[发明专利]一种超声回波数据的处理装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及超声回波数据的处理装置及方法，特别是涉及一种将超声回波数据通过插值处理转换成超声图像数据的装置及方法。

背景技术

在医用超声仪器中，需要使用DSC(Digital Scan Converter数字扫描变换)将超声回波数据通过插值的方法转换成超声图像数据，如图1所示：黑色点是实际的超声回波数据，灰色点就是用来显示的，灰色点的灰度值是用黑色点灰度值通过插值预算得到的，而这个插值运算现在是使用专用芯片DSC进行处理，比较常用的插值算法是双线性四边形插值算法，也就是每个灰色点的灰度值是通过相邻四个黑色点通过双线性插值计算出来的。这种转换装置存在有如下缺点：首先是使用专用DSC芯片增加了成本，其次，使用专用DSC芯片后数据量会变大，增加了数据传输和存储的成本，而且，这种四边形插值处理的结果还不够均匀柔和，需要加以改进。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题的存在，提供一种利用第四代以上GPU(Graphic Process Unit图形处理单元)的高速运算能力以及可编程的特性来实现插值计算、顶点转换运算、超声数据运算以全面代替DSC的超声回波数据处理装置，既节省了使用DSC专用芯片的成本，又节省了数据传输的存储成本，并保证处理后的图像更加均匀柔和的超声回波数据的处理装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明所述的一种超声回波数据的处理装置，包括：

图形处理单元前端，用于将从CPU-GPU分界处取得的GPU命令和数据流进行前端处理得到变换前顶点和顶点索引流；

可编程顶点处理单元，用于将变换前顶点按照顶点程序的指令对每个顶点的位置、纹理坐标等属性进行变换得到变换后顶点.变换前的顶点数据在系统中保存为线号与点组成的矩形区域，而凸阵探头的最后形成的图像为扇形区域，通过对指令进行解码、映射输入值、三角函数变换等操作，把初始的矩形区域变换成扇形区域保存起来，处理这种大数据量且相同类型的流数据，对CPU来说不堪重负而恰恰是GPU并行处理数据的优势所在；

图元装配与光栅化单元，用于根据所输入的变换后顶点和顶点索引流依据伴随顶点序列的几何图元并通过应用程序指定的剪裁进行平面裁减和由光栅器根据多边形的朝向丢弃一些多边形，朝向通常指三维物体中多边形朝前或朝后的方向，朝后方向的多边形将被丢弃，这个过程被称为挑选，系统通常根据多边形法向量(垂直与多边形的向量)与观察方向的夹角来判定这个多边形的朝向，大于90度系统则认为此多边形为朝后的多边形；

插值处理单元，用于将图元装配与光栅化后的图元依据其片段属性进行插值处理并执行一系列的贴图的数据操作为每个图元片段确定最终的颜色保证各图元片段的各顶点之间的颜色产生平滑过渡；

可编程片段处理单元，将经过插值处理后的各图元片段进行纹理操作，即通过设定不同的模板与参数来实现与调节图像的平滑、增强、锐化、边缘检测、伪彩等进一步的图像处理.CG语言是一种高级语言，通过解码指令把CG程序翻译为机器能够识别的低级语言，映射输入值则把各种参数与变量保存在相应的寄存器中以便使用。在片段处理器中，像素的颜色值则通过纹理提取指令来获得，通过纹理提取指令对像素的颜色值进行一系列的简单或复杂的数学运算，达到利用GPU进行通用计算的目的；

光栅化处理单元，用于将经过可编程处理单元后的图元片段和经过插值处理后的像素位置流相结合来测试检查各图元片段最后的颜色或深度、像素的位置并依此进行图元片段的最终选择；例如像素的透明度是由Alpha来进行控制的，像素最终的Alpha值依据程序指定的计算方式由图元片段与像素本身的Alpha值进行计算混合得到。深度值也是如此，如果在此阶段没用指定融合方式，那么同一像素位置上，将选择最小深度值的颜色值作为最终像素的显示颜色，其它深度值的像素颜色将被丢弃。

帧缓冲显示单元，用于将经过光栅化处理后的图元片段的最后颜色和当前已被显示的对应像素结合在一起，由帧缓存操作用混合的颜色代替像素的颜色并通过帧缓冲进行显示。

本发明所述的超声回波数据的处理方法，包括以下步骤：

(1)、利用图形处理单元前端将从CPU-GPU分界处取得的GPU命令和数据流进行前端处理得到变换前顶点和顶点索引流；

(2)、利用可编程顶点处理单元将变换前顶点按照顶点程序的指令对每个顶点的位置、纹理坐标属性进行变换得到变换后顶点；