Контрольная работа: Цифровая обработка ультразвукового изображения

Например, преобразование координат и вычисление коэффициентов интерполяции в алгоритме (2) производится с помощью ПЗУ, а операции умножения – специальными микросхемами цифровых перемножителей. Все описанные выше сложные преобразования не требуются при использовании линейных датчиков, так как они органично вписываются в систему декартовых координат и работают совершенно синхронно с системой развертки изображения на экране.

Конвертор изображения представляет собой устройство, состоящее из большого количества узлов с многочисленными связями. Поэтому рассмотрим его по частям, причем в основном уделим внимание особенностям, связанным с применением датчиков для углового сканирования. На рис.4 показана часть структурной схемы, в которой отражена адресация памяти, преобразование координат и вычисление коэффициентов интерполяции.

Рисунок 3. Формирователь адресов памяти и преобразователь координат.

Рассмотрим, как происходит формирование адресов памяти и преобразование координат при использовании секторного механического датчика. Запись в буферное ОЗУ производится под управлением счетчиков СТr и СТj.

Допустим, что число отсчетов по глубине равно 512, а по углу – 256. Тогда счетчик СТ должен быть 9-разрядным, а СТj - 8-разрядным. Кроме того, счетчик СТj должен быть реверсивным. Его направление счета переключается специальным сигналом DIR, указывающим направление движения ПЭП (например, DIR = 1 – прямой ход, а DIR = 0 – обратный). Этот сигнал поступает от системы управления. Счетчик СТ тактируется импульсом «Запуск», поступающим от блока управления секторным датчиком.

При этом счетчик формирует номер луча. Счетчик СТ тактируется импульсами WR, которые начинают поступать сразу после прихода сигнала «Запуск».

Счетчики СТХ и СТY поставляют адреса для ПЗУ ROM1, в котором хранятся значения и , и для экранного ОЗУ. Счетчик СТХ тактируется импульсами RD системы управления через схему И. Если формат изображения на экране равен 512512, то счетчики СТХ и СТY могут быть 9-разрядными.

Однако в данном случае СТY – 10-разрядный. Десятый разряд Q9 используется для блокировки элемента И после 512-го импульса на входе С. Все счетчики сбрасываются в ноль по сигналу «Кадр», означающего начало формирования кадра.

По адресам Х и Y ПЗУ ROM1 выставляет на выходе два двоичных числа, которые содержат целые и дробные значения и j. Например, под целую часть r может быть отведено 9 старших разрядов, а под дробную – 4-6 младших разрядов (это зависит от желаемой точности). Так как для интерполяции данных необходимо четыре отсчета в полярной системе координат, то кроме адресов и требуются еще адреса r + 1 и j + 1. Они формируются с помощью сумматоров (инкременторов) «+1», которые представляют собой отдельные микросхемы. Дробные части и Dj служат адресами для ПЗУ ROM2, по которым на его выходы вызываются коэффициенты интерполяции.

Не все поле из 512512 пикселов будет занято секторным изображением. Для гашения изображения в соответствующих местах экрана на четырех выходах ROM1 при определенных сочетаниях адресов и формируются специальные импульсы гашения. Полученные таким образом адреса r, j, r + 1 j + 1 и коэффициенты интерполяции используются для управления блоком интерполяции, который рассмотрим в виде отдельной структурной схемы (рис.4).

Этот блок состоит из четырех идентичных каналов, в каждом из которых содержится два ОЗУ RAM1 и RAM2 с одинаковым объемом памяти. Таким образом, общий объем буферной памяти равен 8-кратному объему, необходимому для записи одного кадра.

Такое решение объясняется, во-первых, принятым принципом записи –считывания (в одно ОЗУ идет запись данных АЦП, из другого – считывание в экранное ОЗУ) и, во-вторых, необходимостью одновременного доступа к данным четырех точек полярной системы. Вариант использования только одной пары ОЗУ потребовал бы разделения доступа по времени и применения сверхбыстродействующих микросхем, что, впрочем, вряд ли помогло решить проблему.

Рассмотрим работу одного канала (первого) интерполятора. Он состоит из двух половин, которые работают в инверсных режимах, задаваемых сигналом DIR. В одну из половин записываются данные от АЦП, а из другой данные считываются для интерполяции. Допустим, что действует сигнал DIR, соответствующий прямому ходу (DIR =1). Мультиплексор MS1 при этом включен на пропускание адреса Аr,j_RD .

Рисунок 4. Блок интерполятора.

Он поступает на адресные входы RAM1. Схема И1 не пропускает сигнал WR и тем самым переводит RAM1 в режим чтения. Регистр RG1 находится в третьем состоянии, а регистр RG2 активизирован и фиксирует данные, считанные из RAM1 по адресам Аr,j_RD и передает их на вход перемножителя.

Мультиплексор MS2 включен на пропускание адреса Аr,j_WR , который поступает на адресные входы RAM2. Схема И2 разрешает прохождение сигнала WR, управляющего записью в RAM2. Регистр RG3 фиксирует данные АЦП, которые передаются на вход данных RAM2. Регистр RG4 находится в третьем состоянии. При действии сигнала DIR, соответствующего обратному ходу (DIR = 0), функции половин канала интерполятора становятся инверсными.

Работа остальных каналов интерполятора протекает аналогично. Отличия состоят в подаче других адресов чтения, коэффициентов интерполяции и сигналов гашения.

На рис.4 указаны только эти отличия. Результаты преобразования отдельных каналов суммируются, и окончательный результат интерполяции поступает на экранное ОЗУ, куда он записывается по тем же адресам X,Y_WR , которые использовались для преобразования координат. Таким образом, произошел переход от эхо-изображения в полярной системе координат, которое получается при угловом сканировании, к прямоугольной системе координат, в которой строится изображение на экране монитора.