圖像處理裝置及超聲診斷儀的製作方法
2023-07-05 02:14:46
專利名稱：圖像處理裝置及超聲診斷儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及圖像處理和醫療設備，具體地是涉及一種圖像處理裝置及超 聲診斷儀。
背景技術：
超聲成像具有無創、無損、無電離輻射等優點，越來越受到人們的重視。 在超聲診斷儀直接成像的基礎上，往往需要對超聲成像數據進行再次處理， 以實現更高級的功能，比如三維成像、寬徑成像等功能。目前的超聲診斷儀 本身不具備超聲圖像再次處理的功能，必須依賴外置超聲數據處理模塊來完 成的，此數據處理模塊在結構上與超聲診斷儀完全分離，獨立於超聲診斷儀 而工作。
目前通用的外置超聲數據處理模塊的傳輸方式，是將原超聲診斷儀的視
頻輸出Video (視頻)信號，作為圖像數據的來源，使用外置的視頻採集卡將 Video信號採集出來，並經過數據總線將信號傳輸到外置超聲圖像處理模塊 中，然後在外置超聲圖像處理模塊中完成圖像數據處理，然後經顯示設備對 處理後的圖像進行顯示。其中視頻採集功能是由獨立的視頻數據採集卡完成 的，該採集卡一般支持Video/S-Video等模擬視頻信號的輸入，採集卡上有高 速A/D (Analog to Digital Convert,模擬信號轉換為數位訊號)，所以它 可以直接進行高頻模擬信號採集，該採集卡一般支持PCI (Peripheral Component Interconnect,夕卜設部件互連)或USB (Universal Serial Bus, 通用串行總線)接口，將採集到的數據傳輸到外置超聲數據處理模塊中，結 構如圖l所示。
超聲診斷儀輸出的信號為模擬信號，經視頻採集卡中的A/D轉換器轉換為 數位訊號，經視頻採集單元輸入到外置超聲圖像處理模塊中處理，處理後輸 出的數據經D/A (Digital to Analog Convert,數位訊號轉換為模擬信號) 轉換器轉換為模擬信號，通過顯示設備顯示出來。
現有技術使用外置的超聲圖像處理模塊對超聲圖像進行再次處理，其主 要缺點是，必須依賴外置的超聲圖像處理模塊才能完成所述處理；而且，現有技術通過視頻採集卡對超聲診斷儀的視頻信號進行採集，作為超聲圖像再
次處理的數據來源時，超聲診斷儀的圖像數據在轉化為Video或者S-Video信 號輸出之前經過了一次D/A轉換，然後在視頻採集卡中又要經過一次A/D轉換 為數位訊號傳輸給外置超聲圖像處理模塊，比如傳給PC (Personal Computer, 個人電腦)進行處理，處理後的數據需要再次經過一次D/A轉換。因此，使用 外置超聲圖像處理模塊進行圖像處理相對於超聲診斷儀需要再經過一次D/A 轉換和一次A/D轉換，這必然會造成有效圖像數據的損失，直接影響到再次處 理後的圖像效果。
發明內容
本發明所要解決的主要技術問題克服現有技術的不足，提供一種圖像 處理裝置及應用該圖像處理裝置的超聲診斷儀。
為了解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是， 一種圖像處理裝置， 包括數據採集模塊、數據緩衝模塊、接口控制模塊、處理器和超聲圖像處理 模塊；所述處理器分別與數據採集模塊和接口控制模塊相連；數據緩衝模塊 分別與數據採集模塊和接口控制模塊相連；超聲圖像處理模塊與接口控制模 塊相連；數據採集模塊在處理器的控制下採集圖像數據，將採集到的圖像數 據存入到數據緩衝模塊，數據緩衝模塊中的圖像數據經接口控制模塊傳入超 聲圖像處理模塊進行處理，處理後的圖像數據經接口控制模塊輸出。
上述的圖像處理裝置，還包括第一顯示處理模塊，其響應所述接口控制 模塊的輸出信號，並進行顯示處理後輸出。
上述的圖像處理裝置，還包括切換模塊；所述切換模塊的第一輸入端與 所述接口控制單元輸出端相連，其第二輸入端用於與所述超聲圖象數據獲取 單元輸出端相連；所述切換模塊的輸出端與所述第一顯示處理單元的輸入端 連接。或上述的圖像處理裝置，還包括切換模塊和第二顯示處理模塊；所述 第二顯示處理模塊的輸入端用於直接採集超聲圖像數據獲取單元的圖像數 據，所述第二顯示處理模塊的輸出端與切換模塊的第二輸入端相連，第一顯 示處理模塊的輸出端與切換模塊的第一輸入端相連；所述切換模塊選通其第 一輸入端或第二輸入端，輸出處理後的圖像。
上述的圖像處理裝置，所述接口控制模塊包括第一接口控制模塊和第二 接口控制模塊；所述第一接口控制模塊分別與處理器、數據緩衝模塊和超聲 圖像處理模塊相連接；所述第二接口控制模塊分別與處理器和超聲圖像處理模塊相連；所述超聲圖像處理模塊處理後的圖像數據經所述第二接口控制模 塊輸出。
同時，本發明提出了一種超聲診斷儀，包括超聲圖像數據獲取單元和圖 像處理單元，二者依次連接；所述圖像處理單元包括數據採集模塊、數據緩
衝模塊、接口控制模塊、處理器、超聲圖像處理模塊和第一顯示處理模塊； 所述處理器分別與數據採集模塊和接口控制模塊相連；數據緩衝模塊分別與 數據採集模塊和接口控制模塊相連；超聲圖像處理模塊與接口控制模塊相連； 數據採集模塊在處理器的控制下採集超聲圖像數據獲取單元輸出的圖像數 據，並將該圖像數據存入到數據緩衝模塊，然後經接口控制模塊傳送至超聲 圖像處理模塊進行處理，處理後的圖像數據經接口控制模塊輸出。
上述的超聲診斷儀，所述圖像處理單元還包括到第一顯示處理模塊，其 響應所述接口控制模塊的輸出信號，並進行顯示處理後輸出。
上述的超聲診斷儀，所述圖像處理單元還包括切換模塊和第二顯示處理 模塊；所述第二顯示處理模塊的輸入端與超聲圖像數據獲取單元的輸出端相 連，所述第二顯示處理模塊的輸出端與切換模塊的第二輸入端相連，第一顯 示處理模塊的輸出端與切換模塊的第一輸入端相連；所述切換模塊選通其第 一輸入端或第二輸入端，輸出處理後的圖像。
上述的超聲診斷儀，所述圖像處理單元還包括切換模塊；所述切換模塊 的第一輸入端與所述接口控制單元輸出端相連，其第二輸入端與所述超聲圖 象數據獲取單元輸出端相連；所述切換模塊的輸出端與所述第一顯示處理單 元的輸入端連接。
上述的超聲診斷儀，所述接口控制模塊包括第一接口控制模塊和第二接 口控制模塊；所述第一接口控制模塊分別與處理器、數據緩衝模塊和超聲圖 像處理模塊相連；所述第二接口控制模塊分別與處理器、超聲圖像處理模塊 相連；所述數據緩衝模塊的圖像數據經第一接口控制模塊輸入到超聲圖像處 理模塊、由超聲圖像處理模塊處理後經第二接口控制模塊輸入到第一顯示處 理模塊中。
本發明提供的圖像處理裝置可以用來對採集的數據進行處理實現三維成 像、寬徑成像等功能；避免了超聲診斷儀中使用外置圖像處理模塊時需要再 進行D/A和A/D而導致的有效圖像數據出現損失的缺點，通過對圖像數據獲 取單元中的數字圖像數據直接進行處理，保證了超聲圖像再次處理後的圖像效果。從而可以提高使用超聲診斷儀進行檢測和分析的準確性。
本發明的超聲診斷儀可以通過對現有的超聲設備進行改造而得到，這樣 可以提高設備的利用率，既提高了圖像處理的功能又節省了開支。
圖1是現有技術中對超聲圖像數據進行處理的結構示意圖。
圖2是本發明圖像處理裝置硬體電路連接示意圖。 圖3是本發明實施例一圖像處理裝置的硬體電路連接示意圖。 圖4是本發明實施例二圖像處理裝置的硬體電路連接示意圖。 圖5是本發明實施例三超聲診斷儀的硬體電路連接示意圖。 圖6是本發明實施例四超聲診斷儀的硬體電路連接示意圖。 圖7是本發明實施例五超聲診斷儀的硬體電路連接示意圖。 圖8是圖像處理裝置對超聲圖像進行處理的流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與具體實施例對本發明作進一步詳細描述。 實施例一
如圖2所示，圖像處理裝置包括依數據採集模塊、數據緩衝模塊、接口 控制模塊、處理器和與控制器模塊相連的超聲圖像處理模塊；其中，數據採 集模塊採用CPLD晶片，數據緩衝模塊採用SSRAM，處理器中包含有存儲程 序的存儲器採用嵌入式處理器。
如圖3所示，接口控制模塊包括第一接口控制模塊和第二接口控制模塊， 其中第一接口控制模塊與所述處理器、數據緩衝模塊和超聲圖像處理模塊相 連接；第二接口控制模塊與所述處理器、超聲圖像處理模塊相連接。
數據採集模塊在處理器的控制下採集圖像數據，採集到的圖像數據存入 到數據緩衝模塊，存放在緩衝模塊中的圖像數據經第一接口控制模塊傳入超 聲圖像處理模塊進行處理，處理後的圖像數據經第二接口控制模塊輸出。
第一控制器模塊和第二控制器模塊各包括一個高速USB2.0晶片。
實施例二
如圖4所示，本實施例與實施例一的區別是還包括與第二接口控制模 塊相連的顯示處理模塊。該圖像處理裝置對超聲圖像進行處理的流程如圖8 所示，包括如下步驟(1) 在上電復位後，系統加載相關配置文件和嵌入式處理器的固件
(Firmware )5
(2) 加載完成後，嵌入式處理器開始運行存儲在存儲器中的應用程式， 進入工作狀態；
(3) 嵌入式處理器接收超聲圖像處理模塊發送的開始採集命令以及採集
幀數等信息，嵌入式處理器設置採集控制邏輯，將原始圖像數據傳輸到數據
緩衝區中
(4) 超聲圖像處理模塊査詢採集狀態，直到採集完成為止；
(5) 在數據採集完成後，嵌入式處理器接收到開始傳輸命令，將數據緩 衝區中的數據以DMA方式通過USB2.0晶片上傳至超聲圖像處理模塊中；
(6) 超聲圖像處理模塊接收到原始數據後，進行再次處理工作，以實現
三維成像等高級功能；
(7) 超聲圖像處理模塊將處理後的圖像數據經過USB2.0接口以DMA方式
傳到第二控制器模塊中的USB2.0晶片中；
(8) 第二控制模塊中的USB2.0晶片收到圖像數據後傳給顯示處理模塊， 顯示處理模塊對接收到的圖像數據進行數模轉換，然後將轉換後的模擬數據 傳給顯示器
實施例三
如圖5所示，本例的超聲診斷儀包括超聲圖像數據獲取單元和圖像處理 單元，二者依次連接；其中，圖像處理單元包括數據採集模塊、數據緩衝模 塊、接口控制模塊、處理器、超聲圖像處理模塊和第一顯示處理模塊；所述 處理器分別與數據釆集模塊和接口控制模塊相連；數據緩衝模塊分別與數據 採集模塊和接口控制模塊相連；超聲圖像處理模塊與接口控制模塊相連。
其中，超聲圖像數據獲取單元包括依次相連的超聲回波接收模塊、A/D 轉換器和數據處理模塊；接口控制模塊包括第一接口控制模塊和第二接口控 制模塊；第一接口控制模塊分別與處理器、數據緩衝模塊和超聲圖像處理模 塊相連；第二接口控制模塊分別與處理器、超聲圖像處理模塊和第一顯示處 理模塊相連。
超聲圖像數據獲取單元獲取的圖像數據經數據處理模塊輸出到數據採集 模塊中，採集到的圖像數據存入到數據緩衝模塊，然後經第一接口控制模塊 傳入超聲圖像處理模塊進行處理，處理後的圖像數據經第二接口控制模塊輸入到第一顯示處理模塊，經第一顯示處理模塊處理後輸出到顯示器進行顯示。 實施例四
如圖6所示，本實施例與實施例三的區別是圖像處理單元還增設切換 模塊和第二顯示處理模塊；第二顯示處理模塊的輸入端與超聲圖像數據獲取 單元的輸出端相連，第一顯示處理模塊和第二顯示處理模塊的輸出端分別與 切換模塊的第一輸入端和第二輸入端相連；經切換模塊選擇，輸出處理後的 圖像到顯示器進行顯示。 實施例五
如圖7所示，本例與實施例四的區別是，切換模塊的第一輸入端和第二輸 入端分別直接與第二接口控制模塊的輸出端和超聲圖像數據獲取單元的輸出 端直接相連，當需要對超聲圖像數據進行高級處理時，切換模塊的第一輸入 端導通，第二輸入端關閉；當不需要對超聲數據進行高級處理時，切換模塊 的第二輸入端導通、第一輸入端關閉；經切換模塊選擇輸出的圖像數據經第 一顯示處理模塊處理後輸出到顯示器進行顯示。
以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明， 不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。例如數據採集模塊中的邏輯 晶片也可以是FPGA或者ASIC晶片；第一接口控制模塊與第二接口控制模塊 可以不限於一個高速USB2.0晶片，為了提高處理速度，其可以為多個相互連 接的高速USB晶片；嵌入式處理器可以是MCU也可以是由邏輯器件實現的 軟核處理器等；超聲圖像數據獲取單元輸出的圖像數據可以為超聲圖像的原 始圖像數據也可以是對原始圖像數據處理後的圖像數據。對於本發明所屬技 術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若 幹簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明由所提交的權利要求書確定的專 利保護範圍。
權利要求
1、一種圖像處理裝置，其特徵是包括數據採集模塊、數據緩衝模塊、接口控制模塊、處理器和超聲圖像處理模塊；所述處理器分別與數據採集模塊和接口控制模塊相連；數據緩衝模塊分別與數據採集模塊和接口控制模塊相連；超聲圖像處理模塊與接口控制模塊相連；數據採集模塊在處理器的控制下採集圖像數據，將採集到的圖像數據存入到數據緩衝模塊，數據緩衝模塊中的圖像數據經接口控制模塊傳送至超聲圖像處理模塊進行處理，處理後的圖像數據經接口控制模塊輸出。
2、 如權利要求l所述的圖像處理裝置，其特徵是還包括第一顯示處理 模塊，其響應所述接口控制模塊的輸出信號，並進行顯示處理後輸出。
3、 如權利要求2所述的圖像處理裝置，其特徵是還包括切換模塊；所 述切換模塊的第一輸入端與所述接口控制單元輸出端相連，其第二輸入端用 於與所述超聲圖象數據獲取單元輸出端相連；所述切換模塊的輸出端與所述 第一顯示處理單元的輸入端連接。
4、 如權利要求2所述的圖像處理裝置，其特徵是還包括切換模塊和第 二顯示處理模塊；所述第二顯示處理模塊的輸入端用於直接採集超聲圖像數 據獲取單元的圖像數據，所述第二顯示處理模塊的輸出端與切換模塊的第二 輸入端相連，第一顯示處理模塊的輸出端與切換模塊的第一輸入端相連；所 述切換模塊選通其第一輸入端或第二輸入端，輸出處理後的圖像。
5、 如權利要求1-4中任一項所述的圖像處理裝置，其特徵是所述接口 控制模塊包括第一接口控制模塊和第二接口控制模塊；所述第一接口控制模 塊分別與處理器、數據緩衝模塊和超聲圖像處理模塊相連接；所述第二接口 控制模塊分別與處理器和超聲圖像處理模塊相連；所述超聲圖像處理模塊處 理後的圖像數據經所述第二接口控制模塊輸出。
6、 一種超聲診斷儀，包括超聲圖像數據獲取單元和圖像處理單元，二者 依次連接；其特徵是所述圖像處理單元包括數據採集模塊、數據緩衝模塊、 接口控制模塊、處理器、超聲圖像處理模塊和第一顯示處理模塊；所述處理 器分別與數據採集模塊和接口控制模塊相連；數據緩衝模塊分別與數據採集 模塊和接口控制模塊相連；超聲圖像處理模塊與接口控制模塊相連；數據採 集模塊在處理器的控制下採集超聲圖像數據獲取單元輸出的圖像數據，並將該圖像數據存入到數據緩衝模塊，然後經接口控制模塊傳送至超聲圖像處理 模塊進行處理，處理後的圖像數據經接口控制模塊輸出。
7、 如權利要求6所述的超聲診斷儀，其特徵是所述圖像處理單元還包 括到第一顯示處理模塊，其響應所述接口控制模塊的輸出信號，並進行顯示 處理後輸出。
8、 如權利要求7所述的超聲診斷儀，其特徵是所述圖像處理單元還包 括切換模塊和第二顯示處理模塊；所述第二顯示處理模塊的輸入端與超聲圖 像數據獲取單元的輸出端相連，所述第二顯示處理模塊的輸出端與切換模塊 的第二輸入端相連，第一顯示處理模塊的輸出端與切換模塊的第一輸入端相 連；所述切換模塊選通其第一輸入端或第二輸入端，輸出處理後的圖像。
9、 如權利要求7所述的超聲診斷儀，其特徵是所述圖像處理單元還包 括切換模塊；所述切換模塊的第一輸入端與所述接口控制單元輸出端相連， 其第二輸入端與所述超聲圖象數據獲取單元輸出端相連；所述切換模塊的輸 出端與所述第一顯示處理單元的輸入端連接。
10、 如權利要求6-9中任一項所述的超聲診斷儀，其特徵是所述接口控 制模塊包括第一接口控制模塊和第二接口控制模塊；所述第一接口控制模塊 分別與處理器、數據緩衝模塊和超聲圖像處理模塊相連；所述第二接口控制 模塊分別與處理器、超聲圖像處理模塊相連；所述數據緩衝模塊的圖像數據 經第一接口控制模塊輸入到超聲圖像處理模塊、由超聲圖像處理模塊處理後 經第二接口控制模塊輸入到第一顯示處理模塊中。
全文摘要
本發明公開了一種圖像處理裝置及超聲診斷儀，該圖像處理裝置包括數據採集模塊、數據緩衝模塊、接口控制模塊、處理器和超聲圖像處理模塊；數據採集模塊在處理器的控制下採集圖像數據，將採集到的圖像數據存入到數據緩衝模塊，數據緩衝模塊中的圖像數據經接口控制模塊傳送至超聲圖像處理模塊進行處理，處理後的圖像數據經接口控制模塊輸出。本發明提供的圖像處理裝置可以對超聲圖像數據進行三維成像、寬徑成像等處理；避免了超聲診斷儀使用外置圖像處理模塊時有效圖像數據出現損失，保證了超聲圖像再次處理後的圖像效果。從而可以提高使用超聲診斷儀進行檢測和分析的準確性。
文檔編號A61B8/00GK101449982SQ20071007757
公開日2009年6月10日 申請日期2007年12月4日 優先權日2007年12月4日
發明者何緒金, 劉陽春, 哲 王 申請人:深圳邁瑞生物醫療電子股份有限公司