，因此可以根據(jù)發(fā)射信號的位置確定回波信號的位置，下位機只截取需要的回波信號并存儲在數(shù)據(jù)隊列中。所述觸發(fā)信號是周期性電平信號，高電平觸發(fā)；根據(jù)采集需求設(shè)計，與每一幀數(shù)據(jù)的采集相匹配。
[0046]面陣探頭每個通道的數(shù)據(jù)的類型是16位整型，將一個通道的數(shù)據(jù)作為低位，另一個通道的數(shù)據(jù)作為高位，拼接成一個32位整型數(shù)據(jù)，再將兩個32位整型數(shù)據(jù)拼成一個64位整型數(shù)據(jù)，也就是將四個通道的數(shù)據(jù)拼在一起進行存儲，如圖2所示。這將大大提高數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)男?，為實時三維成像奠定基礎(chǔ)。對于一個NXN的面陣，在行發(fā)行接的模式下，采集N次通道數(shù)據(jù)就可以進行一幀圖像的重建。每采集完一幀圖像的數(shù)據(jù)，下位機將回到檢測觸發(fā)信號的狀態(tài)，等待下一幀數(shù)據(jù)的采集。為保證得到圖像的可靠性，首先要保證獲得數(shù)據(jù)的可靠性，因此幀校驗是必不可少的。
[0047]延時疊加:上位機將獲得的回波信號數(shù)據(jù)解調(diào)后得到通道數(shù)據(jù)，采用定點聚焦或動態(tài)聚焦的方式進行疊加校正延時，獲得校正后的數(shù)據(jù)。上位機將數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)隊列中取出來，參照存儲的方式將通道數(shù)據(jù)解出來，進行延時疊加。延時疊加可采用定點聚焦或動態(tài)聚焦的方式。以定點聚焦為例，每個陣元上方都存在一個聚焦點，由于是面陣探頭就形成了一個聚焦面，聚焦面所在的位置是被測物體的位置。由于采用行發(fā)行接的收發(fā)模式，對于一個陣元數(shù)目NXN的面陣探頭來說，需要N組延時參數(shù)。要得到某一行陣元中某個陣元的線數(shù)據(jù)，將對應(yīng)的延時參數(shù)應(yīng)用于該行每個陣元的通道數(shù)據(jù)后再疊加，即是所求陣元的線數(shù)據(jù)。與定點聚焦相比，動態(tài)聚焦存在多個聚焦面。具體采用哪種聚焦方式可根據(jù)被測物體而定。
[0048]基線校準(zhǔn):采用零相位高通濾波器濾除獲得的校正后的數(shù)據(jù)以示波圖的形式顯示時出現(xiàn)的直流偏置，將基線矯正到與水平周重合并且不產(chǎn)生相位偏移，得到校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)。
[0049]基線校準(zhǔn)的目的是去除基線漂移?；€漂移表現(xiàn)為信號以示波圖的形式顯示時基線與水平軸不重合，高于或低于水平軸或存在一定的傾斜角度，相當(dāng)于存在一個直流偏置。這部分的技術(shù)方案是采用一個零相位高通濾波器濾除這個直流偏置，將基線校正到與水平軸重合，并且不產(chǎn)生相位偏移。
[0050]包絡(luò)檢測:對于獲得的校準(zhǔn)后的數(shù)據(jù)，檢測其上包絡(luò)，提取出其中的低頻分量，即為被檢測物信息數(shù)據(jù)。
[0051]包絡(luò)檢測檢出信號的上包絡(luò)，提取出回波信號中攜帶的低頻分量，即被測物體信息。本方法優(yōu)選的包絡(luò)檢測的算法有兩種，希爾伯特變換法和峰值法。希爾伯特變換是一種經(jīng)典的求取信號包絡(luò)的方法，原始信號經(jīng)過希爾伯特變換將得到原始信號的正交信號，以原始信號為實部，以希爾伯特變換得到的信號為虛部構(gòu)造復(fù)信號，這個復(fù)信號的模就是所要求的實信號的包絡(luò)。峰值法檢測包絡(luò)的原理是找出超聲回波信號的多個波峰，記錄下波峰(或波谷)的位置和幅值，然后通過插值(樣條法，最近法，線性法等)將各個波峰(或波谷)連接起來，就可以得到回波信號的上包絡(luò)(或下包絡(luò))。這兩種方法針對不同信噪比的信號效果好壞不一樣，在實際應(yīng)用時應(yīng)靈活使用。當(dāng)信噪比較高時，兩種方法都能較準(zhǔn)確地描述原始信號的特征，但希爾伯特變換法求得的包絡(luò)存在毛刺較多、輪廓信息較粗糙的問題。當(dāng)信噪比較低時，通過峰值法求得的信號包絡(luò)效果較好，但是在信號的邊界處出現(xiàn)抖動，這可能是由信號插值引起的。
[0052]對數(shù)壓縮:對于獲得的被檢測物信息數(shù)據(jù)取對數(shù)進行壓縮，控制壓縮后的數(shù)據(jù)在40dB至60dB之間；優(yōu)選方案如下:
[0053]被檢測物信息數(shù)據(jù)取以10為底的對數(shù)，并乘以20的倍數(shù)，單位是dB。取完對數(shù)之后可以調(diào)整回波的動態(tài)范圍，以得到最好的實時成像效果，一般調(diào)整為40dB或60dB，其值越小對比度越高。具體方法，以40dB為例，是將信號中的最大值映射到40dB，將比最大信號小40dB的信號以及更小的信號映射到OdB。
[0054]降采樣:對于壓縮后的數(shù)據(jù)進行降采樣縮小數(shù)據(jù)量，得到調(diào)整后的數(shù)據(jù)。經(jīng)過對數(shù)壓縮的處理后對數(shù)據(jù)進行降采樣，以減小數(shù)據(jù)量。數(shù)據(jù)量越小，圖像顯示的幀率越高；同時數(shù)據(jù)量太小會影響圖像質(zhì)量，應(yīng)兩者兼顧。
[0055]灰度映射:對于獲得的調(diào)整后的數(shù)據(jù)，采用線性映射為0至255之間的灰度值，得到灰度體數(shù)據(jù)?；叶扔成洳捎煤唵蔚木€性映射，即成比例地將最弱的信號映射到0，將最強的信號映射到255。
[0056]三維顯示:對于獲得的灰度體數(shù)據(jù)，采用正交三平面對重建的三維圖像進行三維實時顯不ο
[0057]得到重建的三維圖像體數(shù)據(jù)之后是實時三維圖像的顯示。這里采用的方法是正交三平面法。正交三平面是指將矢狀面、冠狀面和橫斷面三個垂直的平面顯示在同一屏幕上，也叫三垂面方式。在三維空間中三個正交面的位置和圖像的角度可變，因此可獲得三維體中的任意剖面圖像。
[0058]三維圖像重建的步驟已在附圖1中給出，經(jīng)多次試驗，延時疊加和基線校準(zhǔn)的處理順序可以相互交換，不影響成像質(zhì)量，而其它步驟不可隨意交換。
[0059]本發(fā)明提供的三維超聲實時成像系統(tǒng)，包括外部電路、下位機、以及上位機；
[0060]所述外部電路，用于產(chǎn)生觸發(fā)信號；
[0061]所述下位機，用于根據(jù)所述觸發(fā)信號實時采集數(shù)據(jù)，完成所述數(shù)據(jù)采集步驟，將數(shù)據(jù)調(diào)制后傳送給上位機；
[0062]所述上位機；用于接受下位機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)并實時顯示三維圖像，完成所述延時疊加、基線校準(zhǔn)、包絡(luò)檢測、對數(shù)壓縮、降采樣、灰度映射以及三維顯示步驟。
[0063]為了解決面陣數(shù)據(jù)的采集和實時成像問題，本發(fā)明提供了一種適用于面陣探頭的數(shù)據(jù)高速采集和實時三維超聲成像方法及系統(tǒng)。采用面陣探頭獲得的數(shù)據(jù)量大，需要對數(shù)據(jù)進行高速采集和存儲，并且在采集的過程中下位機對原始數(shù)據(jù)進行初步的處理，處理之后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔粰C進行實時重建和顯示。為得到實時三維超聲圖像，圖像幀率優(yōu)選大于 24fps0
[0064]系統(tǒng)下位機將采集到的數(shù)據(jù)寫入FIF0(First Input First Output，先入先出隊列)中，數(shù)據(jù)的采集受外部電路產(chǎn)生的觸發(fā)信號控制。每采集一幀的數(shù)據(jù)，下位機會重新檢測觸發(fā)信號，觸發(fā)信號旨在實現(xiàn)圖像的幀同步校驗。面陣探頭采用超聲反射式的發(fā)射和接收模式，因此實際探頭接收到的信號不僅有回波信號還有觸發(fā)信號。由于采集時間長、采樣頻率高、通道數(shù)多且信號重復(fù)頻率低，若完整地采集觸發(fā)信號和回波信號，那么每次采集的數(shù)據(jù)量將十分巨大。這非常不利于數(shù)據(jù)的傳輸和存儲，甚至在實時成像中會影響后期圖像重建的速度，導(dǎo)致圖像顯示的幀率下降，降低圖像的質(zhì)量和可靠性。因此數(shù)據(jù)采集時下位機會對信號做預(yù)處理，截掉觸發(fā)信號，只留下有用的回波信號。
[0065]系統(tǒng)上位機將預(yù)處理后的數(shù)據(jù)從FIFO中讀取出來，并解出通道數(shù)據(jù)，再實施重建過程。首先要進行的處理是延時疊加，相當(dāng)于是對接收到的回波信號進行聚焦，各個陣元的通道數(shù)據(jù)進行一定延時后再疊加就得到各個陣元上的掃描線數(shù)據(jù)。由于采集到的原始信號存在基線漂移，這種現(xiàn)象在延時疊加后依然存在，因此需要基線校準(zhǔn)的步驟將漂移去除。包絡(luò)檢測的步驟檢出經(jīng)校正后的線數(shù)據(jù)的上包絡(luò)，即提取出回波攜帶的被測物體的信息。對數(shù)壓縮的目的在于調(diào)整信號的動態(tài)范圍，使信號動態(tài)范圍符合顯像管的視放可辨范圍，同時可以放大弱小信號；動態(tài)范圍越小，圖像對比度越高。降采樣的目的在于減少成像所用數(shù)據(jù)量，提高圖像顯示幀率，達(dá)到實時的要求