3. 2. Подсистема формирования эхоизображений

П

Рис. 3.3. Обобщенная структурная схема подсистемы формирования эхоизображений: 1 – аналого-цифровой преобразователь; 2 – вычислитель адресов и апертур; 3 – буферная память; 4 – процессор; 5 – устройство записи; 6 – многоградационная память: MNG элементарных ячеек; 7 – устройство считывания; 8 – устройство индикации; 9 – оператор

одсистемой формирования эхоизображений обеспечиваются: обратное преобразование одномерной последовательности эхосигналов в многомерный сигнальный эквивалент эхоизображения, запись и хранение сигнального эквивалента эхоизображения в специально организованной памяти, а также визуальное отображение эхоизображения на соответствующем индикаторе в необходимом временном масштабе. При этом часто выполняются процедуры обработки информации, позволяющие повысить разрешающую способность и контрастность эхоизображения, например двухмерная фильтрация, нелинейная обработка сигналов и др. Задачей подсистемы формирования эхоизображений является также согласование динамического диапазона амплитуд отображаемых сигналов с динамическим диапазоном яркости индикатора, а также коррекция нелинейности его характеристики.

В основу подсистемы формирования эхоизображений обычно закладываются двухмерное запоминающее устройство, в качестве которого могут использоваться аналоговые запоминающие электронно-лучевые трубки, а также цифровые полупроводниковые элементы памяти. В современных ИИС ультразвуковой эхоскопии именно цифровые устройства памяти находят наиболее широкое применение, поскольку они обеспечивают преобразование эхоизображений с минимальными искажениями и хорошо согласуются с цифровыми процессорными устройствами управления и обработки сигналов. Обобщенная структурная схема подсистемы цифрового формирования – хранения эхоизображений приведена на рис. 3.3. Главным элементом этой схемы является многоградационная цифровая память, организованная в виде матрицы по формуле M  N  G бит, где M  N бит определяет цифровую "площадь" эхоизображения, а G бит – число амплитудных градаций, соответствующих полутонам акустического контраста. Такая организация цифровой памяти наилучшим образом обеспечивает формирование в ней цифрового эквивалента соответствующих типов эхоизображений при управлении от процессора. Процессор, кроме того, имеет связь с устройствами буферизации и записи эхосигналов в память, а также вычисления адресов и весовых параметров записи, зависящих от координат ультразвукового сканирования. Для обеспечения преобразования в реальном масштабе времени эхосигналов, поступающих из подсистемы сканирования, при малых уровнях квантования по времени и амплитуде аналого-цифровые преобразователи дол­жны работать при довольно высоких частотах дискретизации, достигающих 20…40 МГц. При необходимости коррекции искажений эхосигналов иногда используется нелинейная амплитудная функция преобразования. Помимо этого может проводиться покоординатная весовая коррекция амплитуды. С этой целью в схему включена управляемая буферная память. Буферная память также обеспечивает согласование временных процессов приема эхосигналов и формирования телевизионного эквивалента эхоизображений при разных пространственных пределах и видах ультразвукового сканирования. При перезаписи эхосигналов из буферной памяти в основную в соответствии с их пространственными координатами могут быть организованы циклы пространственной обработки информации, например по алгоритму чтение – модификация – запись, при котором содержимое буферной памяти можно сравнивать с хранящимися в основной памяти данными об элементах изображения с теми же адресами. Такие виды обработки необходимы, например при накоплении информации, пространственной фильтрации и измерениях амплитудно-топологических характеристик эхоизображений. Однако введение таких процедур не должно исключать обеспечения режима реального времени оператору, наблюдающему на телевизионном индикаторе процесс формирования эхоизображения, которое реализуется обычно чередованием циклов записи и считывания данных с высокой частотой повторения.

Для реализации процедур градационного препарирования эхоизображения, выделения участков, соответствующих определенному уровню акустического контраста, и реализации других преобразований, необходимых при вычислении параметров и характеристик биосреды, в подсистеме должна быть предусмотрена возможность обработки отображаемой информации интерактивными циклами считывание – отображение – оператор – процессор. Поэтому в структурной схеме содержатся связи, обеспечивающие доступ процессора (и оператора через процессор) к функциональным узлам, осуществляющим многопараметрическое управление процессами считывания и отображения информации.