可编程小波树.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103142245 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103142245 A *CN103142245A* (21)申请号 201210449223.7 (22)申请日 2012.09.24 61/538,433 2011.09.23 US 13/603,217 2012.09.04 US A61B 8/00(2006.01) (71)申请人 德克萨斯仪器股份有限公司 地址 美国德克萨斯州 (72)发明人 DG加西亚 M曼苏尔 M阿里 (74)专利代理机构 北京纪凯知识产权代理有限 公司 11245 代理人 赵蓉民 (54) 发明名称 可编程小波树 。

2、(57) 摘要 本发明涉及可编程小波树。 提供了一种装置。 在该装置中， 解多路复用器被配置为接收输入信 号， 并且多个样本缓冲器中的每一个都耦合至解 多路复用器。第一多路复用器耦合至每个样本缓 冲器。滤波器耦合至第一多路复用器。旁路延迟 电路耦合至第一多路复用器， 第二多路复用器耦 合至滤波器和旁路延迟电路。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 6 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书4页 附图6页 (10)申请公布号 CN 103142245 A CN 103142245 A *CN1031。

3、42245A* 1/2 页 2 1. 一种装置， 包括 ： 解多路复用器， 其被配置为接收输入信号 ； 多个样本缓冲器， 其中每个样本缓冲器都耦合至所述解多路复用器 ； 第一多路复用器， 其耦合至所述样本缓冲器中的每一个 ； 滤波器， 其耦合至所述第一多路复用器 ； 旁路延迟电路， 其耦合至所述第一多路复用器 ； 以及 第二多路复用器， 其耦合至所述滤波器和所述旁路延迟电路。 2. 根据权利要求 1 所述的装置， 其中所述滤波器进一步包括 ： 乘积累加电路， 即 MAC 电路， 其耦合在所述第一多路复用器和所述第二多路复用器之 间 ； 以及 系数电路， 其耦合至所述 MAC 电路。 3. 根据。

4、权利要求 2 所述的装置， 其中所述系数电路进一步包括 ： 第一系数发生器 ； 第二系数发生器 ； 以及 第三多路复用器， 其耦合至所述第一系数发生器和所述第二系数发生器以及所述 MAC 电路。 4. 根据权利要求 3 所述的装置， 其中该装置进一步包括旁路使能表， 其被配置为控制 所述第二多路复用器。 5. 一种装置， 包括 ： 输入电路 ； 压缩电路， 其具有多个小波变换电路， 其中每个小波变换电路包括 ： 寻址电路 ； 旁路使能电路， 其具有旁路使能表 ； 存储器电路， 其耦合至所述寻址电路 ； 多个小波电路， 它们彼此串联耦合成一序列， 其中所述序列的第一个小波电路耦合至 所述输入电路。

5、， 并且其中所述序列的最后一个小波电路耦合至所述存储器电路， 并且其中 每个小波使能电路包括 ： 解多路复用器 ； 多个样本缓冲器， 其中每个样本缓冲器都耦合至所述解多路复用器 ； 第一多路复用器， 其耦合至所述样本缓冲器中的每一个 ； 滤波器， 其耦合至所述第一多路复用器 ； 旁路延迟电路， 其耦合至所述第一多路复用器 ； 以及 第二多路复用器， 其耦合至所述滤波器、 所述旁路延迟电路和所述旁路使能电路， 其中 所述第二多路复用器被配置为由所述旁路使能表来控制 ； 以及 输出电路， 其耦合至所述存储器电路。 6. 根据权利要求 5 所述的装置， 其中所述滤波器进一步包括 ： MAC 电路， 。

6、其耦合在所述第一多路复用器和所述第二多路复用器之间 ； 以及 系数电路， 其耦合至所述 MAC 电路。 7. 根据权利要求 6 所述的装置， 其中所述系数电路进一步包括 ： 权 利 要 求 书 CN 103142245 A 2 2/2 页 3 第一系数发生器 ； 第二系数发生器 ； 以及 第三多路复用器， 其耦合至所述第一系数发生器和所述第二系数发生器以及所述 MAC 电路。 8. 根据权利要求 7 所述的装置， 其中所述序列中的每个位置对应于小波树的多个级中 的至少一级， 并且其中每个小波电路中的样本缓冲器的数目对应于其在小波树中的级。 9. 根据权利要求 8 所述的装置， 其中所述寻址电路。

7、进一步包括 ： 第一递增计数器， 其耦合至所述存储器电路 ； 地址重映射表电路， 其耦合至所述存储器电路 ； 以及 第二递增计数器， 其耦合至所述地址重映射表电路。 10. 根据权利要求 9 所述的装置， 其中所述输出电路进一步包括量化电路。 11. 根据权利要求 10 所述的装置， 其中所述输入电路进一步包括 ： 模拟前端， 即 AFE， 其具有多个通道 ； 离散余弦变换电路， 即 DCT 电路， 其耦合至每个通道并且耦合至所述压缩电路。 12. 根据权利要求 11 所述的装置， 其中所述输入电路进一步包括超声棒， 其耦合至所 述 AFE， 并且其中所述旁路使能表对应于所述超声棒。 13. 。

8、一种方法， 包括 ： 接收来自超声棒中的换能器的图像信号 ； 对所述图像信号进行数字化， 从而生成数字化的图像信号 ； 利用具有多个级的小波树对数字化的图像信号进行压缩， 从而生成压缩信号， 其中所 述小波树的配置与所述超声棒对应， 并且其中在每一级通过以下步骤执行处理 ： 将其输入信号进行解多路复用， 以生成解多路复用的输入信号 ； 将所述解多路复用的输入信号施加至多个样本缓冲器中的至少一个， 其中样本缓冲器 的数目对应于它的级 ； 对来自所述样本缓冲器的输出进行多路复用， 以生成多路复用的输出信号 ； 对所述多路复用的输出信号进行滤波， 以生成滤波后的信号 ； 对所述多路复用的输出信号进行。

9、延迟， 以生成延迟信号 ； 以及 基于所述小波树的配置在所述滤波后的信号和所述延迟信号中进行选择 ； 以及 对所述压缩信号进行量化。 14. 根据权利要求 13 所述的方法， 其中滤波步骤进一步包括 ： 选择多组系数中的至少一组系数 ； 以及 利用选定的该组系数对所述多路复用的输出信号执行乘积累加操作， 以生成所述滤波 后的信号。 15. 根据权利要求 14 所述的方法， 其中该方法进一步包括在压缩步骤之前对数字化的 图像信号应用 DCT。 权 利 要 求 书 CN 103142245 A 3 1/4 页 4 可编程小波树 0001 相关申请的交叉引用 0002 本申请要求 2011 年 9 。

10、月 23 日提交的美国专利申请 No.61/538,433 的优先权， 其 通过引用合并到此， 用于所有目的。 技术领域 0003 本发明总体涉及小波树， 并且更特别地涉及可编程小波树。 背景技术 0004 超声棒在医院及其它医疗机构中变得普遍。超声棒通常作为诊断系统的一部分， 其允许医生采用非侵入式成像技术来观察内部器官等。超声棒 ( 类似于很多其它应用 ) 产 生大量的数据， 这些数据通常接近于实时地进行处理以生成有用的结果。为此， 系统 ( 例如 超声诊断系统 ) 内对应的电子设备倾向于复杂化， 并且可能是特定针对测量仪器的 ( 例如 超声棒 )。 0005 参见图 1， 示出了超声成像。

11、系统 100 的一部分的示例。如该示例中所示， 换能器 102( 即在超声棒内 ) 能够从目标 ( 例如患者 ) 生成成像数据， 用于模拟前端 (AFE)104。 AFE 104 通常包括模数转换器 (ADC)、 放大器和其它用于数字化的部件。例如， AFE 104 可 以有 8 个输出通道。接着， 来自 AFE 104 的数字化输出可以被施加到离散余弦变换 (DCT) 电路 106( 其可以称为具有 AFE104 和 / 或换能器 102 的输入电路 )， 并且来自 DCT 电路 106 的输出接着可以被施加到压缩电路 107。该压缩电路 107 通常包括由分组变换电路 108-1 至 10。

12、8-N 形成的小波树， 其能够对数字化的图像数据或信号进行压缩。接着， 来自压缩电路 107 的该 ( 一个或多个 ) 压缩信号可以被量化， 并由电路 110 串行化， 从而在输出通道上向 例如双倍数据率 (DDR) 同步动态随机存取存储器 (SDRAM) 提供串行数据。 0006 通常， 分组变换电路 108-1 至 108-N( 其可以在图 2 中更详细地看到， 并且标记为 108) 对到来的数据流执行滤波操作。分组变换电路 108 通常由 “小波树” 构成， 其包括级联 的分析电路 112-1， 1 至 112-D， 2D。对于该示例， 小波树有 D 个等级。这些分析电路 112-1， 。

13、1 至 112-D， 2D 中的每一个 ( 其可以在图 3 中更详细地看到， 并标记为 112) 都包括滤波器 202 和 206( 其可以分别由函数 H(z) 和 G(z) 表示 )、 抽取器或下采样器 (downsampler)204 和 208 以及多路复用器 (MUX)210。在该配置中， 对于每两个输入样本， 滤波器 202 和 206 中 的每一个生成一个输出的滤波后样本， 意思是说滤波器202和206在相邻样本之间交替。 这 些滤波器 202 和 206 可以是例如正交镜像滤波器或具有多个 ( 例如 10 个 ) 抽头的有限冲 激响应 (FIR) 滤波器。接着， 利用抽取器 20。

14、4 和 208 对输出进行下采样或抽取 ( 例如 2 抽 取 ) 并且利用多路复用器 210 进行多路复用。这类实现的描述可以在美国专利预授权公开 No.2011/0096621 和 2011/0222791 中找到， 通过引用将它们合并到此用于所有目的。 0007 系统 100( 特别是分组变换电路 108) 的一个问题是， 小波树的形状会根据换能器 102( 例如棒 ) 的配置而变化。换句话说， 为达到期望的或最佳性能， 改变 ( 分组变换电路 108 的 ) 小波树的形状以适应换能器 102( 例如棒 )。在图 4 和 5 中， 示出了分组变换电路 说 明 书 CN 103142245 。

15、A 4 2/4 页 5 108 的小波树的两种示例形状或配置 ( 分别标示为 108-A 和 108-B)。如图所示， 电路 108-A 为完全小波树， 而电路 108-B 为不完全小波树。通常， 这通过构建硬件结构 ( 即小波树 ) 来 实现， 硬件结构与每一组换能器 102( 例如棒 ) 对应， 从而减少硬件开销。期望具有可编程 压缩电路 107， 但是这还没有实现， 主要原因是对于大量的不完全树配置，“对齐” 来自小波 树的输出数据存在困难。 0008 因此， 需要一种可编程小波树。 发明内容 0009 根据本发明， 提供了一种装置。该装置包括解多路复用器 (DEMUX)， 其配置为接收。

16、 输入信号 ； 多个样本缓冲器， 其中每个样本缓冲器都耦合至解多路复用器 ； 第一多路复用 器， 其耦合至每一个样本缓冲器 ； 滤波器， 其耦合至第一多路复用器 ； 旁路延迟电路， 其耦 合至第一多路复用器 ； 以及第二多路复用器， 其耦合至滤波器和旁路延迟电路。 0010 根据本发明， 滤波器进一步包括 ： 乘积累加 (MAC) 电路， 其耦合在第一和第二多路 复用器之间 ； 以及系数电路， 其耦合至 MAC 电路。 0011 根据本发明， 系数电路进一步包括 ： 第一系数发生器 ； 第二系数发生器 ； 以及第三 多路复用器， 其耦合至第一和第二系数发生器和 MAC 电路。 0012 根据本。

17、发明， 该装置进一步包括旁路使能表， 其被配置为控制第二多路复用器。 0013 根据本发明， 提供了一种装置。该装置包括输入电路 ； 压缩电路， 其具有多个小波 变换电路， 其中每个小波变换电路包括 ： 寻址电路 ； 具有旁路使能表的旁路使能电路 ； 耦合 至寻址电路的存储器电路 ； 多个小波电路， 其彼此串联耦合成一序列， 其中序列中的第一个 小波电路耦合至输入电路， 并且其中序列中的最后一个小波电路耦合至存储器电路， 并且 其中每个小波使能电路包括 ： 解多路复用器 ； 多个样本缓冲器， 其中每个样本缓冲器都耦 合至解多路复用器 ； 第一多路复用器， 其耦合至每个样本缓冲器 ； 滤波器， 。

18、其耦合至第一多 路复用器 ； 旁路延迟电路， 其耦合至第一多路复用器 ； 以及第二多路复用器， 其耦合至滤波 器、 旁路延迟电路和旁路使能电路， 其中第二多路复用器被配置为由旁路使能表来控制 ； 以 及耦合至存储器电路的输出电路。 0014 根据本发明， 序列中的每个位置与小波树的多个级中的至少一级对应， 并且其中 每个小波电路中的样本缓冲器的数目与其在小波树中的级对应。 0015 根据本发明， 寻址电路进一步包括 ： 第一递增计数器， 其耦合至存储器电路 ； 地址 重映射表电路， 其耦合至存储器电路 ； 以及第二递增计数器， 其耦合至地址重映射表电路。 0016 根据本发明， 输出电路进一步。

19、包括量化电路。 0017 根据本发明， 输入电路进一步包括 ： 具有多个通道的模拟前端 (AFE) ； 离散余弦变 换 (DCT) 电路， 其耦合至每个通道并耦合至压缩电路。 0018 根据本发明， 输入电路进一步包括超声棒， 其耦合至 AFE， 并且其中旁路使能表与 超声棒对应。 0019 根据本发明， 提供了一种方法。该方法包括接收来自超声棒中的换能器的图像信 号 ； 对图像信号进行数字化， 从而生成数字化的图像信号 ； 利用具有多个级的小波树对数 字化的图像信号进行压缩， 从而生成压缩信号， 其中小波树的配置与超声棒对应， 并且其中 在每一级都通过以下步骤执行处理 ： 对它的输入信号进行。

20、解多路复用， 从而生成解多路复 说 明 书 CN 103142245 A 5 3/4 页 6 用的输入信号 ； 将解多路复用的输入信号施加到多个样本缓冲器中的至少一个， 其中样本 缓冲器的数目与它的级对应 ； 对来自样本缓冲器的输出进行多路复用， 以生成多路复用的 输出信号 ； 对多路复用的输出信号进行滤波， 以生成滤波后的信号 ； 对多路复用的输出信 号进行延迟， 以生成延迟信号 ； 以及基于小波树的配置在滤波后的信号和延迟信号之间进 行选择 ； 以及对压缩信号进行量化。 0020 根据本发明， 滤波步骤进一步包括 ： 选择多组系数中的至少一组系数 ； 以及利用 选定的该组系数对多路复用的输。

21、出信号执行乘积累加操作， 以生成滤波后的信号。 0021 根据本发明， 该方法进一步包括在压缩步骤之前对数字化的图像信号应用 DCT。 附图说明 0022 为了更加完整地理解本发明及其优势， 现在结合附图来参考下面的描述， 其中 ： 0023 图 1 是常规的超声诊断系统的一部分的示例的图示 ； 0024 图 2 是图 1 的分组变换电路的示例的图示 ； 0025 图 3 是图 2 的分析电路的示例的图示 ； 0026 图 4 和图 5 是用于图 1 和图 2 的分组变换电路的示例小波树配置的图示 ； 0027 图 6 是根据本发明的分组变换电路的示例的图示 ； 0028 图 7 是图 6 的。

22、小波电路的示例的图示 ； 以及 0029 图 8 是用于图 6 的分组变换电路的小波树配置的图示。 具体实施方式 0030 现参照附图， 其中为清楚起见， 所示的元件未必按比例示出， 并且其中在若干视图 中， 相同或相似的元件由相同的附图标记来表示。 0031 参见图6， 示出了根据本发明的分组变换电路300的示例。 该电路300可以替换系 统 100 中的分组变换电路 108-1 至 108-N， 并且其通常由小波电路 302-1 至 302-R 组成， 它 们彼此串联耦合成一序列， 使得每个电路都可以运行为一级小波树。对于电路 300 的小波 树的配置通常通过应用旁路使能电路 304 内的。

23、旁路使能表 ( 其在图 7 中标记为 412) 而实 现。旁路使能电路 304 可以检测换能器 102( 例如棒 ) 的配置或者被指示这样做， 并且可以 选择合适的小波树配置。小波电路 302-1 至 302-R 以递归方式操作， 将来自小波树的输出 值存储在存储器电路 306( 例如， 其可以是静态随机存储器 (SRAM) 和 / 或双端口存储器电 路 ) 中。接着， 通过使用寻址电路 ( 其通常包括递增计数器 308-1 和 308-2 以及地址重映 射表电路 310) 来完成存储器电路 306 的寻址。 0032 在图 7 中， 可以更加详细地示出小波电路 302-1 至 302-R( 。

24、标记为 302)。如图所 示， 输入信号 XIN 施加到解多路复用器 408， 并且解多路复用的信号施加到合适的样本缓冲 器 410-1 至 410-K。样本缓冲器 410-1 至 410-K 可以具有多个抽头， 以保持公共的输入样 本， 并且样本缓冲器的数目 ( 例如 K) 通常与它在序列中的位置对应。通常地， 样本缓冲器 的数目 ( 例如 K) 可以是 2level-1。例如， 对于五级 (level) 树， 序列中的第四小波电路 ( 例如 302-4) 可以具有 8 个样本缓冲器 ( 例如 410-1 至 410-8)。接着， 来自样本缓冲器 410-1 至 410-K 的输出可以进行多。

25、路复用 ( 通过多路复用器 414) 并施加到电路 416 和 418。对于这 一级， 乘积累加 (MAC) 电路 416 可以操作为滤波器， 能够实现滤波器 202 和 206 的功能。这 说 明 书 CN 103142245 A 6 4/4 页 7 可以被实现， 因为系数电路能够向 MAC 电路 416 施加 ( 通过多路复用器 406)H(z) 滤波器系 数 ( 来自系数发生器 402) 和 G(z) 滤波器系数 ( 来自系数发生器 404)。当不需要 ( 即通 过 MAC 电路 416) 滤波时， 旁路延迟电路 418 可以将样本 ( 以所施加的延迟 ) 提供到下游。 由多路复用器 4。

26、20( 其本身由旁路使能电路 304 内的旁路使能表 412 来控制 ) 来实现过滤 ( 来自 MAC 电路 416) 或旁路 ( 来自旁路延迟电路 418) 的选择。 0033 在图 8 中， 示出了用于电路 300 的小波树 ( 标示为 300-A) 的示例。电路 300-A 具 有完全小波树的外表， 意味着存在合适的数据 “对齐” ， 但是电路300-A为不完全小波树(具 有与图 5 中所示的小波树相同的配置 )。如图所示， 旁路延迟电路 418( 标示为 BYP) 用于替 代缺少的分支。因此， 电路 300 可以被编程， 以适应换能器 102( 例如棒 ) 的多种配置。 0034 虽然。

27、已经通过参考某些优选实施例这样描述了本发明， 但是应注意， 所公开的实 施例是说明性的， 而不是在本质上进行限制， 并且在前述的公开中考虑宽范围的变化、 修 改、 改变和替换， 并且在一些实例中， 可以利用本发明的一些特征而不对应地利用其它特 征。因此， 恰当的是， 宽泛地并且与本发明的范围一致地解释所附的权利要求。 说 明 书 CN 103142245 A 7 1/6 页 8 图 1( 现有技术 ) 图 2( 现有技术 ) 说 明 书 附 图 CN 103142245 A 8 2/6 页 9 图 3( 现有技术 ) 图 6 说 明 书 附 图 CN 103142245 A 9 3/6 页 10 图 7 说 明 书 附 图 CN 103142245 A 10 4/6 页 11 图 4( 现有技术 ) 说 明 书 附 图 CN 103142245 A 11 5/6 页 12 图 5( 现有技术 ) 说 明 书 附 图 CN 103142245 A 12 6/6 页 13 图 8 说 明 书 附 图 CN 103142245 A 13 。