專利名稱：數(shù)字掃描坐標變換信息處理裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于醫(yī)療電子儀器。
國外現(xiàn)有的醫(yī)療超聲診斷儀器大多數(shù)具有數(shù)字掃描座標變換裝置，但是這種裝置結(jié)構相當復雜，造價昂貴，如進口一臺日本東芝的SSH－65A型或SSH－60A／SDS－60A型數(shù)字掃描座標變換裝置需要數(shù)萬美元；而國內(nèi)的醫(yī)療超聲診斷儀器尚無裝備這種信息處理裝置。
本實用新型的目的是提供一種改進的數(shù)字掃描座標變換信息處理裝置，不僅能顯示單B型、雙B型、B／M型、B／D型的圖象，而且能顯示E·C·G、P·C·G脈波等參考生理信息，并且在同一屏幕上顯示有關心功能計算值及相應的字符，人體圖形等，并能實現(xiàn)上述圖象的凍結(jié)，與同類裝置相比，使其幀控電路，輸入輸出緩沖電路、微機控制電路所使用的器件減少將近一半。
B型扇掃超聲成象系統(tǒng)中，數(shù)字掃描座標變換信息處理裝置的作用是將極坐標系轉(zhuǎn)換為可供電視水平掃描顯示的直角座標系。經(jīng)過這種變換后，可將成象顯示制式統(tǒng)一到標準電視光柵掃描制式上來，這樣可使得超聲成象系統(tǒng)的顯示、記錄裝置標準化。
本實用新型的原理是這樣實現(xiàn)的由A／D變換器(1)將從診斷儀主機來的B、M型超聲信息及參考信息的模擬量變換成為數(shù)字量。在時鐘電路(8)和微機控制系統(tǒng)(10)的控制之下，分別把B、M和參考信息送到輸入緩沖前處理電路(2)和參考信號存貯電路(11)，把經(jīng)電路(2)處理后所得的A型信息送A型信息存貯電路(9)，B、M型信息送幀存電路(3)。從幀存電路(3)讀出的B、M型信息經(jīng)插值處理，輸出緩沖及后處理電路(7)處理后，送到復合視頻信號合成電路(5)與電路(9)。電路(11)及電路(12)送來的A型、參考及圖形測量信號在時鐘電路(8)及時序控制電路(13)的作用下，把合成的數(shù)字信號經(jīng)D／A變換電路(5)后變?yōu)榉想娨晵呙璧膹秃弦曨l模擬信號送監(jiān)視器(16)進行調(diào)輝顯示。


圖1是本實用新型的原理方框圖。
圖2是本實用新型的時鐘電路(8)原理圖。
圖3是本實用新型幀控電路(7)原理圖。
圖4是本實用新型的插值及后處理電路(4)原理圖。
圖5是本實用新型的電路(12)中的A型超聲顯示板原理圖。
圖6是本實用新型的時序控制電路(13)原理圖。
圖7是本實用新型的幀存電路(3)原理圖。
圖1中，(1)是A／D變換器、(2)是輸入緩沖前處理電路、(3)是幀存貯器、(4)是插值及后處理電路、(5)是復合視頻信號合成電路、(6)是TV顯示電路、(7)是幀控電路、(8)是時鐘發(fā)生器、(9)是A型信息存貯電路、(10)是微機控制系統(tǒng)、(11)是參考信號存貯電路、(12)是圖形測量存貯電路、(13)是時序控制電路。
圖2中，(14)是43.5M振蕩器、(15)是移位寄存器、(16)是讀信號發(fā)生器、(17)是寫信號發(fā)生器、(18)是分頻電路、(19)是讀寫行選發(fā)生器、(20)是驅(qū)動器、(21)是延時器、(22)是寫使能信號發(fā)生器、(23)是移位時鐘發(fā)生器。由石英晶體構成的主振蕩器(14)所產(chǎn)生的43.5MHZ的信號是整個系統(tǒng)和時鐘電路的時基，分別送到電路(15)、(16)、(17)和(18)作為時鐘，用來控制移位寄存器(15)和讀、寫信號發(fā)生器(16)、(17)組成的閉環(huán)電路的同步，該閉環(huán)所產(chǎn)生的環(huán)形移位信號和讀、寫信號送到行選信號發(fā)生器(19)由組合電路形成行選信號，經(jīng)驅(qū)動器(20)輸出，同時行選信號經(jīng)延時器(21)產(chǎn)生列選信號和地址選擇信號。行選信號也送入寫使能信號發(fā)生器(22)和相應的移位信號合成為所需要的寫使能信號，另外相應的移位信號及電路(16)產(chǎn)生的讀信號和分頻電路(18)產(chǎn)生的10.875MHZ經(jīng)組合電路(23)形成了并、串轉(zhuǎn)換電路所需的置數(shù)及移位脈沖信號，43.5MHZ經(jīng)分頻器(18)分別產(chǎn)生后續(xù)電路所必須的時鐘14.5MHZ和10.875MHZ的信號。
時鐘電路產(chǎn)生一系列時鐘信號去控制整個數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，該電路結(jié)構簡單，國外時鐘電路中的行選、列選用兩套電路，本實用新型只用一套電路，用延時方法同時產(chǎn)生行、列信號，所以本實用新型的時鐘電路與日本東芝同類產(chǎn)品相比，器件減少了40％左右，且穩(wěn)定性提高。
圖3中，(24)是微處理器CPU、(25)、(26)、(27)分別為實現(xiàn)極坐標系變換為直角坐標系的常數(shù)X1、Y1、ΔX、ΔY的寄存器，(28)、(29)分別為ΔX、ΔY累加器。它們分別用采樣時鐘實現(xiàn)各矢徑線上ΔX、ΔY的累加，(31)、(32)分別為X寫地址及Y寫地址計數(shù)器，在予置信號發(fā)生器(30)產(chǎn)生的予置信號作用下，分別把X1、Y1置入X、Y寫地址計數(shù)器之后由ΔX、ΔY累加器的輸出控制X、Y寫地址計數(shù)器的使能端，在寫時鐘的作用下給出幀存貯器X、Y寫地址。幀存貯器的寫信號分別在X地址低四位和凍結(jié)控制電路(39)作用下由寫信號譯碼器(40)產(chǎn)生。上述的X、Y寫地址和寫信號已分別是實現(xiàn)了坐標轉(zhuǎn)換后的直角坐標的地址。(33)、(34)、(35)、(36)是讀地址發(fā)生電路，在場行消隱信號和讀時鐘脈沖控制下分時地往幀存貯器送出讀、寫地址。(38)為地址驅(qū)動器、(41)是寫數(shù)據(jù)禁止信號發(fā)生器電路，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)禁止信號去時鐘發(fā)生器單元控制寫使能電路。(其中，X1、Y1是極坐標的原點，ΔX、ΔY是直角坐標增量，X、Y是未點的直角坐標)。
該幀控電路的任務是完成坐標變換并產(chǎn)生讀寫控制信號和顯示方式轉(zhuǎn)換控制信號。其特點坐標變換以R－θ模式來實現(xiàn)，為了提高變換速度，把單位坐標變換的計算從人工完成并寫入ROM中，按矢徑線在CPU控制下以簡單的累加器和地址計數(shù)器來完成。在讀、寫方式方面外國多數(shù)用兩個幀存貯器，而本實用新型采用一個，去掉了一百多個存貯器芯片。顯示方式的控制僅控制坐標原點的改變，便可以實現(xiàn)雙B型、M、B／M、B／D型顯示，與國外同類儀器相比，減去了8bit／4bit轉(zhuǎn)換電路，同時雙B型顯示用8bit而國外只用4bit，不僅電路簡單，少用了三分之一電路芯片，而且顯示灰階數(shù)有了相對提高。
圖4中，(42)是檢零電路，虛框內(nèi)電路是對扇形圖象進行插補的一部分控制電路，是本實用新型所特有的。它能自動檢出圖形的兩個邊緣，從而只對圖象內(nèi)部進行插補，其中(43)與(44)是移位隊列、(45)是編碼目，將全零輸出信號位。(46)也是移位隊列、(47)是D觸發(fā)器，控制信號由此輸出去插補單元(48)。
插值及后處理電路的任務是沿水平行掃描線方向，對兩相鄰矢徑線之間未采樣的空洞，根據(jù)兩條矢徑線上相應數(shù)據(jù)和行方向上兩數(shù)據(jù)間的空洞數(shù)求取插補增量來逐點進行填補消除空洞所形成的云紋狀。本實用新型的特點是采用了在兩條矢徑線間沿水平掃線可變插值的線性插值算法，使顯示遠場亮度均勻，遠場圖象更加連續(xù)、細致，克服了其它相控陣儀器所用在兩條矢徑線間插入固定的兩線、三線的作法所帶來的近場亮度過大，而遠場插值不足，圖象不細的缺點。
圖5中，(49)、(50)是計數(shù)器，(51)、(52)是D觸發(fā)器，(53)是與非門，(54)是異或門，(55)是與門。兩路送到計數(shù)器的數(shù)據(jù)為相鄰兩采樣點的數(shù)據(jù)，分別予置到這兩個計數(shù)器(49)、(50)里。當每行開展掃描時，D觸發(fā)器(51)、(52)輸出為零，總輸出也為零。當開始顯示時，兩計數(shù)器(49)、(50)開始計數(shù)。當任意一個計數(shù)器計到所要求的值時就發(fā)出一個脈沖使相應的D觸發(fā)器置1，通過后序電路總輸出為1。當另一個計數(shù)器也計到所要求的值時，相應的D觸發(fā)器也置1，這樣兩個相鄰的采樣點連成了線。本電路與其它超聲診斷儀所用電路相比，最大特點也即最大優(yōu)點是虛線框內(nèi)的電路新穎、獨特、簡單。
圖6中，(56)是計數(shù)器，(57)是ROM，(58)是寄存器，(59)是計數(shù)器，(60)是ROM，(61)是寄存器，(62)是寄存器，此電路用來產(chǎn)生電視同步信號，計數(shù)器(56)總的計數(shù)時間周期為一行的時間，ROM(57)中存上與行有關的信號，寄存器(58)為緩沖輸出，計數(shù)器(59)的總計數(shù)時間周期為一場的時間，ROM(60)中存上與場有關的信號，寄存器(61)為緩沖輸出。寄存器(62)為本電路的關鍵反饋環(huán)路，其反饋信號加到ROM(57)的地址上，在ROM(57)中不同的地址上放上不同的信息，根據(jù)ROM(60)輸出信息的改變，在寄存器(58)的同一口上，輸出信息就可以隨不同的行而變。比如可以直接輸出復合同步與復合消隱，但此時所用的ROM單位就比順序進行整場計數(shù)來產(chǎn)生復合同步、復合消隱要少的多。
圖7中(63)是512×512×8bit的存貯器。(64)是數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換器，(65)是幀相關電路，(66)是數(shù)據(jù)選則器。在幀存貯器控制電路的作用下，把輸入緩沖器送來的數(shù)據(jù)存入幀存或從其中讀出后分別送入P／S轉(zhuǎn)換(64)和幀相關電路(65)進行新數(shù)據(jù)的并串轉(zhuǎn)換和老數(shù)據(jù)的選取，以便分別送插值電路和輸入緩沖來完成沿水平掃線的數(shù)據(jù)插值及新老數(shù)據(jù)的幀相關處理。
由于本實用新型采用以上幀存貯器結(jié)構，因而只用一個存貯器即可實現(xiàn)代替兩個存貯器讀、寫交替的功能，而且本實用新型輝度等級為64個灰階，因而圖象清晰度上升。
該裝置已用在“七·五”攻關的B型扇掃超聲診斷儀上，使得整機分辨率達到縱向≤2毫米橫向≤2.5毫米灰階達到64階，圖象畫面細致清晰。
顯示方式可以有B、BB、B／M、A，可同時顯示E·C·G、P·C·G等多種生理信息及各種字符，還具有多種測量和計算功能。
權利要求1.一種數(shù)字掃描座標變換信息處理裝置，由A/D變換器(1)、輸入緩沖前處理電路(2)、幀存貯器(3)、插值及后處理電路(4)、復合視頻信號合成電路(5)、TV顯示電路(6)、幀控電路(7)、時鐘發(fā)生器(8)、A型信息存貯電路(9)、微機控制系統(tǒng)(10)、參考信號存貯電路(11)組成，本實用新型的特征是，所說的電路(2)中有A型超聲顯示板、所說的幀存電路(3)中的存貯器(63)后面并接有數(shù)據(jù)并串轉(zhuǎn)換器(64)和幀相關電路(65)、所說的電路(4)中有一對扇形圖象進行插補的控制電路。所說的幀控電路(7)內(nèi)有一微處理器(24)，微處理器(24)后并接有寄存器(25)、(26)、(27)，予置信號發(fā)生器(30)、寫數(shù)字信號發(fā)生器(41)、寄存器(26)后并接有累加器(28)、(29)，由寄存器(25)和予置信號發(fā)生器(30)發(fā)出的信號經(jīng)累加器(28)控制送入地址接受器(31)，寄存器(27)發(fā)出的信號由累加器(29)控制送入地址接受器(32)，接受器(31)、(32)后有一選擇器(37)，選擇信號后，經(jīng)驅(qū)動器(38)輸出，所說的時鐘電路(8)的振蕩器(14)的后面并接有移位寄存器(15)、讀信號發(fā)生器(16)、寫信號發(fā)生器(17)、分頻電路(18)，移位寄存器(15)、讀信號發(fā)生器(16)、寫信號發(fā)生器(17)組成閉環(huán)，所說的時序控制電路(13)中的寄存器(58)、(61)的后面增加一將信息反饋到ROM(57)的寄存器。
2.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字掃描座標變換信息處理裝置，其特征在于所說的A型超聲顯示板的計數(shù)器(49)、(50)后面分別接有D觸發(fā)器(51)、(52)，同時和一與非門(53)相連，D觸發(fā)器(51)、(52)的信號同時送入一異或門(54)，與非門(53)、異或門(54)的輸出信號同時送入與門(55)。
3.根據(jù)權利要求1所述的數(shù)字掃描座標變換信息處理裝置，其特征在于所說的對扇形圖象進行插補的控制電路由檢零電路(42)后順接的移位隊列(43)、(44)，接受移位隊列(43)并聯(lián)輸出的編碼器(45)，編碼器(45)后的移位隊列(46)以及接受移位隊列(44)、(46)輸出的D觸發(fā)器(47)組成。
專利摘要一種改進的數(shù)字掃描坐標變換信息處理裝置，與同類裝置相比，其幀控電路、輸入輸出緩沖電路，微機控制電路所使用的器件減少近一半，不僅能顯示單B型、雙B型、B/M型、B/D型的圖象，而且能顯示E·C·G、P·C·G脈波等參考生理信息，并且在同一個屏幕上顯示有關心功能計算值及相應的字符、人體圖形等，并能實現(xiàn)上述圖象的凍結(jié)。
文檔編號A61B8/00GK2039556SQ8820863
公開日1989年6月21日 申請日期1988年7月18日 優(yōu)先權日1988年7月18日
發(fā)明者蒙建國, 王素品, 黃宇星 申請人:西安交通大學