération.11. A method of ultrasonic imaging of a region of interest (Z) of an object implemented by a system-on-a-chip, comprising: the acquisition of ultrasonic signals from a probe comprising a plurality of ultrasonic transducers, the acquisition being performed in such a way as to acquire the signals received by transducers as echoes of a sequence of successive transmissions of an ultrasound signal by at least one transducer of the probe, iteratively being carried out for each emission of the sequence of successive transmissions: calculation for the emission considered, for each point (P) of the image and for at least one transducer (ERj), a flight time [TP + TP; TP + TP) corresponding to the signal path of the emission passing through the point and reaching the at least one transducer; calculating an intermediate image by summing, at each point of the image, the amplitude of the signal received by the at least one transducer at the instant corresponding to the calculated flight time corresponding to the signal path of the emission passing through the point and reaching the at least one transducer; and when there is a cumulative image of a previous iteration, summing the calculated intermediate image to the cumulative image of the previous iteration to form a cumulative image of the iteration.
FR1562213A 2015-12-11 2015-12-11 METHOD AND SYSTEM ON ULTRASOUND IMAGING CHIP Active FR3045165B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1562213A FR3045165B1 (en) 2015-12-11 2015-12-11 METHOD AND SYSTEM ON ULTRASOUND IMAGING CHIP

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1562213 2015-12-11
FR1562213A FR3045165B1 (en) 2015-12-11 2015-12-11 METHOD AND SYSTEM ON ULTRASOUND IMAGING CHIP

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3045165A1 true FR3045165A1 (en) 2017-06-16
FR3045165B1 FR3045165B1 (en) 2018-04-13

Family

ID=55300648

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1562213A Active FR3045165B1 (en) 2015-12-11 2015-12-11 METHOD AND SYSTEM ON ULTRASOUND IMAGING CHIP

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3045165B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021123623A1 (en) 2019-12-19 2021-06-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Manual non-destructive testing system and method

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DRINKWATER B W ET AL: "Ultrasonic array inspection of the Clifton Suspension Bridge chain-links", INSIGHT - NON-DESTRUCTIVE TESTING AND CONDITION MONITORING, BRITISH INSTITUTE OF NON-DESTRUCTIVE TESTING, GB, vol. 51, no. 9, 1 September 2009 (2009-09-01), pages 491 - 498, XP009156609, ISSN: 1354-2575, DOI: 10.1784/INSI.2009.51.9.491 *
JEEUN KANG ET AL: "A System-on-Chip Solution for Point-of-Care Ultrasound Imaging Systems: Architecture and ASIC Implementation", IEEE TRANSACTIONS ON BIOMEDICAL CIRCUITS AND SYSTEMS, 30 June 2015 (2015-06-30), pages 412 - 423, XP055290759, Retrieved from the Internet <URL:https://www.researchgate.net/publication/280302105_A_System-on-Chip_Solution_for_Point-of-Care_Ultrasound_Imaging_Systems_Architecture_and_ASIC_Implementation> [retrieved on 20160722], DOI: 10.1109/TBCAS.2015.2431272 *
JEONG CHO ET AL: "A fractional filter-based beamformer architecture using postfiltering approach to minimize hardware complexity", IEEE TRANSACTIONS ON ULTRASONICS, FERROELECTRICS AND FREQUENCY CONTROL, IEEE, US, vol. 53, no. 5, 1 May 2007 (2007-05-01), pages 1076 - 1079, XP011185104, ISSN: 0885-3010 *
JORGE F. CRUZA ET AL: "Ultrafast hardware-based focal law calculator for automatic focusing", NDT & E INTERNATIONAL, vol. 74, 1 September 2015 (2015-09-01), GB, pages 1 - 7, XP055290512, ISSN: 0963-8695, DOI: 10.1016/j.ndteint.2015.04.003 *
PFISTER H ET AL: "CUBE-4 - A SCALABLE ARCHITECTURE FOR REAL-TIME VOLUME RENDERING", PROCEEDINGS OF THE 1996 SYMPOSIUM ON VOLUME VISUALIZATION. SAN FRANCISCO, OCT. 28 - 29, 1996; [PROCEEDINGS OF THE SYMPOSIUM ON VOLUME VISUALIZATION], NEW YORK, IEEE/ACM, US, 28 October 1996 (1996-10-28), pages 47 - 54, XP000724429, ISBN: 978-0-89791-865-7, DOI: 10.1109/SVV.1996.558042 *
S. ROBERT ET AL: "Assessment of real-time techniques for ultrasonic non-destructive testing", AIP CONFERENCE PROCEEDINGS, vol. 31, 18 May 2012 (2012-05-18), NEW YORK, US, pages 1960 - 1967, XP055291096, ISSN: 0094-243X, DOI: 10.1063/1.4716449 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021123623A1 (en) 2019-12-19 2021-06-24 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Manual non-destructive testing system and method
FR3105423A1 (en) 2019-12-19 2021-06-25 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Manual non-destructive testing system and method

Also Published As

Publication number Publication date
FR3045165B1 (en) 2018-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2294452B1 (en) Method and device for measuring using wave propagation
CA2878545C (en) Method for processing signals acquired by echo sounding, and corresponding computer program and echo sounding device
CA2968487C (en) Method for detecting and characterizing defects in a heterogeneous material via ultrasound
FR2476319A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR ULTRASOUND EXPLORATION
Carcreff et al. Comparison of conventional technique and migration approach for total focusing
EP3769077B1 (en) Method and device for mapping components for detecting elongation direction
WO2020049247A1 (en) Method for ultrasound detection and characterisation of defects in a heterogeneous material
WO2019207243A1 (en) Method and system for the non-destructive testing of a mechanical part
FR2891367A1 (en) Part`s e.g. liquid medium, image obtaining method for e.g. medical field, involves computing topological energy from fields obtained by simulation and by subtracting field, got from prior measurement, from field send by part to be inspected
EP3899523B1 (en) Method for ultrasound imaging using two-dimensional fourier transform, corresponding ultrasound probe device and computer program
FR3045165A1 (en) METHOD AND SYSTEM ON ULTRASOUND IMAGING CHIP
WO2016087315A1 (en) Method and device for ultrasound imaging with filtering of artefacts due to geometry echoes
EP3526597A1 (en) Method and device for detecting and characterizing a reflecting element in an object
EP2929343B1 (en) Ultrasound imaging apparatus and method with filtering of artefacts due to interferences between reconstruction modes
WO2015075121A1 (en) Method for reconstructing a surface of a part
FR3098302A1 (en) Surface wave imaging device
FR3085096A1 (en) IMPROVED IMAGING METHOD AND DEVICE FOR IMAGING AN OBJECT
FR3085095A1 (en) IMPROVED IMAGING METHOD AND DEVICE FOR IMAGING AN OBJECT
WO2024074252A1 (en) Method for achieving ultrasound imaging through multi-dimensional fourier transform using two separate multi-element transducers
Laroche et al. Super-resolution ultrasonic imaging of close reflectors in coarse-grained steels based on a deconvolution approach
WO2024023136A1 (en) Method and device for ultrasound imaging with reduced processing complexity
CA3046106A1 (en) Method of processing signals arising from an acquisition by ultrasound probing, corresponding computer program and ultrasound-based probing device
FR3022668A1 (en) DYNAMIC TOMOGRAPHY SYSTEM DIT &#34;4D&#34;
FR2855271A1 (en) Voluminous structure e.g. echograph, exploring process, involves detecting sign of signals that are detected from field memories, and detecting useful zone of decoding curve in which signals are of same sign

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20170616

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 8

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 9