[發明專利]動態多線程多通道超聲信號處理裝置及處理方法

有效

• 申請號: 201310162733.0
• 申請日: 2013-05-06
• 公開（公告）號: CN103487511A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 鄒誠;孫振國;陳強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N29/22
• 分類號: G01N29/22
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

1.一種動態多線程多通道超聲信號處理裝置，其特征在于：該超聲信號處理裝置包括控制器單元（1）、超聲收發單元（2）和超聲探頭單元（3）；其中，所述的控制器單元（1）包括多線程處理器（10）、至少一個A/D轉換器（11）、至少一個D/A轉換器（12）和至少一個I/O控制器（13）；所述的多線程處理器（10）包括信號采集器（101）、噪聲抑制器（102）和缺陷分析器（103）；所述的超聲收發單元（2）包括至少一個超聲收發器（21）；所述的超聲探頭單元（3）包括至少一個超聲探頭（31）；所述的每一個A/D轉換器（11）的輸入端與對應的超聲收發器（21）的超聲回波信號輸出端連接；所述的的每一個D/A轉換器（12）的輸出端與超聲收發器（21）的增益設置信號輸入端連接；所述的的每一個I/O控制器（13）的輸出端與對應的超聲收發器（21）的超聲觸發信號輸入端連接；所述的每一個超聲收發器（21）的超聲激發輸出端與對應的超聲探頭（31）的超聲激發輸入端連接；所述的每一個超聲收發器（21）的超聲回波輸入端與對應的超聲探頭（31）的超聲回波輸出端連接；所述的信號采集器（101）包括至少一個采集信號隊列（104）；所述的噪聲抑制器（102）包括至少一個濾波信號隊列（105）；所述的缺陷分析器（103）包括至少一個分析信號隊列（106）；所述的信號采集器（101）從每一個A/D轉換器（11）采集超聲信號并放入對應的采集信號隊列（104）頭部；所述的噪聲抑制器（102）從每一個采集信號隊列（104）中的尾部讀取超聲信號并放入對應的濾波信號隊列（105）的頭部；所述的缺陷分析器（103）從每一個濾波信號隊列（105）中的尾部讀取超聲信號并放入對應的分析信號隊列（106）的頭部。

2.權利要求1所述的動態多線程多通道超聲信號處理裝置，其特征在于：所述的控制器單元（1）采用計算機、嵌入式計算機、智能手機和智能平板電腦中的一種或幾種的組合。

3.權利要求1所述的動態多線程多通道超聲信號處理裝置，其特征在于：所述的多線程處理器（10）采用多線程CPU、多線程GPU、FPGA和DSP中的一種或幾種的組合。

4.權利要求1所述的動態多線程多通道超聲信號處理裝置，其特征在于：所述的超聲探頭（31）采用壓電超聲探頭、電磁超聲探頭和激光超聲探頭中的一種或幾種的組合。

5.權利要求4所述的動態多線程多通道超聲信號處理裝置，其特征在于：所述的超聲收發單元（2）的超聲收發器（21）采用與超聲探頭（31）類型對應的壓電超聲收發器、電磁超聲收發器和激光超聲收發器中的一種或幾種的組合。

6.一種采用如權利要求1所述裝置的動態多線程多通道超聲信號處理方法，其特征在于：該方法采用如下步驟：

a)分配采集信號隊列（104）存儲區，可存儲L個采集信號存儲區的地址，該隊列采用隊尾入隊，隊首出隊的隊列數據結構；分配濾波信號隊列（105）存儲區，可存儲M個濾波信號存儲區的地址，該隊列采用隊尾入隊，隊首出隊的隊列數據結構；分配分析信號隊列（106）存儲區，可存儲N個分析信號存儲區地址，該隊列采用隊尾入隊，隊首出隊的隊列數據結構；

b)同時啟動超聲信號采集線程（41）、超聲信號噪聲抑制線程（42）和超聲信號缺陷分析線程（43）；

c)所述的超聲信號采集線程（41）采用如下步驟：

i.分配信號存儲區，該存儲區地址為P；

ii.從對應的A/D轉換器（11）讀入超聲信號，并放入地址為P的數據存儲區中；

iii.判斷采集信號隊列（104）是否已滿，若已滿，則等待直至采集信號隊列（104）空出至少一個位置；

iv.信號存儲區地址P入采集信號隊列（104）；

v.主程序是否需要結束，如果結束，則結束線程，否則跳轉到步驟i；

d)所述的超聲信號噪聲抑制線程（42）包括如下步驟：

i.濾波信號隊列（120）是否為滿，如未滿，則跳轉到步驟ii，如已滿，則跳轉到步驟v；

ii.采集信號隊列（104）的隊首信號存儲區地址Q出隊列；

iii.對信號存儲區地址Q的信號進行數字濾波處理，抑制噪聲；

iv.將信號存儲區地址Q存入濾波信號隊列（105）；

v.主程序是否需要結束，“是”則結束超聲信號噪聲抑制線程；“否”則跳轉到步驟i；

e)所述的超聲信號缺陷分析線程（43）包括如下步驟：

i.分析信號隊列（106）是否為滿，如未滿，則跳轉到步驟ii，如已滿，則跳轉到步驟v；

ii.濾波信號隊列（105）的隊首信號存儲區地址R出隊列；

iii.對信號存儲區地址R的信號進行缺陷分析，識別缺陷；

iv.保存缺陷信息；

v.釋放地址為R的信號存儲區空間；

vi.主程序是否需要結束，“是”則清理分析信號隊列（106）中的所有信號存儲區地址對應的數據存儲空間，結束超聲信號缺陷分析線程；“否”則跳轉到步驟i；

f)超聲信號采集線程（41）、超聲信號噪聲抑制線程（42）和超聲信號缺陷分析線程（43）是否均結束，“是”則結束程序，“否”則等待所有線程均結束。