一种超声增益计算快速求解方法和系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111581594A(43)申请公布日2020.08.25(21)申请号202010351128.8(22)申请日2020.04.28(71)申请人广州英诺维科技有限公司地址510000广东省广州市高新技术产业开发区科学大道231号、233号裙楼B1B2栋一层至四层知商谷国际知识产权众创空间办公卡位A75号(仅限办公)(72)发明人李枫李俊波(74)专利代理机构北京联瑞联丰知识产权代理事务所(普通合伙)11411代理人赵娜(51)Int.Cl.G06F17/15(2006.01)G06F30/20(2020.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称一种超声增益计算快速求解方法和系统(57)摘要本发明公开了一种超声增益计算快速计算方法，属于数字信号处理领域，通过三次求解方案逼近超声增益dB计算值，首先对计算式变换成底数2对数形式，通过移位比较法求出最高位Bit对应数值，计算出一个粗的对数值，误差量高位部分Bit数进行定点化对数值查表计算，进一步分离出小误差量，误差量低位Bit数通过泰勒级数二级展开精细求解小误差值，在保证精度的条件下具有较高的灵活性，较经典的CORDIC计算dB值方法，具有速度快、精度高特点，特别适合FPGA计算，具有重要推广价值。CN111581594ACN111581594A权利要求书1/1页1.一种超声增益计算快速求解方法，其特征在于，具体包括以下步骤：S1，对超声增益计算公式进行底数变换，通过移位比较法求出超声回波频域信号幅度值的对数估计值，并分离出误差量；S2，对误差量高位数据进行定点化对数值查表计算，分离出小误差量；S3，对误差量低位数据通过泰勒级数二级展开求解小误差量，完成超声增益计算。2.根据权利要求1所述的一种超声增益计算快速求解方法，其特征在于，步骤S1对超声增益计算公式进行底数变换具体指的是将超声增益计算公式的底数10转换为底数2。3.根据权利要求1或2所述的一种超声增益计算快速求解方法，其特征在于，步骤S3中对误差量低位数据通过泰勒级数二级展开求解小误差值具体指的是对误差量低位Bit数通过泰勒级数二级展开与除法到定点化乘法转换求解小误差量的对数值。4.根据权利要求1或2所述的一种超声增益计算快速求解方法，其特征在于，步骤S1-S3基于FPGA并行技术执行计算过程。5.一种超声增益计算快速求解系统，其特征在于，具体包括一级误差估算单元，对超声增益计算公式进行底数变换，通过移位比较法求出超声回波频域信号幅度值的对数估计值，并分离出误差量；二级误差逼近单元，对误差量高位Bit数进行定点化对数值查表计算，分离出小误差量；三级误差逼近单元，对误差量低位Bit数通过泰勒级数二级展开求解小误差量以缩小误差。6.根据权利要求5所述的一种超声增益计算快速求解系统，其特征在于，所述一级误差估算单元对超声增益dB计算公式进行底数变换，具体指的是将超声增益计算式的底数10转换为底数2。7.根据权利要求5所述的一种超声增益计算快速求解系统，其特征在于，三级误差逼近单元，对误差量低位Bit数通过泰勒级数二级展开与除法到定点化乘法转换求解小误差量的对数值以缩小误差。2CN111581594A说明书1/6页一种超声增益计算快速求解方法和系统技术领域[0001]本发明涉及超声数字信号处理技术领域，特别是指一种超声增益计算快速求解方法和系统。背景技术[0002]近来随着集成电路、数字信号处理技术的高速发展，掌上超声医疗扫查仪，凭借灵活、小巧实用性，越来越受到青睐，而该仪器增益调节与计算是必须用到的功能，快速灵活的增益调节功能是衡量整个仪器的测量实时性与准确性关键因素之一，以便更好的对组织结构的图像纹理进行分析。传统的增益调节技术靠模拟放大器、全数字查找表、CORDIC算法与系统函数库等来进行计算，不但使得硬件系统复杂，消耗较多的资源，而且运算速度也受到限制。如经典的查找表法会占用大量内存，而CORDIC算法需多次迭代、系统库函数会降低运算效率等。已经极大影响了该仪器的实时性与实用性。故通过一些快速、灵活的数字信号处理算法来提升增益的计算效率，即对数函数求解效率，将非常有必要。[0003]FPGA作为一种现场可编程逻辑门技术，鉴于内部可编程性、并行快速处理能力，已经成为掌上超声仪器中不可缺少的信号处理模块，而增益dB计算作为一个常用的功能，涉及一个对数函数求解过程，如在进行多普勒血流检测中需要测量回波频谱峰值M的dB值，则dB＝20log10(M)，该函数属于超越函数，不能用简单求解方法实现。本专利将基于FPGA结合查找表、泰勒级数等手段快速实现其计算。发明内容[0004]本发明提出一种超声增益计算快速求解方法和系统，解决了现有技术中超