数字扫描变换技术 matlab代码,基于Matlab的数字扫描变换器设计
B超是目前广泛使用的超声诊断仪,B型超声诊断已经成为临床超声影像诊断中的重要手段[1]。数字扫描变换(DigitalScanConverter,DSC)是B超中的核心部分,是计算机技术和数字图像处理技术在B超中的成功应用。采用DSC技术后,B超不仅能用标准电视显示方式显示清晰的动态图像,而且提供了强大的图像处理功能。DSC实质上是一个带有图像存储器的数字计算机系统,它有单独的读/写地址发生器,信息以一种格式存入存储器,而以另一种格式读出[2]。它实现B超机中图像冻结放大、正负图像翻转、多帧存储、数据测量计算、键盘控制等功能,其功能完善程度是评定和选购B超的重要参考因素。在B超诊断系统中,凸阵探头探查的视场为扇形,从探头采集到的信号是以极坐标形式存储的数据,但超声图像的显示采用的却是直角坐标系,需要实时地将极坐标系中的数据转化到显示器的直角坐标系。另外,凸阵探头波束扫描存在远程扩散,必须给予线插补,否则因线密度过低,影响图像清晰度[3]。可见DSC的关键是坐标转换和数据插补。在超声成像中,线性扫描B超的声束扫描和显示方式相类似,都是直角坐标系中的处理。所以,线性B超中图像的存储、显示都比较简单。但在扇形扫描方式中,声束扫描和图像显示的方式则有很大差别。扇形扫描方式是从超声探头的某一顶点沿半径方向向外呈扇面状地发射超声脉冲和接收超声回波信号。由于这种特殊的发射-接收方式,使得超声回波数据是极坐标形式的,而超声图像的显示采用的却仍然是直角坐标系。这种形式的采样点与显示像素点的位置并不一一对应,相邻扇形扫查线之间还有很多空缺像素有待填补,这种现象在远场尤为明显,即空缺的程度会随着扫描深度的增加而愈加严重[4]。因此,引进数字扫描变换的目的主要是解决扇形扫描方式中的两大问题,即进行坐标变换和数据插补,确保能够得到比较好的质量的图像。1DSC的原理采用DSC确保数据可以在极坐标扇形扫描方式和直角坐标显示方式之间相互转换,并两种坐标可以很好地结合在B超设备中。采用DSC使图像冻结和A、M型图像以及多普勒血管信息的同时复合显示成为可能,且更为方便。同时,它也使图像参数屏幕测量、显示和数据输入更为方便。DSC从几个方面改善了图像的显示效果:可以使显示帧频高于声速扫描帧频,消除图像闪烁以及辐条状扫描线构成图像的不均匀性;采用DSC后,便于实施各种图像处理,从而改善图像质量[5]。这样,DSC的应用大大增加了B超设备的功能和使用的灵活性。1.1DSC的基本组成数字扫描变换器(DSC)主要由图像存储器、坐标变换、图像插补、TV显示器组成[6]。其系统的框图如图1所示。图1数字扫描变换器的系统框图图像存储器是DSC装置核心,用来存储一帧或几帧扇形扫描超声图像,对实现坐标转换及实时显示必不可少。坐标变换电路由两部分组成:直角-直角坐标变换和直角-极坐标变换。直角-直角坐标变换是指显示平面D到投影平面S的线性变换,目的在于使图像在监视器上能够连续放大、缩小、位移和翻转,实现全景变焦等功能。图像插补用于填补从极坐标转换到直角坐标之后产生的空缺像素。TV显示器一般采用宽度具有512线/50Hz的高质量标准黑白TV显示器。1.2DSC的工作原理DSC的主要目的是解决坐标变换和数据插补。可以用正查数据地址法和倒查数据地址法两种算法结构来实现这两种功能。实现DSC必须有三个坐标系:D平面为图像最终显示的平面、S平面为映射标准投影平面、P平面为扫描声束所在极坐标平面。三个坐标系的关系如图2所示。图2实现DSC的三个坐标系1.2.1正查数据地址法正查数据地址法的DSC方案中,坐标变换完成从
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