專利名稱：一種超聲圖像放大方法及放大系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像放大方法及放大系統(tǒng)，尤其涉及一種超聲圖像的局部放大方 法及放大系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
B超的成像原理是通過換能器探頭發(fā)射及接收超聲波，探頭將接收的超聲波轉(zhuǎn)換 為電信號(hào)，然后對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行處理再合成圖像。在處理的過程中會(huì)對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽 取后再緩存，然后通過坐標(biāo)變換及插值合成應(yīng)用于臨床的圖像。臨床應(yīng)用中需要對(duì)圖像的 局部細(xì)節(jié)進(jìn)行放大，這里的局部放大有兩種形式一種是實(shí)時(shí)局部放大，它在放大過程中圖像處于實(shí)時(shí)變化的狀態(tài)，即它有實(shí)時(shí)的 數(shù)據(jù)流不斷更新，故可通過在緩存前降低抽取因子來達(dá)到圖像放大的效果。由于降低抽取 因子得到新的數(shù)據(jù)點(diǎn)并非通過插值產(chǎn)生，而是真實(shí)的原始數(shù)據(jù)，故可在放大時(shí)保留圖像的 一些細(xì)節(jié)信息，效果較一般的插值放大更佳。但這種方式實(shí)現(xiàn)的放大倍率必須與抽取因子 整數(shù)值一一對(duì)應(yīng)，故只能實(shí)現(xiàn)特定倍率的放大，而且當(dāng)深度較小，抽取因子本身就很小時(shí)也 僅能實(shí)現(xiàn)少數(shù)幾種倍率的放大。如假設(shè)原始圖像抽取因子為8 (即每8個(gè)點(diǎn)抽取一個(gè)點(diǎn)為 有效數(shù)據(jù)緩存于外部存儲(chǔ)器中)，若實(shí)時(shí)放大倍率為2倍，則將抽取因子更改為4，這樣經(jīng)過 坐標(biāo)變換和插值合成后圖像即可達(dá)到放大2倍的目的。但若抽取因子為3，則只能實(shí)現(xiàn)3/2 和3倍兩種倍率的放大。另一種是凍結(jié)后局部放大，它是先將圖像凍結(jié)，然后對(duì)凍結(jié)的圖像進(jìn)行局部放大。 由于圖像已經(jīng)凍結(jié)，沒有新的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流產(chǎn)生，故只能對(duì)緩存中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行插值放大。 現(xiàn)在的做法是將經(jīng)過坐標(biāo)變換及插值合成的數(shù)據(jù)緩存于另一片存儲(chǔ)器(現(xiàn)有方案是共用 的顯存)中，通過另一套插值邏輯來實(shí)現(xiàn)凍結(jié)后局部放大。這種方案的缺點(diǎn)是需要專門的 插值邏輯，邏輯較復(fù)雜；而共享顯存需要配合顯示時(shí)序，也需要消耗一線數(shù)據(jù)的片內(nèi)塊存儲(chǔ)
ο

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種超聲圖像放大方法及放大系統(tǒng)，通過將兩種 實(shí)時(shí)放大和凍結(jié)后放大兩種方法的結(jié)合，同時(shí)復(fù)用數(shù)字掃描變換單元中變換部分的插值邏 輯模塊，來解決實(shí)時(shí)局部放大僅支持特定倍率的問題，以及簡(jiǎn)化凍結(jié)后局部放大的插值邏 輯，降低FPGA(Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，簡(jiǎn)稱“FPGA”)的消耗。本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種超聲圖像放大方法，包括如下步驟確定抽取因子和插值放大倍率根據(jù)預(yù)放大的圖像大小確定抽取因子和插值放大 倍率；放大圖像根據(jù)抽取因子將圖像放大并存儲(chǔ)；變換坐標(biāo)根據(jù)插值放大倍率對(duì)存儲(chǔ)的放大后圖像的地址進(jìn)行坐標(biāo)變換；輸出圖像根據(jù)變換后的坐標(biāo)讀取變換后的圖像數(shù)據(jù)并通過雙線性插值變換將變換后的圖像數(shù)據(jù)輸出顯示。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是在確定抽取因子和插值放大倍率步驟中，抽取因子 的確定Fn = INT(FcZZ^l,其中仏為更改后的抽取因子，F(xiàn)0為原始抽取因子，Z為實(shí)時(shí)局 部放大倍率。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是在確定抽取因子和插值放大倍率步驟中，插值放大 倍率的確定z。= {Ζ* (F1ZFtl)HZf其中Ζ。為插值放大倍率，Zf為凍結(jié)后局部放大倍率，F(xiàn)n 為更改后的抽取因子，F(xiàn)0為原始抽取因子，Z為實(shí)時(shí)局部放大倍率。本發(fā)明的技術(shù)方案是構(gòu)建一種超聲圖像放大系統(tǒng)，包括處理器單元、根據(jù)抽取因 子抽取數(shù)據(jù)的抽取單元、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元、對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描變換的數(shù)字掃描變換 單元以及對(duì)變換后的圖像進(jìn)行讀取并輸出的輸出單元、進(jìn)行雙線性插值變換的插值模塊， 所述處理器單元根據(jù)預(yù)放大的圖像大小確定抽取因子和插值放大倍率，所述抽取單元按照 確定的抽取因子對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取后存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)單元，所述數(shù)字掃描變換單元對(duì)存 儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的經(jīng)所述抽取單元處理后的圖像的坐標(biāo)根據(jù)確定的插值放大倍率進(jìn)行坐標(biāo) 變換，所述輸出單元根據(jù)變換后的坐標(biāo)讀取變換后的圖像數(shù)據(jù)并經(jīng)所述插值模塊進(jìn)行雙線 性插值后輸出顯示。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述數(shù)字掃描變換單元為現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述數(shù)字掃描變換單元包括進(jìn)行插值運(yùn)算的插值模 塊。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是還包括進(jìn)行圖像顯示的顯示單元，所述輸出單元將 圖像數(shù)據(jù)輸出到顯示單元進(jìn)行圖像顯示。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述插值模塊設(shè)置在數(shù)字掃描變換單元中。本發(fā)明的進(jìn)一步技術(shù)方案是所述存儲(chǔ)單元為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)幀的幀緩存存儲(chǔ)器。本發(fā)明的技術(shù)效果是提供一種超聲圖像放大方法及放大系統(tǒng)，通過將實(shí)時(shí)放大 和凍結(jié)后放大兩種方法的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像的任意倍數(shù)的實(shí)時(shí)放大，又節(jié)約了插值邏輯 元件。


圖1為本發(fā)明的流程圖。圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明。如圖1所示，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
是提供一種超聲圖像放大方法，包括如下步 驟步驟100 確定抽取因子和插值放大倍率，即，根據(jù)預(yù)放大的圖像大小確定抽取 因子和插值放大倍率。在確定抽取因子和插值放大倍率步驟中，抽取因子的確定Fn = INT(FcZZ)-I,其中更改后的抽取因子，F(xiàn)tl為原始抽取因子，Z為實(shí)時(shí)局部放大倍率。插 值放大倍率的確定Z。= {Ζ* (F1ZFtl)HZf其中Ζ。為插值放大倍率，Zf為凍結(jié)后局部放大倍 率，F(xiàn)n為更改后的抽取因子，F(xiàn)0為原始抽取因子，Z為實(shí)時(shí)局部放大倍率。
步驟200 放大圖像，即，根據(jù)抽取因子將圖像放大并存儲(chǔ)。根據(jù)步驟100中確定 的抽取因子對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取，將抽取后的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于幀緩存存儲(chǔ)器中，在抽取完 成后實(shí)現(xiàn)超聲實(shí)時(shí)圖像的第一級(jí)放大。步驟300 變換坐標(biāo)，即，根據(jù)插值放大倍率對(duì)存儲(chǔ)的放大后圖像的地址進(jìn)行坐標(biāo) 變換。將圖像的直角坐標(biāo)系地址除以步驟100中確定的插值放大倍率，然后再進(jìn)行坐標(biāo)變 換，即完成數(shù)字掃描變換，在坐標(biāo)變換的完成時(shí)實(shí)現(xiàn)超聲實(shí)時(shí)局部放大的第二級(jí)放大和凍 結(jié)后局部放大。步驟400 輸出圖像，即，根據(jù)變換后的坐標(biāo)讀取變換后的圖像數(shù)據(jù)并通過雙線性 插值變換將變換后的圖像數(shù)據(jù)輸出顯示。具體實(shí)施過程中，在輸出圖像的步驟中，首先根據(jù)變換后的坐標(biāo)讀取變換后的圖 像數(shù)據(jù)，然后再通過雙線性插值變換將變換后的圖像數(shù)據(jù)輸出。由于存入幀緩存的數(shù)據(jù)是 按照極坐標(biāo)每線的方式存入，為了能在顯示器上顯示，則必須用變換后的直角坐標(biāo)地址去 讀取幀緩存。本發(fā)明超聲圖像放大方法，通過將實(shí)時(shí)放大和凍結(jié)后放大兩種方法的結(jié)合，也即 是將實(shí)時(shí)圖像放大的倍率拆分為抽取因子和插值放大倍率兩部分，實(shí)現(xiàn)任意倍率的實(shí)時(shí)圖 像放大。同時(shí)，本發(fā)明不需要與顯示時(shí)序匹配，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)邏輯。如圖2所示，本發(fā)明的具體實(shí)施方式
是構(gòu)建一種超聲圖像放大系統(tǒng)，包括處理器 單元1、根據(jù)抽取因子抽取數(shù)據(jù)的抽取單元2、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元3、對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描 變換的數(shù)字掃描變換單元4以及對(duì)變換后的圖像進(jìn)行讀取并輸出的輸出單元5、進(jìn)行雙線 性插值變換的插值模塊(圖中未示出)，所述處理器單元1根據(jù)預(yù)放大的圖像大小確定抽取 因子和插值放大倍率，所述抽取單元2按照確定的抽取因子對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取后存儲(chǔ)到 所述存儲(chǔ)單元3，所述數(shù)字掃描變換單元4對(duì)存儲(chǔ)單元3中存儲(chǔ)的經(jīng)所述抽取單元2處理后 的圖像的坐標(biāo)根據(jù)確定的插值放大倍率進(jìn)行坐標(biāo)變換，所述輸出單元5根據(jù)變換后的坐標(biāo) 讀取變換后的圖像數(shù)據(jù)并經(jīng)所述插值模塊進(jìn)行雙線性插值后輸出顯示。本發(fā)明的具體實(shí)施過程如下模擬前端7中的超聲探頭71發(fā)出超聲，然后接收超 聲信號(hào)，接收后的超聲信號(hào)經(jīng)前端模擬電路72處理后發(fā)送到信號(hào)處理單元8進(jìn)行模擬變換 處理。處理器單元1根據(jù)預(yù)放大的圖像大小確定抽取因子和插值放大倍率。在確定抽取因 子和插值放大倍率步驟中，抽取因子的確定Fn= INI^h/Z^l，其中Fn為更改后的抽取因 子，&為原始抽取因子，Z為實(shí)時(shí)局部放大倍率。插值放大倍率的確定Z。= {Z*(Fn/F0)}*Zf 其中Z。為插值放大倍率，Zf為凍結(jié)后局部放大倍率，F(xiàn)n為更改后的抽取因子，F(xiàn)0為原始抽 取因子，Z為實(shí)時(shí)局部放大倍率。抽取單元2根據(jù)確定的抽取因子對(duì)信號(hào)處理單元8處理后 的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取，將抽取后的圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)單元3中，本發(fā)明的具體實(shí)施例中， 所述存儲(chǔ)單元3為幀緩存存儲(chǔ)器。此時(shí)，對(duì)于存儲(chǔ)單元而言，模擬前端波束合成后的數(shù)據(jù)， 在新的抽取因子下，將抽取后的數(shù)據(jù)存放3于該單元中。在抽取單元2完成圖像數(shù)據(jù)抽取 后實(shí)現(xiàn)超聲實(shí)時(shí)圖像的第一級(jí)放大。數(shù)字掃描變換單元4根據(jù)插值放大倍率對(duì)存儲(chǔ)的放大 后圖像的地址進(jìn)行坐標(biāo)變換。由于通常的裝置中，數(shù)字掃描變換單元4中設(shè)置有插值模塊， 這里直接應(yīng)用數(shù)字掃描變換單元4中的插值模塊即可。將圖像的直角坐標(biāo)系地址除以確定 的插值放大倍率，然后再進(jìn)行坐標(biāo)變換，即完成數(shù)字掃描變換。在坐標(biāo)變換的完成時(shí)實(shí)現(xiàn)超 聲實(shí)時(shí)局部放大的第二級(jí)放大和凍結(jié)后局部放大。輸出單元5根據(jù)變換后的坐標(biāo)讀取變換
5后存儲(chǔ)的圖像數(shù)據(jù)并輸出放大后的圖像。本發(fā)明超聲圖像放大方法，通過將實(shí)時(shí)放大和凍結(jié)后放大兩種方法的結(jié)合，也即 是將實(shí)時(shí)圖像放大的倍率拆分為抽取因子和插值放大倍率兩部分，實(shí)現(xiàn)任意倍率的實(shí)時(shí)圖 像放大。同時(shí)，本發(fā)明不需要與顯示時(shí)序匹配，簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)邏輯。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式是所述數(shù)字掃描變換單元4為現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列。 所述數(shù)字掃描變換單元包括進(jìn)行插值運(yùn)算的插值模塊。本發(fā)明充分利用數(shù)字掃描變換單元 中的插值模塊，減少了一套專門用于凍結(jié)后局部放大的邏輯。所述存儲(chǔ)單元為存儲(chǔ)數(shù)據(jù)幀的幀緩存存儲(chǔ)器。本發(fā)明超聲圖像放大系統(tǒng)還包括進(jìn)行圖像顯示的顯示單元6，所述輸出單元5將 圖像數(shù)據(jù)輸出到顯示單元6進(jìn)行圖像顯示。所述顯示單元為L(zhǎng)ED顯示模塊、IXD顯示模塊、 CRT顯示模塊中任意一種。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種超聲圖像放大方法，包括如下步驟確定抽取因子和插值放大倍率根據(jù)預(yù)放大的圖像大小確定抽取因子和插值放大倍率；放大圖像根據(jù)抽取因子將圖像放大并存儲(chǔ)；變換坐標(biāo)根據(jù)插值放大倍率對(duì)存儲(chǔ)的放大后圖像的地址進(jìn)行坐標(biāo)變換；輸出圖像根據(jù)變換后的坐標(biāo)讀取變換后的圖像數(shù)據(jù)并通過雙線性插值變換將變換后的圖像數(shù)據(jù)輸出顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲圖像放大方法，其特征在于，在確定抽取因子和插值放 大倍率步驟中，抽取因子的確定Fn= INT(FcZZ)-I,其中更改后的抽取因子，F(xiàn)tl為原 始抽取因子，Z為實(shí)時(shí)局部放大倍率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲圖像放大方法，其特征在于，在確定抽取因子和插值放 大倍率步驟中，插值放大倍率的確定ζ。= {Ζ* (F1ZFtl)HZf其中Ζ。為插值放大倍率，Zf為凍 結(jié)后局部放大倍率，F(xiàn)n為更改后的抽取因子，F(xiàn)0為原始抽取因子，Z為實(shí)時(shí)局部放大倍率。
4.一種超聲圖像放大系統(tǒng)，其特征在于，包括處理器單元、根據(jù)抽取因子抽取數(shù)據(jù)的抽 取單元、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元、對(duì)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)掃描變換的數(shù)字掃描變換單元以及對(duì)變換 后的圖像進(jìn)行讀取并輸出的輸出單元、進(jìn)行雙線性插值變換的插值模塊，所述處理器單元 根據(jù)預(yù)放大的圖像大小確定抽取因子和插值放大倍率，所述抽取單元按照確定的抽取因子 對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取后存儲(chǔ)到所述存儲(chǔ)單元，所述數(shù)字掃描變換單元對(duì)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)的 經(jīng)所述抽取單元處理后的圖像的坐標(biāo)根據(jù)確定的插值放大倍率進(jìn)行坐標(biāo)變換，所述輸出單 元根據(jù)變換后的坐標(biāo)讀取變換后的圖像數(shù)據(jù)并經(jīng)所述插值模塊進(jìn)行雙線性插值后輸出顯示 ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲圖像放大系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字掃描變換單元為 現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲圖像放大系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字掃描變換單元包 括進(jìn)行插值運(yùn)算的插值模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲圖像放大系統(tǒng)，其特征在于，還包括進(jìn)行圖像顯示的顯 示單元，所述輸出單元將圖像數(shù)據(jù)輸出到顯示單元進(jìn)行圖像顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲圖像放大系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)單元為存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 幀的幀緩存存儲(chǔ)器。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲圖像放大系統(tǒng)，其特征在于，所述插值模塊設(shè)置在數(shù)字 掃描變換單元中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超聲圖像放大方法及放大系統(tǒng)，所述超聲圖像放大方法包括如下步驟確定抽取因子和插值放大倍率根據(jù)預(yù)放大的圖像大小確定抽取因子和插值放大倍率；放大圖像根據(jù)抽取因子將圖像放大并存儲(chǔ)；變換坐標(biāo)根據(jù)插值放大倍率對(duì)存儲(chǔ)的放大后圖像的地址進(jìn)行坐標(biāo)變換；輸出圖像根據(jù)變換后的坐標(biāo)讀取變換后的圖像數(shù)據(jù)并輸出放大后的圖像。本發(fā)明提供一種超聲圖像放大方法及放大系統(tǒng)，通過將實(shí)時(shí)放大和凍結(jié)后放大兩種方法的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圖像的任意倍數(shù)的實(shí)時(shí)放大，又節(jié)約了插值邏輯元件。
文檔編號(hào)G06T3/40GK101980281SQ201010501188
公開日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者張雷, 李彬 申請(qǐng)人:深圳市理邦精密儀器股份有限公司