專利名稱：基于gpu實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)用超聲成像技術(shù)，特別是基于GPU (Graphics Process Unit)圖形處理技術(shù)實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法。
背景技術(shù)：
大部分的腹部B超探頭的換能器是扇形的，所以從換能器所得到的掃描數(shù)據(jù)是極坐標(biāo)系的。在屏幕上顯示的時候我們需要把極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)才能顯示。掃描變換本質(zhì)上是一個從極坐標(biāo)系變換到直角坐標(biāo)系的過程。如圖I和2所示，探頭掃描方向為Θ，深度方向為d，掃描所得的數(shù)據(jù)是s( Θ，d)，通過坐標(biāo)變換，將數(shù)據(jù)變換到xy平面下的i(x, y)，具體變換公式為
X= (dO+d)sin(θ) y= (dO+d)cos (Θ)
坐標(biāo)變換是一個非常耗時的操作。為了能夠達到實時性的要求，即使采用查表法，對CPU的負擔(dān)也是很重的。通常需要非常高性能的CPU，不采用雙線性插值，或者采用DSP或者FPGA輔助。但是這些方法都有缺點I)高性能的CPU通常成本很高，而且無法使設(shè)備小型化；2)不采用雙線性插值能夠省去一部分計算量，但是也使圖像質(zhì)量有明顯下降；3)采用DSP或者FPGA不但增加成本，同時也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)快速、低成本、高性能的基于GPU實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法。本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
基于GPU實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法，包括以下步驟獲取掃描數(shù)據(jù)s(0，d);將掃描數(shù)據(jù)s(0，d)在Θ方向分為η等份，在d方向分為m等份，形成n*m份的矩形；將獲得的矩形分成三角形，計算與s(9，d)平面的三角形對應(yīng)的在xy平面上的三角形頂點坐標(biāo)，坐標(biāo)變換關(guān)系為x= (dO+d) sin ( θ )，y= (dO+d) cos ( θ );把 s ( θ，d)作為 GPU 的紋理，θ方向為紋理的u坐標(biāo)，d方向為紋理的V坐標(biāo)，xy平面三角形的坐標(biāo)作為GPU的頂點坐標(biāo)，xy平面三角形對應(yīng)的u坐標(biāo)和V坐標(biāo)為紋理坐標(biāo)，對每個三角形依次進行繪制，得到掃描變換過后的圖像。進一步，η和m的值為不小于10的整數(shù)。進一步，矩形劃分為三角形時按照矩形對角線劃分成兩個三角形。進一步,獲取掃描數(shù)據(jù)s ( Θ，d)后先創(chuàng)建好對應(yīng)大小的texture,掃描數(shù)據(jù)s ( Θ， d)劃分為三角形后計算好每個三角形的頂點和紋理坐標(biāo)，頂點和紋理坐標(biāo)存在內(nèi)存中，繪制時打開GPU的雙線性插值開關(guān),將接收到的掃描數(shù)據(jù)上傳到預(yù)先創(chuàng)建好的texture,綁定該texture,用預(yù)先計算好的頂點和紋理坐標(biāo)逐個繪制三角形。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明基于GPU在不增加系統(tǒng)成本和復(fù)雜度的前提下，完成掃描變換，提供更好的實時性和圖像質(zhì)量，本發(fā)明的方法可以使用最廉價的硬件完成，不但降低成本，而且硬件結(jié)構(gòu)簡單，更適合小型化，同時由于硬件結(jié)構(gòu)簡單，整體功耗也會比以往的系統(tǒng)小很多，符合綠色環(huán)保的理念。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
進行進一步的說明
圖I為變換前的極坐標(biāo)系掃描數(shù)據(jù) 圖2為變換后的直角坐標(biāo)系掃描數(shù)據(jù) 圖3為變換前的極坐標(biāo)系劃分成三角形的掃描數(shù)據(jù)圖；
圖4為變換后的直角坐標(biāo)系劃分成三角形的掃描數(shù)據(jù)圖。
具體實施例方式參照圖1、2、3和4，本發(fā)明的基于GPU實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法，用于將從換能器所得到的極坐標(biāo)系下的掃描數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可在屏幕上顯示的直角坐標(biāo)系數(shù)據(jù)。下面對本發(fā)明的詳細步驟進行描述。獲取掃描數(shù)據(jù)s(e，d)的步驟，如圖I所示，由于此數(shù)據(jù)由扇形換能器生成的，因此此獲取到的掃描數(shù)據(jù)s( Θ，d)是極坐標(biāo)系下的，這些數(shù)據(jù)必須變換成直角坐標(biāo)系下才能
顯不O將掃描數(shù)據(jù)劃分的步驟將掃描數(shù)據(jù)s( Θ，d)在Θ方向分為η等份，在d方向分為m等份，形成n*m份的矩形。一般地，劃分的數(shù)量需要足夠大，才能形成n*m份的矩形，在一般的實施方式中，n、m的數(shù)據(jù)優(yōu)選的不小于10的整數(shù)。劃分三角形與計算三角形頂點坐標(biāo)的步驟將獲得的矩形分成三角形，計算與s(0，d)平面的三角形對應(yīng)的在xy平面上的三角形頂點坐標(biāo)，坐標(biāo)變換關(guān)系為x=(dO+d) sin( Θ )，y= (dO+d) cos ( θ )。4)當(dāng)m, n足夠大時,我們可以認為在三角形內(nèi)，每個點的坐標(biāo)變換是線性分布的。之所以劃分為三角形，因為GPU —般只能對三角形進行繪制。作為優(yōu)選的實施方式，矩形劃分為三角形時按照矩形對角線劃分成兩個三角形。劃分成的示意圖如圖3所示。繪制的步驟把s(0, d)作為GPU的紋理，Θ方向為紋理的u坐標(biāo)，d方向為紋理的V坐標(biāo)，xy平面三角形的坐標(biāo)作為GPU的頂點坐標(biāo)，xy平面三角形對應(yīng)的u坐標(biāo)和v坐標(biāo)為紋理坐標(biāo)，對每個三角形依次進行繪制，得到掃描變換過后的圖像，如圖4所示。在具體實施過程中，可選用Direct3D作為GPU加速的API。當(dāng)選用Direct3D作為GPU加速的API來實現(xiàn)本方法時,一般米用以下方式進行獲取掃描數(shù)據(jù)s(0，d)后先創(chuàng)建好對應(yīng)大小的texture，掃描數(shù)據(jù)s( Θ，d)劃分為三角形后計算好每個三角形的頂點和紋理坐標(biāo)，頂點和紋理坐標(biāo)存在內(nèi)存中，繪制時打開GPU的雙線性插值開關(guān)，將接收到的掃描數(shù)據(jù)上傳到預(yù)先創(chuàng)建好的texture,綁定該texture,用預(yù)先計算好的頂點和紋理坐標(biāo)逐個繪制三角形。本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，只要其以基本相同的手段達到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.基于GPU實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法，其特征在于包括以下步驟 獲取掃描數(shù)據(jù)s(0，d)； 將掃描數(shù)據(jù)S(0，d)在0方向分為n等份，在d方向分為m等份，形成n*m份的矩形； 將獲得的矩形分成三角形，計算與s ( 0，d)平面的三角形對應(yīng)的在xy平面上的三角形頂點坐標(biāo)，坐標(biāo)變換關(guān)系為x= (dO+d) sin ( 0 ), y= (dO+d) cos ( 0 )； 把s ( 0，d)作為GPU的紋理，0方向為紋理的u坐標(biāo)，d方向為紋理的V坐標(biāo)，xy平面三角形的坐標(biāo)作為GPU的頂點坐標(biāo)，xy平面三角形對應(yīng)的u坐標(biāo)和V坐標(biāo)為紋理坐標(biāo)，對每個三角形依次進行繪制，得到掃描變換過后的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPU實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法，其特征在于n和m的值為不小于10的整數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPU實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法，其特征在于矩形劃分為三角形時按照矩形對角線劃分成兩個三角形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于GPU實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法，其特征在于獲取掃描數(shù)據(jù)s ( 0，d)后先創(chuàng)建好對應(yīng)大小的texture，掃描數(shù)據(jù)s ( 0，d)劃分為三角形后計算好每個三角形的頂點和紋理坐標(biāo)，頂點和紋理坐標(biāo)存在內(nèi)存中，繪制時打開GPU的雙線性插值開關(guān)，將接收到的掃描數(shù)據(jù)上傳到預(yù)先創(chuàng)建好的texture,綁定該texture,用預(yù)先計算好的頂點和紋理坐標(biāo)逐個繪制三角形。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于GPU實現(xiàn)的超聲成像掃描變換方法，其獲取掃描數(shù)據(jù)，將掃描數(shù)據(jù)劃分形成n×m份的矩形，將獲得的矩形分成三角形，完成坐標(biāo)變換，再對每個三角形依次進行繪制，得到掃描變換過后的圖像。本發(fā)明基于GPU在不增加系統(tǒng)成本和復(fù)雜度的前提下，完成掃描變換，提供更好的實時性和圖像質(zhì)量，本發(fā)明的方法可以使用最廉價的硬件完成，不但降低成本，而且硬件結(jié)構(gòu)簡單，更適合小型化，同時由于硬件結(jié)構(gòu)簡單，整體功耗也會比以往的系統(tǒng)小很多，符合綠色環(huán)保的理念。
文檔編號A61B8/00GK102631222SQ20121012719
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月26日
發(fā)明者丁波, 朱逸斐, 王建和 申請人:珠海醫(yī)凱電子科技有限公司