[发明专利]一种高精度的反正切拟合系统及超声成像装置

说明书

本发明公开一种高精度的反正切拟合系统及超声成像装置，其系统包括：查找表构建模块，用于构建非线性模型中的角度查找表；参数计算模块，用于计算非线性模型参数；基础系数计算模块，用于计算基础系数；拟合系数计算模块，用于根据基础系数计算得到非线性模型的拟合系数；拟合模块，用于基于非线性模型对反正切值进行拟合。本发明相对于现有技术优点在于：1、相比于现有低于3阶的多项式拟合方法，本方法可以得到更高的计算精度；2、相比于现有低于3阶的多项式拟合方法，本方法的计算复杂度没有显著增加，此外该方法的模型拟合系数可以提前计算，进一步提高了计算效率。

技术领域

本发明属于超声信号处理技术领域，具体涉及一种高精度的反正切拟合系统及超声成像装置。

背景技术

快速精确的反正切方法被广泛应用于嵌入式系统，信号处理，雷达等领域中。现有的反正切近似方法主要包括CORDIC算法，查找表和多项式三种。

CORDIC算法的主要缺点在于计算精度高度依赖于迭代次数，高精度必然带来计算时间的增加和存储资源的消耗。查找表的主要缺点在于难以解决精度和效率之间的制约问题。基于多项式的相关研究较多，参考文献：RajanS,Wang S,Inkol R,et al.Efficientapproximations for the arctangent function[J].IEEE SignalProcessingMagazine,2006,23(3):108-111，SreeramanRajan等人对该类方法进行了对比总结，然而文献中提及到的方法，其计算精度只有10^-3，对于一些精度要求较高的场景，该类方法难以满足性能要求。

且无论上述何种方法，都是利用反正切arctan在(-π，π]的周期性、对称性以及cot和tan之间的转换关系，将arctan的计算转换到进行。

因而，提供一种在内的高精度arctan拟合方法是迫切需要的。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种高精度的反正切拟合系统及超声成像装置，能够得到更高的计算精度，且进一步提高了计算效率。

本发明采用以下技术方案：一种高精度的反正切拟合系统，包括：

查找表构建模块，用于构建非线性模型中的角度查找表；

参数计算模块，用于计算非线性模型参数；

基础系数计算模块，用于计算基础系数；

拟合系数计算模块，用于根据基础系数计算得到非线性模型的拟合系数；

拟合模块，用于基于非线性模型对反正切值进行拟合。

作为优选方案，所述查找表构建模块中的构建角度查找表具体为：将的正切值[0，1]等分为两段并构建角度查找表LUT＝[0，0.4636，,07854]。

作为优选方案，所述参数计算模块中的计算非线性模型参数具体为：计算索引ind＝round(2*x)、t＝(2*x-ind)/(2+ind*x)，其中，round表示四舍五入，x、t为中间变量，Q表示虚部，I表示实部。

作为优选方案，所述基础系数计算模块中的计算基础系数具体为：

计算基础系数a，公式如下：

a＝2*tan(0.245/2)；

计算基础系数b，公式如下：

b＝2*tan(0.245/2)³/3。

作为优选方案，所述拟合系数计算模块中的根据基础系数计算得到非线性模型的拟合系数具体为：

计算拟合系数A，公式如下：