DE3308995A1 - Verfahren und vorrichtung zur darstellung von in polarkoordinaten anfallenden signalinformationen - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur darstellung von in polarkoordinaten anfallenden signalinformationen

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DE3308995A1 DE19833308995 DE3308995A DE3308995A1 DE 3308995 A1 DE3308995 A1 DE 3308995A1 DE 19833308995 DE19833308995 DE 19833308995 DE 3308995 A DE3308995 A DE 3308995A DE 3308995 A1 DE3308995 A1 DE 3308995A1
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Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Unser Zeichen Berlin und München VPA 83 P 3 0 7 9 DE
Verfahren und Vorrichtung; zur Darstellung von in Polarkoordinaten anfallenden Signalinformationen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Darstellung von in Polarkoordinaten anfallenden Signalinformationen, insbesondere von Ultraschall-Echosignalen, die mittels eines Sektor-Scan-Verfahrens erhalten wurden und zur fernsehnormgerechten Darstellung unter Einschluß einer Datenreduktion zwischengespeichert werden müssen, wozu üblicherweise ein System aus einem Bildspeicher mit zugeordneten Vektor- und Horizontalspeichern verwendet wird, von denen letztere im Wechselpufferbetrieb arbeiten, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Insbesondere bei Ultraschall-Sektor-Scan-Verfahren ist es erwünscht, die als Vektoren erzeugte Bildinformation als zusammengehöriges Bild auf den Bildschirm eines Fernsehmonitors wiederzugeben. Für eine "Real Time"-Wiedergabe ist es dabei notwendig, sogenannte Scan-Konverter und weiterhin Zwischenspeicher zu verwenden, die normalerweise nach dem Wechselpufferprinzip betrieben werden.
In zeitgemäßer Technologie wird üblicherweise mit digitalen Halbleiterspeichern gearbeitet. Speziell aus der US-PS 42 45 250 ist ein Scan-Konverter für einen Ultraschall-Sektorscanner bekannt, der die Erreichung einer möglichst hohen Bildwechselfrequenz zum Ziel hat. Dabei werden die von einem "Phased Array" erzeugten Scanlinien mit unterschiedlicher Frequenz bzw. Geschwindigkeit abgetastet und die so akquirierten Abtastdaten in
Wht 2 Rl - 10.03.1983
. 5.. - £ - VPA 83 P30 7 90E
einen von mehreren Speichern eingeschrieben. Durch Anwendung dieser variablen Frequenz bei der Abtastung wird also mit Einschreibung in den ersten von mehreren hintereinandergeschalteten Datenspeichern eine gewisse "Datenreduktion" vorgenommen.
Weiterhin sind ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Darstellung von in Polarkoordinaten anfallenden Signalinformationen vorgeschlagen worden (deutsche Patentanmeldung P 32 47 772.4), bei denen alle aus der Signalinformation akquirierten Daten zunächst in einem Vektorspeicher zwischengespeichert werden und aus dem Vektorspeicher die Daten in eine kartesische Speichermatrix übertragen werden, wobei die aus geometrischen Gründen erforderliche Datenreduktion speziell bei Übertragung der Information in die Speichermatrix erfolgt.
Mit den vorgeschlagenen Verfahren läßt sich also die Information zumindest geometrisch ähnlich aber auch geometrisch richtig in der kartesischen Speichermatrix ablegen. Als Wechselpuffer-Speicher dient dabei der Vektorspeicher vor dem Bildspeicher, wobei nach Auslesen weiterhin ein Horizontalspeicher als Videozeilenspeicher notwendig ist.
Demgegenüber liegt vorliegender Erfindung die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten für die weitere Vereinfachung eines Scan-Konverters anzugeben.
Die Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß unter Weglassen sowohl des Vektorspeichers als auch des Horizontalspeichers (Videozeilenspeichers) alle aus der Signalinformation akquirierten Daten abwechselnd einem von wenigstens zwei kompletten Bildspeichern mit jeweiliger,
. 6·
- 5 - VPA 83 ρ 3 θ 7 9 DE
Speichermatrix zugeführt werden, wobei die Bildspeicher selbst unmittelbar im Wechselpufferbetrieb arbeiten. Bei der zugehörigen Vorrichtung ist der Wechselpufferspeicher durch wenigstens zwei komplett ausgebildete Bildspeichereinheiten realisiert, in welche abwechselnd oder zyklisch die aus der Signalinformation akquirierten Daten entweder winkelabhängig oder winkelunabhängig eingelesen werden.
Bei der Erfindung werden nun zwar Jeweils vollständige, schnelle Bildspeicher benötigt. Insgesamt ergibt sich aber trotzdem eine wesentliche Vereinfachung der Komplexität des Abbildungsverfahrens sowie der zugehörigen Vorrichtung. Besonders vorteilhaft ist, daß es bei Wechselpufferbetrieb von einzelnen kompletten Bildspeichern nunmehr möglich ist, jeweils vollständige Ultraschall-Sektorscans im Fernsehbild darzustellen; damit läßt sich das bisher als störend empfundene "Sichelbild11 vermeiden.
Insbesondere bei Wahl von drei kompletten Bildspeichern, die zyklisch vertauschbar in der Weise arbeiten, daß jeweils ein Bildspeicher eingelesen und ein anderer ausgelesen wird und der dritte zur Bildverarbeitung dient, ergeben sich nun besonders günstige Bildverarbeitungsmöglichkeiten. Bei Bedarf können auch mehr als drei Bildspeicher vorhanden sein.
Voraussetzung für vorliegende Problemlösung ist, daß Speicherbausteine ausreichend hoher Geschwindigkeit und Kapazität zur Verfügung stehen. Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß jetzt der zunächst als zu aufwendig erscheinende Weg beschritten werden sollte und damit gänzlich auf die bisher notwendigen Vektor- und Horizontalspeicher verzichtet werden kann.
- ^- VPA 33 P30 7 9DE
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.
Es zeigen:
Figuren 1 und 2 Blockschaltbilder von Scan-Konvertern, die im Sinne des erfindungsgemäßen Verfahrens arbeiten.
Beide Figuren sind prinzipiell ähnlich aufgebaut und werden zusammen beschrieben, wobei jeweils nur die Unterschiede herausgestellt werden. Für gleiche Einheiten sind identische Bezugszeichen gewählt.
In den Figuren bedeutet 1 ein Ultraschall-Sende/Empfangs-System, das alternativ durch einen mechanisch bewegbaren Sektor-Schallkopf oder durch eine lineare An-Ordnung von Ultraschallwandlern für einen "Phased Array"-Betrieb realisiert werden kann. Das Ultraschallwandlersystem 1 wird durch eine Einheit zur Sektorsteuerung 10 angesteuert. Die Echosignale gelangen bei üblicher Signalverarbeitung über eine Einheit 11 zur TGC-(Time GAIN Control)-Verstärkung auf einen Analog/Digital-Wandler 13. Das Speichersystem ist digital mit einer Tiefe von beispielsweise 9 bit ausgelegt. Zur zentralen Steuerung dient eine Einheit 40.
In der Figur 1 besteht das Speichersystem aus zwei kompletten Bildspeichern 30 und 31, die beispielsweise kartesisch organisierte Speichermatrizen aufweisen kön-•nen. Die beiden Bildspeicher 30 und 31 arbeiten nach dem Prinzip des Wechselpuffers, d.h. es wird jeweils gleichzeitig abwechselnd ein Speicher eingelesen und ein Speicher ausgelesen. Beim Auslesen gelangen die Daten un-
- % - VPA 83 P 3 0 7 9 OE
mittelbar über einen Digital/Analog-Waridler 33 auf einen Fernsehmonitor 35.
In der Figur 2 besteht demgegenüber das Speichersystem aus drei kompletten Bildspeichern 30, 31, 32. Diese drei Speicher 30 bis 32 arbeiten ebenfalls im Wechselpufferbetrieb, wobei die Funktion der Einzelspeicher zyklisch umläuft, was im einzelnen bedeutet, daß jeweils gleichzeitig abwechselnd ein Speicher eingelesen, ein Speicher ausgelesen und jeweils im verbleibenden, dazwischenliegenden Speicher eine Bildverarbeitung durchgeführt wird.
Bei Bedarf können auch mehr als drei Bildspeicher vorhanden sein, wobei die Funktion des zyklischen Wechselbetriebes gleich bleibt. Es ist immer eine Speicherung eines gesamten Scans und dessen Darstellung in "Real Time" möglich.
Für das wechselweise Einschreiben und Auslesen sowie gegebenenfalls für die Bildverarbeitung der aus den Bildinformationen akquirierten Daten sind Adreßsteuereinheiten 23, 25 und gegebenenfalls 27 vorhanden. Den Adreßsteuereinheiten 23, 25 bzw. 27 sind jeweils Demultiplexer 24, 26 bzw. 28 nachgeschaltet, die die Aufteilung der Adressen gemäß den Betriebszuständen (Einlesen, Bildverarbeitung, Auslesen) der Bildspeicher 30, 31 und 32 bewirken. Zusätzlich ist der Einheit für die Sektorsteuerung 10 eine Einheit 22 für eine Winkel/Inkrement-Wandlung 22 nachgeschaltet. Die Winkeldaten werden damit in eine winkelabhängige Information Δ vorbestimmbarer funktionaler Abhängigkeit gewandelt.
Bei beiden Figuren steuert die Einheit für die Winkel/ Inkrement-Wandlung 22 unmittelbar die Adreßsteuereinheit 23 für das Einschreiben der Daten, d.h. also, in
. s.
-/> - VPA 83 P 3 0 7 9 OE
jedem Fall werden die Daten beispielsweise geometrisch korrekt in jeweils einen der Bildspeicher 30 bis 32 eingeschrieben. Damit ist nunmehr die Möglichkeit gegeben, unmittelbar beim Einschreiben der Daten in einen der BiIdspeicher eine aus geometrischen Gründen erforderliche Datenreduktion vorzunehmen. Speziell bei Figur 2 kann jeweils in dem Speicher, der gerade weder eingelesen noch ausgelesen wird, eine Bildverarbeitung bzw. Datenmanipulation erfolgen. Speziell bei Figur 1 wird die Datenmanipulation auch über die Adreßsteuereinheit 27 beim Auslesen durchgeführt.
Bei den beschreibenen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden also jeweils wenigstens zwei komplette BiIdspeicher benötigt. Solche Bildspeicher müssen mit hoher Geschwindigkeit arbeiten und eine genügend große Speicherkapazität haben. Da inzwischen schnelle Speicherbausteine ausreichen hoher Kapazität angeboten werden, ist eine solche Problemlösung mit vertretbarem Aufwand realisierbar. Insgesamt ergeben sich im Vergleich zu den früheren Lösungen, bei denen immer ein Vektorspeicher, ein Bildspeicher sowie Horizontalspeicher als Videozeilenspeicher notwendig waren, Vorteile die besonders für eine "Real Time"-Darstellung ins Gewicht fallen:
Letztere sind in der Vereinfachung des Verfahrens zu sehen, wodurch der Gesamtaufwand der zugehörigen Vorrichtung verringert wird. Dabei ergibt sich nun zusätzlich die Möglichkeit einer umfassenden Bildverarbeitung.
Damit und durch die Vermeidung des unerwünschten "Sichelbildes" beim Sektorscan aufgrund der Darstellung von jeweils einem vollständigen Scan kann die Qualität der resultierenden Bilddarstellung entscheident erhöht werden.
.9 Patentansprüche
2 Figuren
JO-
- Leerseite -

Claims (9)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Darstellung von in Polarkoordinaten anfallenden Signalinformationen, insbesondere von Ultraschall-Echosignalen, die mittels eines Sektor-Scan-Verfahrens erhalten wurden und zur fernsehnormgerechten Darstellung unter Einschluß einer Datenreduktion zwischengespeichert werden müssen, wozu üblicherweise ein System aus einem Bildspeicher mit zugeordneten Vektor- und Horizontalspeiehern verwendet wird, von denen letztere im Wechselpufferbetrieb arbeiten, dadurch -g e k ennzeichnet , daß unter Weglassen sowohl des Vektorspeichers als auch des Horizontalspeichers (Videozeilenspeichers) alle aus der Signalinformation akquirierten Daten abwechselnd einem von wenigstens zwei kompletten Bildspeichern (30 bis 32) mit jewäliger Speichermatrix zugeführt werden, wobei die Bildspeicher (30-32) selbst unmittelbar im Wechselpufferbetrieb arbeiten.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß drei oder mehr komplette Bildspeicher (30, 31, 32) verwendet werden, wobei jeweils zyklisch in einen Bildspeicher eingeschrieben, aus einem Bildspeicher ausgelesen und in den übrigen BJdspeichern die Bildinformation verarbeitet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Bildverarbeitung in Echtzeit C^eal Time1!) erfolgt.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein vollständiger Sektorscan in einen der BiIdspeicher (30, 31, 32) ein- bzw. ausgelesen wird.
    • *' VPA 83 P30 7 9DE
  5. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 4, mit einem Ultraschall-Sende/Empfangs-System zur Durchführung einer Sektorabtastung mit zugehörigen Steuergliedern und wenigstens einer nach dem Wechselpufferprinzip arbeitenden Speichereinrichtung zur abschnittsweisen Zwischenspeicherung der anfallenden Bildinformation, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechselpufferspeicher durch wenigstens zwei komplett ausgebildete Bildspeichereinheiten (30, 31, 32) realisiert wird in welche abwechselnd oder zyklisch die aus der Signalinformation akquirierten Daten entweder winkelabhängig oder winkelunabhängig eingelesen werden.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß für das Ein- bzw. Auslesen der Daten in bzw. aus den Bildspeichern (30, 31, 32) Adreßsteuereinheiten (25, 27) mit jeweils einer Demultiplexereinheit (26, 28) vorhanden sind.
  7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Einheit für die Sektor-Scan-Steuerung (21) eine Einheit £2) zur Wandlung der Winkeldaten in eine winkelabhängige Information vorbestimmbarer funktionaler Abhängigkeit (z.B. Inkrement) nachgeschaltet ist.
  8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß speziell drei komplette Bildspeicher (30, 31, 32) vorhanden sind, von denen zyklisch jeweils einer zur Bildverarbeitung dient.
  9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß für die Bildverarbeitung in einem der Bildspeicher eine weitere Adreßsteuerein-
    ' 3* VPA 83 P30 7 9OE
    heit (27) vorhanden ist, die über eine Demultiplexereinheit (28) auf einen der Bildspeicher (30, 31, 32) einwirkt.
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