[发明专利]基于DRAM实现超声数字扫描变换的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声数字信号处理技术，尤其是涉及一种基于动态随机存储器（DRAM）实现超声数字扫描变换的方法及系统。

背景技术

在医疗超声成像系统中，需要把扫描端的回波信息转化为显示端的图像，供专业人员观测和诊断，这个图像转化的过程称为数字扫描变换，简称DSC(Digital Scan Converter)， DSC技术在提高成像质量方便具有非常重要的作用，已成为目前医疗超声成像中的一项关键技术，有着广阔的应用前景。

DSC技术的核心是以显示空间图像素点的坐标为源，经过一系列的坐标变换，得到其对应的点在扫描图像中的原始坐标，利用原始坐标或其周围的四点(当坐标变换结果为小数时取整后取相邻的横向和纵向各两点)，采用线性插补的算法，求出显示像素的值。

DSC技术要实现由扫描端的回波数据到显示端图像的变换，需要先把扫描端的整幅(帧)扫描图像缓存，再根据显示端坐标变换的结果，从扫描端数据缓存中取出相应的数值进行插补运算。

DSC运算需要逐行逐列运算才能得到一幅(帧)完整的显示图像，譬如假设显示区的大小是800*600(像素)，那么每帧图像则需要进行480000个像素点的DSC运算，如果要实时DSC，由于医疗超声实时成像系统的帧率通常都在几十帧/秒左右，可以算出，其运算量较大，同时由于大部分点DSC运算需要取4点的值，因此缓存的操作量就更大了。如果考虑到还需要缓存前端扫描图像的带宽，那么对缓存的操作是整个DSC处理中吞吐率最大的地方之一。     

由于DSC技术的这些特点，造成DSC技术在实现上来讲，面临着大数据量、大数据吞吐率、高性能的要求。当前医疗超声设备中，DSC的实现有软件实现和硬件实现两大方案，其中软件采用CPU运算，DDR2/3存储的方式，硬件方案则为FPGA+SRAM的方案，FPGA控制和运算，SRAM存储。

在现有的DSC实现方案中，其中软件实现方案利用CPU较强的运算能力进行DSC的运算，特点是实现灵活，但由于DSC需要的超大且持续的运算量，对软件是个很大的开销，容易造成软件系统处理其他问题能力不足，并进一步导致系统的不稳定，且由于DSC的大运算量，再加上超声成像系统其他需求对软件的开销，造成对CPU选型时的成本有较大冲击，使用起来有一定的局限性。

在现有的硬件实现方案中，即FPGA+SRAM的方案中，用FPGA进行控制和运算，SRAM实现存储，这种实现方案在相当长的一段时期内，满足了市场需要，但伴随着市场竞争的进一步激烈化和新的存储方案即控制方式的出现，以及系统扩展等的需要，FPGA+SRAM这种方案，在各个方面表现出了劣势：首先其成本相对动态随机存储(DDR2/3或SDRAM，以下统称DDR)的方案，同样的容量条件下，高出了10倍以上；其次，SRAM的低容量使其几乎刚好满足DSC存储的要求，如果系统有其他的存储需要，还需要另加存储设备，扩展性较差；再次，SRAM吞吐率严重不足，无法应对日益提高的更高密度的图像，更大的帧率、更高带宽的处理需求。

发明内容

为解决现有DSC实现方案中存在数据运算量大、对系统要求较高等诸多缺陷，本发明提出一种基于动态随机存储器，使用最小的成本代价，最简单实用的方式实现超声数字扫描变换的方法及系统。

本发明采用如下技术方案实现：一种基于DRAM实现超声数字扫描变换的方法，其包括：

在DSC系统的内部RAM中设置若干个线缓存；

每次将一帧对应图像显示单元需要进行显示的扫描图像以扫描线为单位缓存至DRAM，且同一扫描线对应的回波数据存入DRAM中的同一行内；

以扫描线为单位，每次逐线逐步从DRAM中读出每个扫描线的N个回波数据，分别将每个扫描线读出的N个回波数据存入各个线缓存中；

按照显示图像的显示顺序对各个像素点进行坐标变换，获得显示图像中每个像素点对应在扫描图像中的绝对地址，根据绝对地址在线缓存中找到对应的回波数据进过插补运算，计算出显示图像中每个像素点的灰度值。

其中，绝对地址包括由方位角θ决定的线地址和由极径R决定的点地址，线地址直接作为不同线缓存的索引地址，而点地址则作为一个线缓存中的点索引地址。

其中，每个线缓存的存储深度为8。

其中，DSC系统由FPGA芯片实现，所述若干个线缓存设置在FPGA芯片内部的RAM中，而DRAM连接在FPGA芯片外部。