[发明专利]超声成像系统数字化扫描变换方法及实现电路

说明书

本发明属于超声图象生成及数字化处理技术领域。

数字化扫描变换器是先进的扇形扫描超声成像系统的重要组成部件。扇形扫描超声成像系统在医疗诊断、工业的无损探伤等领域有着广泛的应用前景。在这类成像系统中，一般采用低速的机械扇形扫描来采集信息，并高速地（以电视制式）显示在显示器屏幕上。数字化扫描变换器（简称DSC）就是解决在采样空间与显示空间实现扫描变换的一种先进技术方案。DSC的核心是设置一个贮存器阵列，将低速的机械扫描过程中采集的像素信息数字化后存入贮存体中，同时以电视制式将贮存体中的图象信息读出，高速显示在电视屏幕上。实现DSC技术有三个主要环节：1.决定像素在三个空间的分布方式。这三个空间是采样空间Ⅰ（被观察物的断面），贮存空间Ⅱ（贮存器阵列）和显示空间Ⅲ（显示器屏幕）。2.决定像素信息由一个空间转移到另一个空间时位置对应的规则。3.提供一种电路来实时地完成这种转移。

现有的DSC技术方案主要有二种实现方法，其一，最邻近插值方法，简称NNIA，是使像素在上述三个空间内均按极坐标系排列的一种方法，如图1（a）所示。该方法中，采样空间的像素均匀地分布在一些射线上，射线在空间的角向分布也是均匀的，所以产生射线的激励脉冲和产生像素的采样脉冲均为均匀脉冲系列，以此构成像素在采样空间的极坐标分布。为了得到像素在贮存空间和显示空间中相同的极坐标分布，像素的转移是按位置对应的原则，即：为了决定像素在贮存体中的行、列地址，需要将扫描探头输出的像素空间位置模拟信号数字化并完成由极坐标到直角坐标的坐标变换，对每一个像素，这种变换都包括两次正弦或余弦函数运算和两次乘法，这就要用到8至9位的高速A/D变换器。由于数字化的截断误差，会带来一种“赝象”，消除这种赝象要用到复杂的插补技术，这使可用于A/D变换的时间进一步缩短，而且还会使图象产生附加的畸变，这种DSC方法的电路实现方案相当复杂，而且成本很高。其二，均匀梯型方法，简称ULA，是使像素在采样空间和显示空间按一种均匀梯形坐标系排列，而在贮存空间按直角坐标系均匀排列的一种方法，如图1（b）所示。在该方法中，像素在采样空间中分布在一些角向分布不均匀的射线上，像素在每一条射线上都是均匀分布的，但对不同的射线，像素间的距离不同，从而使所有像素分布在若干等距的等y线上，而且在每一条等y线上，像素均匀分布。因此，在时域上，激励脉冲是不均匀的，对不同射线，采样脉冲的周期不同。为了得到这两组非均匀的脉冲系列，该ULA的实现方案采用了一台频率综合器。采样得到的像素信息转移到贮存空间时，采用下标对应的规则：第i条射线上第j个像素的数据贮存于贮存体第i列第j行的单元中，因此像素在贮存空间按直角坐标均匀分布。在这个转移过程中，不需要由像素位置模拟量来计算贮存体的写地址，也不需高速A/D变换。但是，由于在显示空间中，像素的分布必须恢复成均匀梯形。该方案采用了另一台频率综合器，使每一个显示行都分成三部分：开始是一段空扫描（不显示数据），接着是一段显示段，将贮存体内相应行中的数据均取点并加以显示，其后又是一段空扫描。这种ULA方案及其实现方法避免了使用高速A/D变换器和计算贮存体的写地址，插补过程只需在行内进行，也不带来畸变，其优点是明显的，然而两台频率综合器的使用使得其电路仍然很复杂，成本很高。

本发明的目的在于对已有的数字化扫描变换方法及其实现方案进行改进，克服上述方法的不足之处，提出一种新的数字化扫描变换方法，并提供一种实现该方法的简单电路，构成一种具有高的性价比的数字化扫描变换器，特别适用于医用超声图象系统中。并且能方便地装配在原不具有DSC的低档的医用超声成像系统中，使其提高档次、改善性能。