專利名稱：一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的壓縮存儲和解壓縮方法及解壓縮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)超聲診斷系統(tǒng)，尤其涉及一種旨在節(jié)省系統(tǒng)存儲資源并降低系統(tǒng) 設(shè)計復(fù)雜度的波束合成聚焦參數(shù)的存儲方法及其應(yīng)用裝置。
背景技術(shù)：
波束合成是醫(yī)學(xué)超聲診斷系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，通過波束合成得到的回波的質(zhì)量對 超聲圖像的清晰性和精確性有很大的影響。聚焦是波束合成中的關(guān)鍵步驟。目前常用的 聚焦技術(shù)有實時分段動態(tài)聚焦和實時連續(xù)動態(tài)聚焦，都需要用到大量的聚焦參數(shù)。一般醫(yī) 學(xué)超聲系統(tǒng)采用的方式是預(yù)先計算出大量的聚焦參數(shù)，并在使用前加載到系統(tǒng)中的存儲器 中。雖然這種做法較為簡單，但是需要耗費(fèi)大量的存儲資源，導(dǎo)致硬件成本增加，每次加載 大量的聚焦參數(shù)也需要耗費(fèi)較多的時間，導(dǎo)致系統(tǒng)的時間效率較低。少數(shù)醫(yī)學(xué)超聲系統(tǒng)采 用硬件實時計算聚焦參數(shù)，首先需要預(yù)存部分參數(shù)，并在每條掃描線發(fā)射接收前寫入控制 參數(shù)，然后在接收期間由硬件自動生成所需的聚焦參數(shù)。這種做法占用了較多的硬件計算 單元，硬件設(shè)計復(fù)雜，控制難度較高。經(jīng)過計算分析和統(tǒng)計證明，在現(xiàn)有超聲系統(tǒng)中，所需的聚焦參數(shù)中有較多的連續(xù) 區(qū)域數(shù)值相同，所以可以采用一種無損壓縮編碼的方法，行程編碼壓縮，對原始聚焦參數(shù)進(jìn) 行壓縮。行程編碼又稱“運(yùn)行長度編碼”或“游程編碼”，是一種統(tǒng)計編碼，該編碼屬于無損 壓縮編碼。行程編碼的基本原理是用一個符號值或串長代替具有相同值的連續(xù)符號(連 續(xù)符號構(gòu)成了一段連續(xù)的“行程”，行程編碼因此而得名)，使符號長度少于原始數(shù)據(jù)的長 度。行程編碼技術(shù)運(yùn)算復(fù)雜度低，便于減少存儲容量，不會對系統(tǒng)造成額外負(fù)擔(dān)。對聚焦參數(shù)進(jìn)行行程編碼壓縮后，在沒有任何信息損失的情況下，大幅度的減少 了聚焦參數(shù)的數(shù)量，可以大幅度減少存儲聚焦參數(shù)所需的存儲資源。在使用壓縮聚焦參數(shù) 時，僅僅需要簡單的解壓縮裝置，便可以還原出原始聚焦參數(shù)。美國專利6，110，116提出了一種預(yù)存儲延遲參數(shù)的波束合成聚焦方法，即預(yù)先將 聚集參數(shù)計算出并存儲，每個焦區(qū)的回波使用相應(yīng)的預(yù)先存儲的聚焦參數(shù)。上述專利的缺點是需要耗費(fèi)大量的存儲資源，導(dǎo)致硬件成本增加，每次加載大量 的聚焦參數(shù)也需要耗費(fèi)較多的時間，導(dǎo)致系統(tǒng)的時間效率較低。公開號為CN 101097256A的專利提供了一種波束合成的接收聚焦參數(shù)的實時計 算方法及裝置，需要預(yù)先加載有限的初始化參數(shù)，通過迭代逼近計算，獲得比較理想的聚焦 參數(shù)。上述專利的缺點是占用了較多的硬件計算單元，硬件設(shè)計復(fù)雜，控制難度較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是為了解決超聲波束合成聚焦參數(shù)的存儲問題，提出一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的壓縮存儲和解壓縮方法及解壓縮裝置，使用較少的存儲資源存儲了大 量的聚焦參數(shù)，降低系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為
一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的壓縮存儲和解壓縮方法及解壓縮裝置，采用行程編 碼壓縮超聲波束合成聚焦參數(shù)，并使用解壓縮裝置按一定方法還原超聲波束合成聚焦參 數(shù)。一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的解壓縮裝置，其特征在于所述的解壓縮裝置包 括a.聚焦參數(shù)加載單元，用于在更換探頭時給存儲器加載壓縮聚焦參數(shù)；b.存儲器，用于存儲上述聚焦參數(shù)加載單元加載的壓縮聚焦參數(shù)，并根據(jù)地址計 算單元產(chǎn)生的地址為緩沖提供指定地址的壓縮聚焦參數(shù)；c.緩沖，用于緩沖從所述存儲器中讀取的壓縮聚焦參數(shù)，并且，為寄存器提供解壓 縮后的原始聚焦參數(shù)，為計數(shù)器提供解壓縮后的當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用次數(shù)，為地 址產(chǎn)生單元提供緩沖的當(dāng)前滿狀態(tài)，緩沖的狀態(tài)包括滿和非滿；d.地址產(chǎn)生單元，用于計算存儲器中的壓縮聚焦參數(shù)的存儲地址，判斷緩沖的當(dāng) 前滿狀態(tài)，若緩沖非滿，則存儲地址自增1，讀取下一個壓縮聚焦參數(shù)，若緩沖滿，則地址保 持；e.寄存器，用于存儲從緩沖中讀取的壓縮聚焦參數(shù)的一部分，即原始聚焦參數(shù)部 分，并提供給聚焦參數(shù)使用單元使用；f.計數(shù)器，用于記錄解壓縮后的當(dāng)前原始聚焦參數(shù)還剩余的使用次數(shù)，當(dāng)使用次 數(shù)為零時裝載從緩沖中讀取的壓縮聚焦參數(shù)的一部分，即當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用次 數(shù)，每使用一次就遞減1;g.比較器，用于判斷解壓縮后的原始聚焦參數(shù)還剩余的使用次數(shù)是否為零；h.聚焦參數(shù)使用單元，用于接收解壓縮后的原始聚焦參數(shù)，進(jìn)行聚焦；所述聚焦參數(shù)加載單元的信號輸入端直接連接到上位機(jī)，聚焦參數(shù)加載單元的信 號輸出端連接到存儲器，存儲器連接到緩沖；緩沖連接到地址產(chǎn)生單元，地址產(chǎn)生單元再連 接到存儲器構(gòu)成一個循環(huán)回路；緩沖連接到計數(shù)器，計數(shù)器連接到比較器，比較器再連接到 緩沖構(gòu)成另一個循環(huán)回路；緩沖連接到寄存器，寄存器連接到聚焦參數(shù)使用單元。一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的壓縮存儲和解壓縮方法，其特征在于所述的壓縮 存儲和解壓縮方法包括以下步驟a.使用計算機(jī)配合相應(yīng)軟件，預(yù)先計算出所有探頭的波束合成聚焦參數(shù)，每一個 聚焦參數(shù)稱為原始聚焦參數(shù)，并將原始聚焦參數(shù)存入計算機(jī)的存儲器中；b.使用計算機(jī)配合相應(yīng)軟件，采用行程編碼壓縮波束合成聚焦參數(shù)，每一個壓縮 聚焦參數(shù)包括兩部分，一部分為原始聚焦參數(shù)，另一部分為當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用 次數(shù)，并將合成聚焦參數(shù)存入上位機(jī)的存儲器中，所述的上位機(jī)為單片機(jī)或其他嵌入式芯 片為核心的系統(tǒng)；c.當(dāng)超聲波系統(tǒng)更換探頭時，聚焦參數(shù)加載單元從上位機(jī)的存儲器中加載行程編 碼壓縮后的壓縮聚焦參數(shù)到存儲器的指定地址；然后根據(jù)緩存的數(shù)據(jù)寫入及讀出，分為兩 個循環(huán)；
①寫入循環(huán)(1)當(dāng)超聲波束開始合成，判斷緩沖的狀態(tài)是滿或非滿；(2)緩沖狀態(tài)是非滿，則經(jīng)過地址產(chǎn)生單元得到指定地址，從存儲器的指定地址中 裝載壓縮聚焦參數(shù)到緩沖中，地址增1 ；緩沖狀態(tài)是滿則緩沖停止裝載壓縮聚焦參數(shù)，地址 保持；②讀出循環(huán)
(1)從緩沖中讀取壓縮聚焦參數(shù)并送入寄存器，將寄存后的壓縮聚焦參數(shù)拆分成 原始聚焦參數(shù)部分和原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)部分；(2)原始聚焦參數(shù)部分送入聚焦參數(shù)使用單元供使用，原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)部 分送入計數(shù)器，同時對原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)進(jìn)行遞減計數(shù)；(3)將原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)的遞減計數(shù)結(jié)果送入比較器，和零比較，相等則執(zhí)行 步驟①，從緩沖中讀取下一個壓縮聚焦參數(shù)，不相等則繼續(xù)遞減。本發(fā)明的優(yōu)點為本發(fā)明使用壓縮方法存儲醫(yī)學(xué)超聲系統(tǒng)波束合成的聚焦參數(shù)，使用較少的存儲資 源存儲了大量的聚焦參數(shù)，并且降低了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。


圖1是波束合成聚焦參數(shù)的解壓縮裝置。其中包括聚焦參數(shù)加載單元1，存儲器2，緩沖3，地址產(chǎn)生單元4，寄存器5，計數(shù) 器6，比較器7，聚焦參數(shù)使用單元8。圖2是壓縮存儲的參數(shù)格式舉例。
具體實施例方式一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的壓縮存儲和解壓縮方法及解壓縮裝置，采用行程編 碼壓縮超聲波束合成聚焦參數(shù)，并使用解壓縮裝置按一定方法還原超聲波束合成聚焦參 數(shù)。一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的解壓縮裝置，其特征在于所述的解壓縮裝置包 括a.聚焦參數(shù)加載單元，用于在更換探頭時給存儲器加載壓縮聚焦參數(shù)；b.存儲器，用于存儲上述聚焦參數(shù)加載單元加載的壓縮聚焦參數(shù)，并根據(jù)地址計 算單元產(chǎn)生的地址為緩沖提供指定地址的壓縮聚焦參數(shù)；c.緩沖，用于緩沖從所述存儲器中讀取的壓縮聚焦參數(shù)，并且，為寄存器提供解壓 縮后的原始聚焦參數(shù)，為計數(shù)器提供解壓縮后的當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用次數(shù)，為地 址產(chǎn)生單元提供緩沖的當(dāng)前滿狀態(tài)，緩沖的狀態(tài)包括滿和非滿；d.地址產(chǎn)生單元，用于計算存儲器中的壓縮聚焦參數(shù)的存儲地址，判斷緩沖的當(dāng) 前滿狀態(tài)，若緩沖非滿，則存儲地址自增1，讀取下一個壓縮聚焦參數(shù)，若緩沖滿，則地址保 持；e.寄存器，用于存儲從緩沖中讀取的壓縮聚焦參數(shù)的一部分，即原始聚焦參數(shù)部 分，并提供給聚焦參數(shù)使用單元使用；
f.計數(shù)器，用于記錄解壓縮后的當(dāng)前原始聚焦參數(shù)還剩余的使用次數(shù)，當(dāng)使用次 數(shù)為零時裝載從緩沖中讀取的壓縮聚焦參數(shù)的一部分，即當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用次 數(shù)，每使用一次就遞減1;g.比較器，用于判斷解壓縮后的原始聚焦參數(shù)還剩余的使用次數(shù)是否為零；h.聚焦參數(shù)使用單元，用于接收解壓縮后的原始聚焦參數(shù)，進(jìn)行聚焦；所述聚焦參數(shù)加載單元的信號輸入端直接連接到上位機(jī)，聚焦參數(shù)加載單元的信 號輸出端連接到存儲器，存儲器連接到緩沖；緩沖連接到地址產(chǎn)生單元，地址產(chǎn)生單元再連 接到存儲器構(gòu)成一個循環(huán)回路；緩沖連接到計數(shù)器，計數(shù)器連接到比較器，比較器再連接到 緩沖構(gòu)成另一個循環(huán)回路；緩沖連接到寄存器，寄存器連接到聚焦參數(shù)使用單元。一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的壓縮存儲和解壓縮方法，其特征在于所述的壓縮 存儲和解壓縮方法包括以下步驟a.使用計算機(jī)配合相應(yīng)軟件，預(yù)先計算出所有探頭的波束合成聚焦參數(shù)，每一個 聚焦參數(shù)稱為原始聚焦參數(shù)，并將原始聚焦參數(shù)存入計算機(jī)的存儲器中；b.使用計算機(jī)配合相應(yīng)軟件，采用行程編碼壓縮波束合成聚焦參數(shù)，每一個壓縮 聚焦參數(shù)包括兩部分，一部分為原始聚焦參數(shù)，另一部分為當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用 次數(shù)，并將合成聚焦參數(shù)存入上位機(jī)的存儲器中，所述的上位機(jī)為單片機(jī)或其他嵌入式芯 片為核心的系統(tǒng)；c.當(dāng)超聲波系統(tǒng)更換探頭時，聚焦參數(shù)加載單元從上位機(jī)的存儲器中加載行程編 碼壓縮后的壓縮聚焦參數(shù)到存儲器的指定地址；然后根據(jù)緩存的數(shù)據(jù)寫入及讀出，分為兩 個循環(huán)；①寫入循環(huán)(1)當(dāng)超聲波束開始合成，判斷緩沖的狀態(tài)是滿或非滿；(2)緩沖狀態(tài)是非滿，則經(jīng)過地址產(chǎn)生單元得到指定地址，從存儲器的指定地址中 裝載壓縮聚焦參數(shù)到緩沖中，地址增1 ；緩沖狀態(tài)是滿則緩沖停止裝載壓縮聚焦參數(shù)，地址 保持；②讀出循環(huán)(1)從緩沖中讀取壓縮聚焦參數(shù)并送入寄存器，將寄存后的壓縮聚焦參數(shù)拆分成 原始聚焦參數(shù)部分和原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)部分；(2)原始聚焦參數(shù)部分送入聚焦參數(shù)使用單元供使用，原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)部 分送入計數(shù)器，同時對原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)進(jìn)行遞減計數(shù)；(3)將原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)的遞減計數(shù)結(jié)果送入比較器，和零比較，相等則執(zhí)行 步驟①，從緩沖中讀取下一個壓縮聚焦參數(shù)，不相等則繼續(xù)遞減。以下結(jié)合附圖及附圖所示之實施例對本發(fā)明裝置和方法作進(jìn)一步詳述。具體實施例中，原始聚焦參數(shù)的每個數(shù)據(jù)使用4bit存儲，使用行程編碼壓縮后的 數(shù)據(jù)格式為16bit，如圖2所示。其中低4位表示原始聚焦參數(shù)，高12位表示低4位的當(dāng) 前原始聚焦參數(shù)的總共使用次數(shù)。如果不采用行程編碼壓縮，每16bit的存儲空間只能存 儲4個4位的聚焦參數(shù)；采用游程編碼壓縮后，每16位的存儲空間可存放的4位聚焦參數(shù) 最高達(dá)4096個。由此可見，存儲聚焦參數(shù)時采用行程編碼壓縮可以大幅度減少所需的存儲 資源，而且又不增加系統(tǒng)的復(fù)雜性。
解壓縮方法和裝置的實施過程如下
更換超聲探頭時，由聚焦參數(shù)加載單元為存儲器(本實施例為RAM)加載行程編 碼壓縮后的壓縮聚焦參數(shù)；判斷緩沖狀態(tài)，若未滿，則從RAM中讀取一個由地址產(chǎn)生單元生 成的地址指定的壓縮聚焦參數(shù)，同時地址產(chǎn)生單元的存儲地址單元自增1，準(zhǔn)備讀取下一個 壓縮聚焦參數(shù)；寄存器存儲從緩沖中讀取的壓縮聚焦參數(shù)的一部分，即原始聚焦參數(shù)部分， 并提供給聚焦參數(shù)使用單元使用，當(dāng)解壓縮后的原始聚焦參數(shù)總共使用次數(shù)使用完畢時， 則裝載由下一個從緩沖中讀取的壓縮聚焦參數(shù)中的原始聚焦參數(shù)部分；計數(shù)器記錄當(dāng)前解 壓后的當(dāng)前原始聚焦參數(shù)還剩余的使用次數(shù)，當(dāng)使用次數(shù)為零時裝載從緩沖中讀取的壓縮 聚焦參數(shù)中的當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用次數(shù)部分，每使用一次就遞減1 ；使用比較器 將計數(shù)器中記錄的解壓后的當(dāng)前原始聚焦參數(shù)剩余的使用次數(shù)與零相比，即判斷當(dāng)前解壓 后的原始聚焦參的總共使用次數(shù)是否使用完畢，若解壓縮后的原始聚焦參數(shù)的總共使用次 數(shù)使用完畢，則讀取緩沖中的下一個行程編碼壓縮后的壓縮聚焦參數(shù)提供給寄存器和計數(shù)
權(quán)利要求
一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的解壓縮裝置，其特征在于所述的解壓縮裝置包括a.聚焦參數(shù)加載單元，用于在更換探頭時給存儲器加載壓縮聚焦參數(shù)；b.存儲器，用于存儲上述聚焦參數(shù)加載單元加載的壓縮聚焦參數(shù)，并根據(jù)地址計算單元產(chǎn)生的地址為緩沖提供指定地址的壓縮聚焦參數(shù)；c.緩沖，用于緩沖從所述存儲器中讀取的壓縮聚焦參數(shù)，并且，為寄存器提供解壓縮后的原始聚焦參數(shù)，為計數(shù)器提供解壓縮后的當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用次數(shù)，為地址產(chǎn)生單元提供緩沖的當(dāng)前滿狀態(tài)，緩沖的狀態(tài)包括滿和非滿；d.地址產(chǎn)生單元，用于計算存儲器中的壓縮聚焦參數(shù)的存儲地址，判斷緩沖的當(dāng)前滿狀態(tài)，若緩沖非滿，則存儲地址自增1，讀取下一個壓縮聚焦參數(shù)，若緩沖滿，則地址保持；e.寄存器，用于存儲從緩沖中讀取的壓縮聚焦參數(shù)的一部分，即原始聚焦參數(shù)部分，并提供給聚焦參數(shù)使用單元使用；f.計數(shù)器，用于記錄解壓縮后的當(dāng)前原始聚焦參數(shù)還剩余的使用次數(shù)，當(dāng)使用次數(shù)為零時裝載從緩沖中讀取的壓縮聚焦參數(shù)的一部分，即當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用次數(shù)，每使用一次就遞減1；g.比較器，用于判斷解壓縮后的原始聚焦參數(shù)還剩余的使用次數(shù)是否為零；h.聚焦參數(shù)使用單元，用于接收解壓縮后的原始聚焦參數(shù)，進(jìn)行聚焦；所述聚焦參數(shù)加載單元的信號輸入端直接連接到上位機(jī)，聚焦參數(shù)加載單元的信號輸出端連接到存儲器，存儲器連接到緩沖；緩沖連接到地址產(chǎn)生單元，地址產(chǎn)生單元再連接到存儲器構(gòu)成一個循環(huán)回路；緩沖連接到計數(shù)器，計數(shù)器連接到比較器，比較器再連接到緩沖構(gòu)成另一個循環(huán)回路；緩沖連接到寄存器，寄存器連接到聚焦參數(shù)使用單元。
2.一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的壓縮存儲和解壓縮方法，其特征在于所述的壓縮存 儲和解壓縮方法包括以下步驟a.使用計算機(jī)配合相應(yīng)軟件，預(yù)先計算出所有探頭的波束合成聚焦參數(shù)，每一個聚焦 參數(shù)稱為原始聚焦參數(shù)，并將原始聚焦參數(shù)存入計算機(jī)的存儲器中；b.使用計算機(jī)配合相應(yīng)軟件，采用行程編碼壓縮波束合成聚焦參數(shù)，每一個壓縮聚焦 參數(shù)包括兩部分，一部分為原始聚焦參數(shù)，另一部分為當(dāng)前原始聚焦參數(shù)的總共使用次數(shù)， 并將合成聚焦參數(shù)存入上位機(jī)的存儲器中，所述的上位機(jī)為單片機(jī)或其他嵌入式芯片為核 心的系統(tǒng)；c.當(dāng)超聲波系統(tǒng)更換探頭時，聚焦參數(shù)加載單元從上位機(jī)的存儲器中加載行程編碼壓 縮后的壓縮聚焦參數(shù)到存儲器的指定地址；然后根據(jù)緩存的數(shù)據(jù)寫入及讀出，分為兩個循 環(huán)；①寫入循環(huán)(1)當(dāng)超聲波束開始合成，判斷緩沖的狀態(tài)是滿或非滿；(2)緩沖狀態(tài)是非滿，則經(jīng)過地址產(chǎn)生單元得到指定地址，從存儲器的指定地址中裝 載壓縮聚焦參數(shù)到緩沖中，地址增1 ；緩沖狀態(tài)是滿則緩沖停止裝載壓縮聚焦參數(shù)，地址保 持；②讀出循環(huán)(1)從緩沖中讀取壓縮聚焦參數(shù)并送入寄存器，將寄存后的壓縮聚焦參數(shù)拆分成原始 聚焦參數(shù)部分和原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)部分；(2)原始聚焦參數(shù)部分送入聚焦參數(shù)使用單元供使用，原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)部分送入計數(shù)器，同時對原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)進(jìn)行遞減計數(shù)；(3)將原始聚焦參數(shù)使用次數(shù)的遞減計數(shù)結(jié)果送入比較器，和零比較，相等則執(zhí)行步驟 ①，從緩沖中讀取下一個壓縮聚焦參數(shù)，不相等則繼續(xù)遞減。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲波束合成聚焦參數(shù)的壓縮存儲和解壓縮方法及解壓縮裝置，采用行程編碼壓縮超聲波束合成聚焦參數(shù)，并使用解壓縮裝置按一定方法還原超聲波束合成聚焦參數(shù)。本發(fā)明使用壓縮方法存儲醫(yī)學(xué)超聲系統(tǒng)波束合成的聚焦參數(shù)，使用較少的存儲資源存儲了大量的聚焦參數(shù)，并且降低了系統(tǒng)設(shè)計的復(fù)雜性。
文檔編號G01S7/52GK101806890SQ20101013280
公開日2010年8月18日 申請日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月22日
發(fā)明者周星, 張鑫, 徐 明, 李岸偉, 李紅梅, 胡群超 申請人:合肥皖儀生物電子有限公司