Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации
Рассмотрены особенности разработанной системы ультразвуковой эхоскопии медицинского назначения, основанной на принципах фокусировки узконаправленного звукового луча и сканирования этим лучом зондируемой среды. Показаны ее преимущества над традиционными системами эхоскопии, в частности высокое качест...
Saved in:
| Published in: | Электронное моделирование |
|---|---|
| Date: | 2011 |
| Main Authors: | , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61732 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации / В.Ф. Евдокимов, А.С. Огир, А.А. Чемерис, В.В. Тарапата, Н.Н. Колотилов, Н.К. Волик // Электронное моделирование. — 2011 — Т. 33, № 1. — С. 99-114. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859684913137057792 |
|---|---|
| author | Евдокимов, В.Ф. Огир, А.С. Чемерис, А.А. Тарапата, В.В. Колотилов, Н.Н. Волик, Н.К. |
| author_facet | Евдокимов, В.Ф. Огир, А.С. Чемерис, А.А. Тарапата, В.В. Колотилов, Н.Н. Волик, Н.К. |
| citation_txt | Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации / В.Ф. Евдокимов, А.С. Огир, А.А. Чемерис, В.В. Тарапата, Н.Н. Колотилов, Н.К. Волик // Электронное моделирование. — 2011 — Т. 33, № 1. — С. 99-114. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Электронное моделирование |
| description | Рассмотрены особенности разработанной системы ультразвуковой эхоскопии медицинского назначения, основанной на принципах фокусировки узконаправленного звукового луча и сканирования этим лучом зондируемой среды. Показаны ее преимущества над традиционными системами эхоскопии, в частности высокое качество пространственного и контрастного изображения, нечувствительность к флуктуациям скорости распространения ультразвука в среде, цифровая фокусировка каждой точки изображения. Предложены решения задач обработки изображений при выводе их на экран монитора с использованием аппаратно-программных средств графических адаптеров, что позволяет обеспечить формирование изображений в реальном времени распространения зондирующих импульсов.
Розглянуто особливості розробленої системи ультразвукової ехоскопії медичного призначення, базованої на принципах фокусування вузконаправленого звукового променя і сканування цим променем зондуємого середовища. Показано її переваги над традиційними системами ехоскопії, зокрема висока якість просторового та контрастного зображення, нечутливість до флуктуацій швидкості розповсюдження ультразвуку в середовищі, цифрове фукусування кожної точки зображення. Запропоновано розв’язок задач обробки зображень при виведенні їх на екран монітора з використанням апаратно-програмних засобів графічних адаптерів, що дозволяє забеспечити формування зображень у реальному часі розповсюдження зонуючих імпульсів.
Peculiarities of the elaborated system of ultrasound echoscopy for medical purposes are considered. The system is based on the principles of focusing a narrow sound beam and scanning of the sounded medium by this beam. Its advantages over traditional systems of echoscopy are shown: high quality of spatial and contrast image, insensibility of fluctuations of ultrasound propagation rate in the medium, diginal focusing of each point of the image, in particular. Solutions are proposed for the problems of images treatment under their display on the monitor using the hardware-software means of graphical adapters, that permits providing the images formation in the real time of propagation of outgoing pulses.
|
| first_indexed | 2025-11-30T22:29:11Z |
| format | Article |
| fulltext |
ÓÄÊ 620.179
Â. Ô. Åâäîêèìîâ, ÷ë.-êîð. ÍÀÍ Óêðàèíû, À. Ñ. Îãèð, ä-ð òåõí. íàóê,
À. À. ×åìåðèñ, êàíä. òåõí. íàóê, Â. Â. Òàðàïàòà
Èí-ò ïðîáëåì ìîäåëèðîâàíèÿ â ýíåðãåòèêå èì. Ã.Å.Ïóõîâà ÍÀÍ Óêðàèíû
(Óêðàèíà, 03164, Êèåâ, óë. Ãåíåðàëà Íàóìîâà, 15,
òåë. (044) 4241063, E-mail: ipme@ipme.kiev),
Í. Í. Êîëîòèëîâ, ä-ð áèîë. íàóê, Í. Ê. Âîëèê, êàíä. ìåä. íàóê
Íàó÷íî-ïðàêòè÷åñêèé öåíòð ëó÷åâîé äèàãíîñòèêè ÍÀÌÍ Óêðàèíû
(Óêðàèíà, 04050, Êèåâ, óë. Ìàíóèëüñêîãî, 32,
òåë. (044) 4831149)
Ìåòîäû îáðàáîòêè ýõîñèãíàëîâ,
èñïîëüçóåìûå â ìåäèöèíñêèõ ãîëîãðàôè÷åñêèõ
ñèñòåìàõ âèçóàëèçàöèè
Ðàññìîòðåíû îñîáåííîñòè ðàçðàáîòàííîé ñèñòåìû óëüòðàçâóêîâîé ýõîñêîïèè ìåäèöèíñ-
êîãî íàçíà÷åíèÿ, îñíîâàííîé íà ïðèíöèïàõ ôîêóñèðîâêè óçêîíàïðàâëåííîãî çâóêîâîãî
ëó÷à è ñêàíèðîâàíèÿ ýòèì ëó÷îì çîíäèðóåìîé ñðåäû. Ïîêàçàíû åå ïðåèìóùåñòâà íàä
òðàäèöèîííûìè ñèñòåìàìè ýõîñêîïèè, â ÷àñòíîñòè âûñîêîå êà÷åñòâî ïðîñòðàíñòâåííîãî
è êîíòðàñòíîãî èçîáðàæåíèÿ, íå÷óâñòâèòåëüíîñòü ê ôëóêòóàöèÿì ñêîðîñòè ðàñïðîñòðà-
íåíèÿ óëüòðàçâóêà â ñðåäå, öèôðîâàÿ ôîêóñèðîâêà êàæäîé òî÷êè èçîáðàæåíèÿ.
Ïðåäëîæåíû ðåøåíèÿ çàäà÷ îáðàáîòêè èçîáðàæåíèé ïðè âûâîäå èõ íà ýêðàí ìîíè-
òîðà ñ èñïîëüçîâàíèåì àïïàðàòíî-ïðîãðàììíûõ ñðåäñòâ ãðàôè÷åñêèõ àäàïòåðîâ, ÷òî ïîç-
âîëÿåò îáåñïå÷èòü ôîðìèðîâàíèå èçîáðàæåíèé â ðåàëüíîì âðåìåíè ðàñïðîñòðàíåíèÿ çîí-
äèðóþùèõ èìïóëüñîâ.
Ðîçãëÿíóòî îñîáëèâîñò³ ðîçðîáëåíî¿ ñèñòåìè óëüòðàçâóêîâî¿ åõîñêîﳿ ìåäè÷íîãî ïðèçíà-
÷åííÿ, áàçîâàíî¿ íà ïðèíöèïàõ ôîêóñóâàííÿ âóçêîíàïðàâëåíîãî çâóêîâîãî ïðîìåíÿ ³
ñêàíóâàííÿ öèì ïðîìåíåì çîíäóºìîãî ñåðåäîâèùà. Ïîêàçàíî ¿¿ ïåðåâàãè íàä òðàäèö³é-
íèìè ñèñòåìàìè åõîñêîﳿ, çîêðåìà âèñîêà ÿê³ñòü ïðîñòîðîâîãî òà êîíòðàñòíîãî çîáðà-
æåííÿ, íå÷óòëèâ³ñòü äî ôëóêòóàö³é øâèäêîñò³ ðîçïîâñþäæåííÿ óëüòðàçâóêó â ñåðåäî-
âèù³, öèôðîâå ôóêóñóâàííÿ êîæíî¿ òî÷êè çîáðàæåííÿ.
Çàïðîïîíîâàíî ðîçâ’ÿçîê çàäà÷ îáðîáêè çîáðàæåíü ïðè âèâåäåíí³ ¿õ íà åêðàí ìîí³òîðà ç
âèêîðèñòàííÿì àïàðàòíî-ïðîãðàìíèõ çàñîá³â ãðàô³÷íèõ àäàïòåð³â, ùî äîçâîëÿº çàáåñïå÷èòè
ôîðìóâàííÿ çîáðàæåíü ó ðåàëüíîìó ÷àñ³ ðîçïîâñþäæåííÿ çîíóþ÷èõ ³ìïóëüñ³â.
Ê ë þ ÷ å â û å ñ ë î â à: óëüòðàçâóêîâàÿ äèàãíîñòèêà, óëüòðàçâóêîâàÿ ýõîñêîïèÿ, ãîëîãðàôèÿ.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ óëüòðàçâóêîâîå èññëåäîâàíèå (ÓÇÈ) ïðèìåíÿåòñÿ â
ìåäèöèíå ÷ðåçâû÷àéíî øèðîêî. Ýòî îáóñëîâëåíî ïðåæäå âñåãî òåì, ÷òî
ÓÇÈ íå îêàçûâàåò âðåäíûõ âîçäåéñòâèé íà îðãàíèçì. Ïîýòîìó ïðè íåîáõî-
äèìîñòè óòî÷íåíèÿ ïîñòàâëåííîãî äèàãíîçà ïðîöåäóðó óëüòðàçâóêîâîé
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 99
ÏÐÈÌÅÍÅÍÈÅ ÌÅÒÎÄÎÂ
È ÑÐÅÄÑÒÂ ÌÎÄÅËÈÐÎÂÀÍÈß
(ÓÇ) äèàãíîñòèêè ìîæíî ïîâòîðèòü áåç îïàñåíèé. Âàæíîé îñîáåííîñòüþ
òàêæå ÿâëÿåòñÿ ñïîñîáíîñòü ýõîñêîïèè âèçóàëèçèðîâàòü âíóòðåííþþ
ñòðóêòóðó ïàðåíõèìàòîçíûõ îðãàíîâ (ïå÷åíè, ñåëåçåíêè, ëåãêèõ, ïî÷åê,
ïîäæåëóäî÷íîé è ùèòîâèäíîé æåëåç), ÷òî íåâîçìîæíî ïðè òðàäèöèîííîì
ðåíòãåíîëîãè÷åñêîì èññëåäîâàíèè [1].
Âàæíåéøåå òåõíè÷åñêîå äîñòèæåíèå, îòêðûâàþùåå íîâûå ïåðñïåêòè-
âû è âîçìîæíîñòè â ìåäèöèíñêîé ÓÇ äèàãíîñòèêå, — òðåõìåðíîå èçîáðà-
æåíèå (3D). Ïåðâîíà÷àëüíî 3D ïîÿâèëîñü â êîìïüþòåðíîé òîìîãðàôèè,
òàê êàê âû÷èñëèòåëüíûå ìîùíîñòè ïîçâîëÿëè ñóììèðîâàòü ïàðàëëåëüíûå
ñðåçû â åäèíûé îáúåìíûé áëîê. Íåñêîëüêî ëåò íàçàä 3D âîñïðèíèìàëîñü
êàê ïðàêòè÷åñêè ìàëî âîñòðåáîâàííàÿ, äëèòåëüíàÿ îáðàáîòêà èçîáðàæå-
íèé ïðè ÓÇ äèàãíîñòèêå, à â íàñòîÿùåå âðåìÿ îíî ÿâëÿåòñÿ åå íåîòúåì-
ëåìîé ÷àñòüþ. Âñå ÷àùå èñïîëüçóþòñÿ òàêèå ïîíÿòèÿ êàê õèðóðãèÿ ïîä
êîíòðîëåì âèçóàëèçàöèè 3D, êîìïüþòåðíàÿ èíòåãðèðîâàííàÿ õèðóðãèÿ,
âèðòóàëüíàÿ êîëîíîñêîïèÿ.
3D-ïðåäñòàâëåíèå ýëåìåíòîâ çîíû äèàãíîñòè÷åñêîãî èíòåðåñà ÿâëÿåò-
ñÿ ðåàëüíîñòüþ. Â ðàáîòàõ [2, 3] îïèñàíû ðåçóëüòàòû 3D-òðàíñàáäîìè-
íàëüíîé óëüòðàñîíîãðàôèè ïðè äèàãíîñòèêå çàáîëåâàíèé ãåïàòîáèëëèàð-
íîé ñèñòåìû, â ÷àñòíîñòè äëÿ óòî÷íåíèÿ äèàãíîñòèêè îáíàðóæåííûõ
ðàíåå íîâîîáðàçîâàíèé. Ñîãëàñíî ðåçóëüòàòàì èññëåäîâàíèé 3D-ìîäåëü,
ïîñòðîåííàÿ íà ÓÇ ñêàíàõ, ñîäåðæèò áîëåå òî÷íûå è êëèíè÷åñêè áîëåå èí-
ôîðìàòèâíûå ñâåäåíèÿ ïî ñðàâíåíèþ ñ äàííûìè ðåíòãåíîâñêîé êîìïüþ-
òåðíîé òîìîãðàôèè.
Ñ÷èòàåòñÿ, ÷òî 3D-ýõîãðàôèÿ â ñî÷åòàíèè ñî ñòàíäàðòíûì èññëåäîâà-
íèåì äåëàåò ÓÇ ìåòîä êîíêóðåíòîñïîñîáíûì îòíîñèòåëüíî êîìïüþòåð-
íîé òîìîãðàôèè ñ áîëþñíûì êîíòðàñòíûì óñèëåíèåì [2]. Áîëüøîå áóäóùåå
ïîäîáíûõ ïðîãðàìì íå âûçûâàåò ñîìíåíèé, òàê êàê ïîäîáíîå òåõíè÷åñêîå
äîñòèæåíèå îáëåã÷àåò òðóä äèàãíîñòà è ïîçâîëÿåò íàãëÿäíî ïðåäñòàâëÿòü
àíàòîìè÷åñêèå îñîáåííîñòè è ïàòîëîãè÷åñêèå èçìåíåíèÿ â èññëåäóåìîì
îðãàíèçìå.
Îäíèì èç ïîñëåäíèõ äîñòèæåíèé â îáëàñòè öâåòîâîãî äîïëåðîâñêîãî
êàðòèðîâàíèÿ (ÖÄÊ) ÿâëÿåòñÿ ÖÄÊ â ýíåðãåòè÷åñêîì ðåæèìå. Ïðè ýòîì íà
ýêðàíå îòîáðàæàåòñÿ öâåòîâàÿ êîäèðîâêà èíòåíñèâíîñòè (ìîùíîñòè) äîï-
ëåðîâñêîãî ñèãíàëà. Åñëè èìåþòñÿ ìíîãî÷èñëåííûå äâèæóùèåñÿ ñòðóêòóðû,
òî äîïëåðîâñêèé ñäâèã ÷àñòîò ïðîïîðöèîíàëåí ñêîðîñòè èõ äâèæåíèÿ. Íà
ýòîì ïðèíöèïå îñíîâàíû èññëåäîâàíèÿ â ñïåêòðàëüíûõ äîïëåðîâñêèõ ðåæè-
ìàõ è ÖÄÊ â ñêîðîñòíîì ðåæèìå. Ìîùíîñòü êàæäîãî äîïëåðîâñêîãî ñèãíàëà
îïðåäåëÿåòñÿ êîëè÷åñòâîì ðàññåèâàþùèõ ÷àñòèö â ñêàíèðóåìîì îáúåìå, ò.å.
ïðîïîðöèîíàëüíà îáùåìó êîëè÷åñòâó äâèæóùèõñÿ ÷àñòèö è ðàññ÷èòûâàåòñÿ
êàê ïëîùàäü ïîä êðèâîé ñïåêòðà äîïëåðîâñêîãî ñäâèãà ÷àñòîò.
Â. Ô. Åâäîêèìîâ, À. Ñ. Îãèð, À. À. ×åìåðèñ è äð.
100 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
Ïî äàííûì çàðóáåæíûõ ýêñïåðòîâ â íàñòîÿùåå âðåìÿ ìåäèöèíñêîå ÓÇ
äèàãíîñòè÷åñêîå îáîðóäîâàíèå ñîñòàâëÿåò 25 % ìèðîâîãî ðûíêà ìåäè-
öèíñêèõ èíôîðìàöèîííûõ òåõíîëîãèé [4].
Åñòåñòâåííî, ÷òî ðàçðàáîòêà ÓÇ ñèñòåì ýõîñêîïèè ìåäèöèíñêîãî íà-
çíà÷åíèÿ èìååò ðÿä õàðàêòåðíûõ îñîáåííîñòåé, ñâÿçàííûõ ñ óñëîâèÿìè
ïðèìåíåíèÿ, õàðàêòåðèñòèêàìè îðãàíîâ ÷åëîâåêà êàê îáúåêòîâ êîíòðîëÿ,
õàðàêòåðèñòèêàìè ðàñïðîñòðàíåíèÿ óëüòðàçâóêà â òåëå ÷åëîâåêà.
Ïðèíÿòî ðàçëè÷àòü òðè îñíîâíûõ ðåæèìà ðàáîòû ÓÇ ñèñòåìû âèçóà-
ëèçàöèè: B-ðåæèì (äâóìåðíîå èçîáðàæåíèå, îòòåíêè ñåðîãî), F-ðåæèì
(öâåòíîå èçîáðàæåíèå òîêà êðîâè, ýôôåêò Äîïëåðà) è D-ðåæèì (äîïëå-
ðîâñêèé ñïåêòðàëüíûé).
 ñîâðåìåííûõ ñèñòåìàõ ÓÇ âèçóàëèçàöèè ìåäèöèíñêîãî íàçíà÷åíèÿ
èñïîëüçóåòñÿ òåõíîëîãèÿ ôîðìèðîâàíèÿ àêóñòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ, îñíî-
âàííàÿ íà ïðèíöèïàõ ôîêóñèðîâêè óçêîíàïðàâëåííîãî çâóêîâîãî ëó÷à è ñêà-
íèðîâàíèÿ ýòèì ëó÷åì çîíäèðóåìîé ñðåäû. Ïðè ýòîì èñïîëüçóþòñÿ àëãî-
ðèòìû çàäåðæêè ýõîñèãíàëîâ íà âðåìÿ, ïðîïîðöèîíàëüíîå ðàçíîñòè äëèí
òðàåêòîðèé ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýõîñèãíàëîâ îò ôîêóñèðóåìîé òî÷êè ñðåäû äî
ýõîïðèåìíèêîâ èçìåðèòåëüíîé àïïàðàòóðû ñ ïîñëåäóþùèì èõ ñóììè-
ðîâàíèåì [4].
Çíà÷åíèå ñóììàðíîãî ýõîñèãíàëà ôîðìèðóåò ïðîïîðöèîíàëüíûé âè-
äåîñèãíàë ðàñòðîâîé ëèíèè âäîëü ëèíèè ðàñïðîñòðàíåíèÿ çâóêîâîãî èì-
ïóëüñà â èññëåäóåìîé ñðåäå. Ïðè ýòîì îòíîñèòåëüíî ñëàáûå ñèãíàëû ôî-
êóñèðóåìûõ òî÷åê èñêàæàþòñÿ ñèëüíûìè ðåâåðáåðàöèîííûìè ñèãíàëàìè,
îòðàæåííûìè îò òî÷åê íåîäíîðîäíîñòåé ñðåäû è ýõîñèãíàëàìè áîêîâûõ
ëåïåñòêîâ. Ïîýòîìó äèíàìè÷åñêèé äèàïàçîí îòîáðàæàåìûõ ñèãíàëîâ, à
òàêæå ÷óâñòâèòåëüíîñòü ñèñòåìû ê ïîëåçíûì ñèãíàëàì ìàëû, ÷òî îáóñëîâ-
ëèâàåò íåäîñòàòî÷íîå êîíòðàñòíîå ðàçðåøåíèå (îò ñèãíàëîâ-ïîìåõ) â ñèñ-
òåìàõ ÓÇ âèçóàëèçàöèè ìåäèöèíñêîãî íàçíà÷åíèÿ.
Èñïîëüçîâàíèå âåäóùèìè ôèðìàìè (GE, Acuson, Philips) íîâûõ òåõíî-
ëîãèé èçãîòîâëåíèÿ ìíîãîêàíàëüíûõ äàò÷èêîâ ñ ïëîòíîñòüþ 30—50 äàò-
÷èêîâ/ìì, à òàêæå öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ ïîçâîëèëè ñóùåñòâåííî
óëó÷øèòü ïðîñòðàíñòâåííîå ðàçðåøåíèå. Îäíàêî ïîâûøåíèå êîíòðàñò-
íîãî ðàçðåøåíèÿ, ÷óâñòâèòåëüíîñòè ñèñòåìû è òî÷íîñòè îòîáðàæåíèÿ
ýõîñèãíàëîâ â ïèêñåëÿõ èçîáðàæåíèÿ îñòàþòñÿ àêòóàëüíûìè çàäà÷àìè.
 ðàáîòå [5] ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ôóíäàìåíòàëüíûõ èññëåäîâà-
íèé ïî ñîçäàíèþ êîìïüþòåðíûõ ìàòåìàòè÷åñêèõ ìîäåëåé ôàçîâîé çâóêî-
âîé ãîëîãðàììû èññëåäóåìîãî îáúåêòà, ïðèâåäåíû ðàçðàáîòàííûå àëãî-
ðèòìû è âû÷èñëèòåëüíûå ïðîöåäóðû ðåêîíñòðóêöèè ðàñòðîâûõ àêóñòè-
÷åñêèõ ãîëîãðàììíûõ èçîáðàæåíèé âíóòðåííåé ñòðóêòóðû ìàòåðèàëîâ è
ñðåä ñ âûñîêîé ðàçðåøàþùåé ñïîñîáíîñòüþ.
Ìåòîäû îáðàáîòêè ýõîñèãíàëîâ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 101
Çâóêîâîé ãîëîãðàììîé òî÷å÷íîãî ðàññåèâàòåëÿ íà ëèíèè ñêàíèðîâà-
íèÿ ÿâëÿåòñÿ ðåãèñòðèðóåìàÿ êîãåðåíòíî è êâàçèñòàöèîíàðíî ýëåìåíòàìè
ïðèåìíîé ðåøåòêè ïðîñòðàíñòâåííàÿ àìïëèòóäíî-ôàçîâàÿ õàðàêòåðèñòè-
êà ïîëÿ, îòðàæåííîãî îäèíî÷íûì (ãðóïïîâûì) ðàññåèâàòåëåì íà ëèíèè
ñêàíèðîâàíèÿ. Ìàññèâ äàííûõ, ðåãèñòðèðóåìûé ïðè ðàñïðîñòðàíåíèè çîíäè-
ðóþùåãî èìïóëüñà, õàðàêòåðèçóåò çâóêîâóþ ãîëîãðàììó íåîäíîðîäíîñ-
òåé íà ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ.
Îäíèì èç íàïðàâëåíèé ïðèêëàäíûõ èññëåäîâàíèé â ýòîé îáëàñòè
ÿâëÿåòñÿ ñîçäàíèå ÓÇ ãîëîãðàôè÷åñêîé ñèñòåìû âèçóàëèçàöèè (ÃÑÂ) ñîñ-
òîÿíèÿ âíóòðåííèõ îðãàíîâ äëÿ âûÿâëåíèÿ è âèçóàëüíîé äèàãíîñòèêè
î÷àãîâ ïàòîëîãèé è íîâîîáðàçîâàíèé íà ðàííèõ ñòàäèÿõ èõ ðàçâèòèÿ.
 ÃÑ âûñîêàÿ ïðîñòðàíñòâåííàÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü äîñòè-
ãàåòñÿ â ðåçóëüòàòå ðåøåíèÿ çàäà÷è âûðàâíèâàíèÿ ôàçîâûõ ïàðàìåòðîâ
ýõîñèãíàëîâ, ïðèíèìàåìûõ ðàçëè÷íûìè ýëåìåíòàìè ðåøåòêè îò îäíîãî è
òîãî æå òî÷å÷íîãî îáúåêòà íà ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ ïðè êîãåðåíòíîì èçìå-
ðåíèè ôàçîâûõ óãëîâ � ij è âûïîëíåíèè îïåðàöèè
e e
j jij ij� ��
� 1. (1)
Çäåñü � � � �ij ij ij� � � � ��í , ãäå � í — íà÷àëüíàÿ ôàçà; �� ij — ãîëîãðàôè-
÷åñêèé ñäâèã ôàç; ��� ij —ôëóêòóàöèÿ ñêîðîñòè óëüòðàçâóêà.
Êîìïëåêñíîå ïðåäñòàâëåíèå çíà÷åíèé A eij
j ij� �
, ãäå Aij — àìïëèòóäà, à
� ij — ôàçîâûé óãîë ýõîñèãíàëà, ðåãèñòðèðóåìîãî i-ì äàò÷èêîì îò j-ãî
òî÷å÷íîãî îáúåêòà íà ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ, ïîçâîëÿåò ïðåäñòàâèòü îïåðà-
öèþ (1) äîñòàòî÷íî ïðîñòî.
Ðàçóìååòñÿ, ìîæíî îñóùåñòâèòü îïåðàöèþ âûðàâíèâàíèÿ ôàç ýõîñèã-
íàëîâ ñ ïîìîùüþ óìíîæåíèÿ âåëè÷èí A eij
j ij� �
íà ñîîòâåòñòâóþùèé ôàçî-
âûé ìíîæèòåëü Ôðåíåëÿ, êîððåêòèðóþùèé äèôðàêöèîííûå (ãåîìåòðè÷åñ-
êèå) èñêàæåíèÿ ýõîñèãíàëîâ. Îäíàêî ïðè ýòîì íåîáõîäèìî ñîçäàâàòü áàíê
äàííûõ ôàçîâûõ êîððåêòèðîâîê äëÿ êàæäîé ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ, à ñ ó÷å-
òîì òîãî, ÷òî äëÿ êàæäîé òî÷êè ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ îáúåì ôàçîâûõ êîð-
ðåêòèðîâîê äîëæåí ðàâíÿòüñÿ ÷èñëó ýëåìåíòîâ ëèíåéíîé ðåøåòêè N,
îáùåå ÷èñëî ôàçîâûõ êîððåêòèðîâîê äëÿ âîññîçäàíèÿ îäíîãî êàäðà èçîá-
ðàæåíèÿ áóäåò äîñòàòî÷íî áîëüøèì: N � M � L, ãäå Ì — ÷èñëî òî÷åê
äèñêðåòèçàöèè â ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ; L — ÷èñëî ëèíèé ñêàíèðîâàíèÿ â
êàäðå èçîáðàæåíèÿ.
Îãðàíè÷åííàÿ ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ çâóêîâîãî èìïóëüñà â ñðåäå
çîíäèðîâàíèÿ (äëÿ òêàíåé ÷åëîâåêà ïðèáëèçèòåëüíî 1,5 ìì/ìêñ) è æåëàíèå
ïîëó÷èòü â èçîáðàæåíèè äîñòàòî÷íî áîëüøîå ÷èñëî ëèíèé ñêàíèðîâàíèÿ
ïðîòèâîðå÷èâû ïî ñóòè. Ïðè ýòîì âîçìîæåí ëèøü îäèí êîìïðîìèññ:
èíòåðïîëÿöèÿ çíà÷åíèé ýõîñèãíàëîâ ñîñåäíèõ ëèíèé ñêàíèðîâàíèÿ äëÿ
Â. Ô. Åâäîêèìîâ, À. Ñ. Îãèð, À. À. ×åìåðèñ è äð.
102 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
ïîëó÷åíèÿ ñèíòåçèðîâàííûõ ëèíèé ñêàíèðîâàíèÿ, çàíèìàþùèõ ïðîìåæó-
òî÷íîå ïîëîæåíèå ìåæäó ñîñåäíèìè ëèíèÿìè, ðåãèñòðèðóåìûìè â ïðî-
öåññå çîíäèðîâàíèÿ.
 [6] îïåðàöèþ èíòåðïîëÿöèè ïðåäëàãàåòñÿ îñóùåñòâëÿòü íàä ìàññè-
âàìè êîìïëåêñíûõ âåëè÷èí ðåãèñòðèðóåìûõ ýõîñèãíàëîâ, òàê íàçûâàå-
ìûõ øàáëîíîâ ëèíèé ñêàíèðîâàíèÿ, äî âûïîëíåíèÿ îïåðàöèè ïîëó÷åíèÿ
àìïëèòóäû ýõîñèãíàëîâ íà îñíîâå êîìïëåêñíûõ âåëè÷èí, ó÷èòûâàþùèõ
èõ àìïëèòóäíûå è ôàçîâûå ïàðàìåòðû, ÷òî ïðèâîäèò ê äîñòàòî÷íî ñëîæ-
íûì è íåîïðàâäàííûì çàòðàòàì àïïàðàòíî-ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ.
Äåéñòâèòåëüíî, ôàçîâûå ïàðàìåòðû ýõîñèãíàëîâ âûðàâíèâàþòñÿ íà
âñåõ ýëåìåíòàõ ïðèåìíîé àïåðòóðû ïîñðåäñòâîì âû÷èñëåíèÿ àìïëèòóäû
ýõîñèãíàëà â ýòèõ ïðèåìíèêàõ. Â ñîîòâåòñòâèè ñ òåîðèåé öèôðîâûõ ãîëî-
ãðàôè÷åñêèõ ìåòîäîâ ñëîæåíèåì ñîñòàâëÿþùåé ïðîñòðàíñòâåííîãî ñïåêòðà
Ôóðüå ïðè � ij �0 ïîëó÷àåì ïîñòîÿííóþ ñîñòàâëÿþùóþ ïðîñòðàíñòâåííîãî
ñïåêòðà ýõîñèãíàëà òî÷å÷íîãî îáúåêòà íà ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ, ñîîòâåòñò-
âóþùóþ «òî÷êå ôîêóñà» â öåíòðå àïåðòóðû, òàê êàê e e
j jij ij� ��
= 1.
Èñïîëüçîâàíèå ôàçîâûõ ïàðàìåòðîâ ýõîñèãíàëîâ ñîñåäíèõ òî÷åê íà
äâóõ ñîñåäíèõ ëèíèÿõ ñêàíèðîâàíèÿ äëÿ èíòåðïîëÿöèè ñðåäíåé (ñèíòåçè-
ðóåìîé) ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ íè÷åì íåëüçÿ îáîñíîâàòü, òàê êàê ïðè ëþáûõ
çíà÷åíèÿõ ôàç � ij ýõîñèãíàëîâ â ñîñåäíèõ òî÷êàõ àìïëèòóäû ýòèõ ýõîñèã-
íàëîâ è êâàäðàòû àìïëèòóä (èíòåíñèâíîñòè) íå èçìåíÿþò ñâîèõ çíà÷åíèé.
Ïîýòîìó âû÷èñëåíèå êîìïëåêñíûõ âåëè÷èí «ñèíòåçèðîâàííûõ øàáëî-
íîâ» ÿâëÿåòñÿ îïåðàöèåé, íå èìåþùåé ïðèíöèïèàëüíîãî çíà÷åíèÿ ïðè
âûïîëíåíèè èíòåðïîëÿöèè.
 ðåçóëüòàòå âûïîëíåíèÿ îïåðàöèè èíòåðïîëÿöèè ìîæíî íàõîäèòü
çíà÷åíèÿ àìïëèòóä ýõîñèãíàëîâ êàê â òî÷êàõ íîâûõ ñèíòåçèðîâàííûõ ëèíèé,
òàê è ìåæäó òî÷êàìè íà îäíîé ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ, â òîì ÷èñëå è ñèíòå-
çèðîâàííîé. Êîãåðåíòíîñòü ôàçîâûõ õàðàêòåðèñòèê ýõîñèãíàëîâ íåîáõîäèìî
èñïîëüçîâàòü äëÿ ïîëó÷åíèÿ çíà÷åíèé àìïëèòóä ýõîñèãíàëîâ â òî÷êàõ, èçìå-
ðåííûõ íà ðåàëüíûõ (à íå ñèíòåçèðóåìûõ) ëèíèÿõ ñêàíèðîâàíèÿ.
Îòëè÷èÿ ÃÑ ìåäèöèíñêîãî íàçíà÷åíèÿ îò ñèñòåì-àíàëîãîâ çàêëþ-
÷àþòñÿ â ñëåäóþùåì.
1. Èçâåñòíûå ñèñòåìû, ðåãèñòðèðóþùèå àìïëèòóäíûå çíà÷åíèÿ îòðà-
æåííûõ îáúåêòîì ýõîñèãíàëîâ, õàðàêòåðèçóþò îòðàæàòåëüíóþ ñïîñîá-
íîñòü ôîêóñèðóåìîé òî÷êè ñðåäû êàê ôóíêöèþ ãðàäèåíòà èçìåíåíèÿ âåëè-
÷èíû ïëîòíîñòè ìàòåðèàëà �. Ãîëîãðàôè÷åñêàÿ ñèñòåìà, ðåãèñòðèðóþùàÿ
íà÷àëüíóþ ôàçó ýõîñèãíàëîâ, õàðàêòåðèçóåò îòðàæàòåëüíóþ ñïîñîáíîñòü
ôîêóñèðóåìîé òî÷êè ñðåäû êàê ôóíêöèþ ãðàäèåíòà èçìåíåíèÿ âåëè÷èíû
� � ñ, ãäå ñ — ñêîðîñòü ðàñïðîñòðàíåíèÿ óëüòðàçâóêîâîé âîëíû â ñðåäå.
Ïðè ýòîì îòîáðàæàåìûå ñâîéñòâà ñðåäû íàèáîëåå ïîëíî õàðàêòåðèçóþòñÿ
ãðàäèåíòîì èçìåíåíèÿ ñêîðîñòè çâóêà â ñðåäå.
Ìåòîäû îáðàáîòêè ýõîñèãíàëîâ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 103
2. Âûñîêàÿ êîíòðàñòíàÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü â ÃÑÂ íåäîñòèæè-
ìà äëÿ ñèñòåì íåãîëîãðàôè÷åñêîãî òèïà, â êîòîðîé ïðè âûïîëíåíèè îïå-
ðàöèè ôîêóñèðîâêè ëó÷à èñïîëüçóþòñÿ ìîäåëü è àëãîðèòìû, õàðàêòåðíûå
äëÿ äèàãðàììîôîðìèðóþùèõ ñèñòåì (çàäåðæêè ýõîñèãíàëîâ íà âðåìÿ, àäåê-
âàòíîå ðàçíîñòè äëèí òðàåêòîðèé ðàñïðîñòðàíåíèÿ îòðàæåííûõ ýõîñèãíàëîâ
ê ýëåìåíòàì ïðèåìíîé àíòåííû ñ ïîñëåäóþùèì èõ ñóììèðîâàíèåì).
Ïðè ýòîì èñêàæåíèÿ â èçîáðàæåíèÿõ, îáóñëîâëåííûå òðàíñâåðñàëü-
íûì ôîðìèðîâàíèåì èçîáðàæåíèé â äèàãðàììîôîðìèðóþùèõ ñèñòåìàõ,
îáóñëîâëåíû ñëåäóþùèìè ôàêòîðàìè:
à) íåñâåäåíèåì ïðÿìîãî è îáðàòíîãî ëó÷åé, èõ îòêëîíåíèåì îò ïðÿìîé
ëèíèè âñëåäñòâèå ÿâëåíèÿ äèôðàêöèè;
á) ðàçëè÷èÿìè â çíà÷åíèÿõ ðåàëüíûõ âðåìåííûõ çàäåðæåê ïðèõîäà
ýõîñèãíàëîâ, ðåãèñòðèðóåìûõ ïðèåìíèêàìè àïåðòóðû, è ðàñ÷åòíûõ âðå-
ìåííûõ çàäåðæåê, ìîäåëèðóåìûõ àïïàðàòóðîé ïðèåìíîãî òðàêòà.
Ýòè ðàçëè÷èÿ îáóñëîâëèâàþò èñêàæåíèÿ çíà÷åíèé íà÷àëüíûõ ôàç
ýõîñèãíàëîâ, ñóììèðóåìûõ íà âûõîäàõ àïïàðàòóðû ëèíèé çàäåðæåê ñî-
ãëàñíî àëãîðèòìó òðàíñâåðñàëüíîé ôèëüòðàöèè, è ñîîòâåòñòâåííî óìåíü-
øåíèå ÷óâñòâèòåëüíîñòè ê ñëàáûì ôîêóñèðóåìûì ýõîñèãíàëàì, óõóäøåíèå
äèàïàçîíà îòîáðàæàåìûõ ýõîñèãíàëîâ è â ðåçóëüòàòå óõóäøåíèå ïðîñòðàíñò-
âåííîãî è êîíòðàñòíîãî ðàçðåøåíèÿ.
 ÃÑ èñïîëüçóþòñÿ àëãîðèòìû ðåêîíñòðóêöèè è öèôðîâîé ôèëüò-
ðàöèè, ïîçâîëÿþùèå âîññòàíàâëèâàòü çíà÷åíèÿ èíòåíñèâíîñòè êîëåáàíèé
òî÷å÷íûõ èñòî÷íèêîâ, íàõîäÿùèõñÿ íà àêóñòè÷åñêîé îñè çâóêîâîãî ëó÷à,
ò.å. âíóòðè çîíäèðóþùåãî çâóêîâîãî ëó÷à. Ïðè ýòîì îòíîøåíèå ñèãíàë/ïîìå-
õà â òî÷êàõ âîññòàíîâëåíèÿ ìîæåò äîñòèãàòü 40 dB. Ïîäîáíîé õàðàêòåðèñòè-
êîé êîíòðàñòíîãî ðàçðåøåíèÿ íå îáëàäàþò ñèñòåìû-àíàëîãè íåãîëîãðàôè-
÷åñêîãî òèïà. Ðåêîíñòðóêöèÿ òî÷åê ðàñòðîâûõ ëèíèé èçîáðàæåíèÿ âíóò-
ðåííåé ñòðóêòóðû îáúåêòà êîíòðîëÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ â ÃÑÂ ïîñðåäñòâîì
ðåàëèçàöèè âû÷èñëèòåëüíîé ïðîöåäóðû îáðàùåíèÿ äèñêðåòíîé ìîäåëè
äèôðàêöèîííîãî èíòåãðàëà Ðýëåÿ—Çîììåðôåëüäà â òåìïå ðåàëüíîãî âðå-
ìåíè ðàñïðîñòðàíåíèÿ çâóêîâîé âîëíû â êîíòðîëèðóåìîé ñðåäå.
3. Âîññòàíàâëèâàåìàÿ ÃÑ àìïëèòóäà ýõîñèãíàëà â òî÷êå ðàñòðîâîé
ëèíèè (àêóñòè÷åñêîé îñè çâóêîâîãî ëó÷à) ìîäåëèðóåòñÿ â ïðîñòðàíñòâåííîì
ñïåêòðå çâóêîâîé ãîëîãðàììû ïîñòîÿííîé ñîñòàâëÿþùåé ñïåêòðà, ò.å. ñèã-
íàëîì íóëåâîé ïðîñòðàíñòâåííîé ãàðìîíèêè. Ïîýòîìó äëÿ åãî êà÷åñòâåííîãî
âîññòàíîâëåíèÿ íå òðåáóåòñÿ èçìåðåíèÿ äèñêðåòíîé ôóíêöèè ãîëîãðàììû ñ
èíòåðâàëîì x � 1/fx max, ãäå fx max — ìàêñèìàëüíàÿ ïðîñòðàíñòâåííàÿ
÷àñòîòà â ñïåêòðå ãîëîãðàììû.
Ýòî õàðàêòåðèçóåò ðàçðàáîòàííûé ìåòîä ðåêîíñòðóêöèè ãîëîãðàìì-
íûõ èçîáðàæåíèé êàê ìåòîä ñ âûñîêîé ñòåïåíüþ ðåàëèçàöèè â îòëè÷èå îò
Â. Ô. Åâäîêèìîâ, À. Ñ. Îãèð, À. À. ×åìåðèñ è äð.
104 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
èçâåñòíîãî ìåòîäà îòðàæåííîãî âîëíîâîãî ôðîíòà (ÎÂÔ), â êîòîðîì èñ-
ïîëüçóåòñÿ âû÷èñëèòåëüíàÿ ïðîöåäóðà «ñæàòèÿ» ñèãíàëà, òðåáóþùàÿ äèñêðå-
òèçàöèè àïåðòóðû èçìåðåíèÿ ãîëîãðàììû ñ èíòåðâàëîì, ñîîòâåòñòâóþùèì
òåîðåìå äèñêðåòèçàöèè Êîòåëüíèêîâà. Ïðè ýòîì òðåáóåìîå ÷èñëî ýõîïðèåì-
íèêîâ ÃÑ ïðèáëèçèòåëüíî íà ïîðÿäîê ìåíüøå, ÷åì ïðè ðåàëèçàöèè ìåòî-
äà ÎÂÔ èëè ìåòîäà êðîññ-êîððåëÿöèè.
 ñèñòåìàõ íåãîëîãðàôè÷åñêîãî òèïà èçìåðÿåìûìè èíôîðìàòèâíûìè
ïàðàìåòðàìè ÿâëÿþòñÿ äàííûå ìãíîâåííûõ çíà÷åíèé àìïëèòóäû ýõîñèã-
íàëîâ áåç ó÷åòà èõ ôàçîâûõ õàðàêòåðèñòèê. Ïîýòîìó òî÷íîñòü âîññòà-
íîâëåíèÿ èíòåíñèâíîñòè ñèãíàëîâ â òî÷êàõ ðàñòðîâîé ëèíèè ïðè íàëè÷èè
êîãåðåíòíûõ ñèãíàëîâ-ïîìåõ è ïîòåðü, ñâÿçàííûõ ñ çàòóõàíèåì áîëåå
âûñîêî÷àñòîòíûõ êîìïîíåíòîâ ñïåêòðà ýõîñèãíàëîâ ïðè ðàñïðîñòðàíå-
íèè â çîíäèðóåìîé ñðåäå, ÿâëÿåòñÿ íåêîíòðîëèðóåìîé. Îá ýòîì ñâèäå-
òåëüñòâóåò è îòñóòñòâèå îöåíêè õàðàêòåðèñòèêè òî÷íîñòè âîññòàíîâëåíèÿ
â ñèñòåìàõ ýõîñêîïèè íåãîëîãðàôè÷åñêîãî òèïà.
Ðàññìîòðèì çàäà÷è ôîðìèðîâàíèÿ âèäåîèçîáðàæåíèé â ÃÑ â òåìïå
ðåàëüíîãî âðåìåíè ðàñïðîñòðàíåíèÿ óëüòðàçâóêà â ñêàíèðóåìîé ñðåäå.
Ðåçóëüòàòîì ðàáîòû ÃÑÂ ÿâëÿåòñÿ âèçóàëüíîå èçîáðàæåíèå íåñïëîø-
íîñòåé ñðåäû èëè äèàãíîñòèðóåìîãî îáúåêòà. Ïðîñòðàíñòâåííàÿ è êîíò-
ðàñòíàÿ ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü ñèñòåìû îïðåäåëÿåò êà÷åñòâî ïîëó÷åí-
íîãî èçîáðàæåíèÿ. Ðàçðåøàþùàÿ ñïîñîáíîñòü çàâèñèò îò òèïà ñèñòåìû,
÷àñòîòû çîíäèðóþùåãî èìïóëüñà, ðàçìåðà è òèïà ðåøåòêè äàò÷èêîâ, àëãî-
ðèòìà îáðàáîòêè ðåãèñòðèðóåìûõ ýõîñèãíàëîâ è ìíîæåñòâà äðóãèõ ïàðà-
ìåòðîâ, â ÷èñëå êîòîðûõ âàæíîå ìåñòî çàíèìàþò àëãîðèòìû îáðàáîòêè
èçîáðàæåíèÿ ïðè âûâîäå íà ýêðàí îïåðàòîðà.
 ÃÑ íà ñòàäèè âûâîäà ïîëó÷åííîãî èçîáðàæåíèÿ íà âèäåîýêðàí
íåîáõîäèìî ðåøàòü äâå çàäà÷è:
1) ðåêîíñòðóêöèÿ ãåîìåòðè÷åñêîé ôîðìû èçîáðàæåíèÿ â ñîîòâåòñòâèè
ñ íàïðàâëåíèåì ðàñïðîñòðàíåíèÿ çîíäèðóþùèõ èìïóëüñîâ è ôîðìàòîì
ïðåäñòàâëåíèÿ äàííûõ â ñèñòåìå;
2) óëó÷øåíèå êà÷åñòâà èçîáðàæåíèÿ ñ ïîìîùüþ ðàçëè÷íûõ îïåðàöèé
ïðåîáðàçîâàíèÿ ðàñòðîâîãî èçîáðàæåíèÿ — èíòåðïîëÿöèè, íàëîæåíèÿ
ôèëüòðîâ ðåçêîñòè, ïîä÷åðêèâàíèÿ ãðàíèö è äðóãèõ ñïåöèôè÷åñêèõ ôèëüò-
ðîâ, èçìåíåíèÿ ÿðêîñòè è êîíòðàñòíîñòè èçîáðàæåíèÿ, à òàêæå êîëîðè-
çàöèÿ (äîáàâëåíèå öâåòíîñòè) èçîáðàæåíèÿ, ÷òî ñóùåñòâåííî óëó÷øàåò
êà÷åñòâî âîñïðèÿòèÿ èçîáðàæåíèÿ íåîäíîðîäíîñòåé.
Ïîñêîëüêó âûâîä èçîáðàæåíèÿ îñóùåñòâëÿåòñÿ â òåìïå ðåàëüíîãî âðå-
ìåíè, îáå çàäà÷è ÿâëÿþòñÿ äîñòàòî÷íî ðåñóðñîåìêèìè. Äàæå öåíòðàëüíûå
ïðîöåññîðû ñîâðåìåííûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì íå â ïîëíîé ìåðå ìîãóò
ñïðàâèòüñÿ ñ ðàñ÷åòîì çàäà÷ â ðåàëüíîì âðåìåíè, îñîáåííî ïðè ïðèìåíå-
íèè ñëîæíûõ ðàñòðîâûõ ôèëüòðîâ èëè ïðè êîìáèíàöèÿõ ôèëüòðîâ [7].
Ìåòîäû îáðàáîòêè ýõîñèãíàëîâ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 105
Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî ïðè ðåøåíèè ïåðâîé çàäà÷è íåîáõîäèìî èçìåíÿòü
êîîðäèíàòû òî÷åê (ïèêñåëåé) âûâîäèìîãî èçîáðàæåíèÿ, à ïðè ðåøåíèè âòî-
ðîé — çíà÷åíèå èíòåíñèâíîñòè ïèêñåëåé èçîáðàæåíèÿ. Èìåííî ýòî ïðèíöè-
ïèàëüíîå ðàçëè÷èå ïîçâîëÿåò ðàçäåëèòü âåñü êîìïëåêñ ïðåîáðàçîâàíèé èçîá-
ðàæåíèé íà äâå îòäåëüíûå çàäà÷è, ðåøàåìûå ïîñëåäîâàòåëüíî.
Ñ ïîÿâëåíèåì (â 1996 ã.) ãðàôè÷åñêèõ âèäåîàäàïòåðîâ ñ àïïàðàòíûìè
âèäåîóñêîðèòåëÿìè ñòàëî âîçìîæíûì ðåøàòü ïåðâóþ çàäà÷ó, èñïîëüçóÿ
àïïàðàòíûå ñðåäñòâà âèäåîàäàïòåðà. Ñ ïîÿâëåíèåì (â 2001 ã.) ïèêñåëüíûõ
øåéäåðîâ (ñïåöèàëüíûõ ïîäïðîãðàìì, âûïîëíÿåìûõ ãðàôè÷åñêèì àäàïòå-
ðîì) è îñîáåííî ïîñëå âûïóñêà âèäåîàäàïòåðîâ, ïîääåðæèâàþùèõ øåé-
äåðíóþ ìîäåëü 2.0 (2003 ã.), ñòàëî òàêæå âîçìîæíûì îñóùåñòâëÿòü ïðåîá-
ðàçîâàíèÿ ðàñòðîâûõ èçîáðàæåíèé â ðåàëüíîì âðåìåíè ñðåäñòâàìè ãðàôè-
÷åñêîãî àäàïòåðà [8].
Ðàññìîòðèì óêàçàííûå çàäà÷è. Íàïðàâëåíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ çîíäè-
ðóþùèõ èìïóëüñîâ ïîêàçàíî íà ðèñ. 1. Â ñèñòåìó îáðàáîòêè èçîáðàæåíèÿ
öèôðîâûå äàííûå î äåôåêòå (íåîäíîðîäíîñòè) ïðèõîäÿò ïîñëåäîâàòåëüíî
âî âðåìåíè. Çíàÿ âðåìÿ ñêàíèðîâàíèÿ îäíîé ðàñòðîâîé ëèíèè, ýòè äàííûå
ìîæíî ïðåäñòàâèòü â âèäå ïðÿìîóãîëüíîãî ìàññèâà. Îäíî èçìåðåíèå (õ)
ìàññèâà îòîáðàæàåò íîìåðà ðàñòðîâûõ ëèíèé, à äðóãîå (y) — íîìåð òî÷êè
íà ðàñòðîâîé ëèíèè, çíà÷åíèå ýëåìåíòà ìàññèâà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé âåëè-
÷èíó ïðèíÿòîãî ýõîèìïóëüñà, ïðîïîðöèîíàëüíóþ âûâîäèìîé ÿðêîñòè ïèê-
ñåëÿ ðåçóëüòèðóþùåãî èçîáðàæåíèÿ.
Êàê âèäíî èç ðèñ. 1, âûâîäèòü íà ýêðàí òàêîé ìàññèâ áåç ïðåäâà-
ðèòåëüíîé îáðàáîòêè íåëüçÿ, òàê êàê ãåîìåòðè÷åñêàÿ ôîðìà èçîáðàæåíèÿ â
ìàññèâå äåôîðìèðîâàíà. Ïîñêîëüêó çîíäèðóþùèå èìïóëüñû íàïðàâëåíû
ïîä ðàçëè÷íûìè óãëàìè, à öèôðîâàÿ ñèñòåìà îáðàáîòêè èíôîðìàöèè îïå-
ðèðóåò ïðÿìîóãîëüíûì ìàññèâîì (ðàñòðîâûå ëèíèè ïàðàëëåëüíû), èçîá-
ðàæåíèå ðàñòÿãèâàåòñÿ ââåðõó è ñæèìàåòñÿ âíèçó.
Â. Ô. Åâäîêèìîâ, À. Ñ. Îãèð, À. À. ×åìåðèñ è äð.
106 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
Íàïðàâëåíèå ëó÷åé ñêàíèðîâàíèÿ Ïðèíÿòîå èçîáðàæåíèå
0 x
y
Ðèñ. 1. Èñêàæåíèå ãåîìåòðèè èçîáðàæåíèÿ
Äëÿ âûâîäà èçîáðàæåíèÿ íåîäíîðîäíîñòè íà ýêðàí íåîáõîäèìî ïðî-
âåñòè îáðàòíîå ïðåîáðàçîâàíèå ãåîìåòðè÷åñêîé ôîðìû èçîáðàæåíèÿ. Òà-
êîå ïðåîáðàçîâàíèå, âûïîëíÿåìîå â ðåàëüíîì âðåìåíè, äîñòàòî÷íî ðåñóð-
ñîåìêî è â áîëüøèíñòâå ñëó÷àåâ íå ìîæåò áûòü âûïîëíåíî íà öåíòðàëü-
íîì ïðîöåññîðå îáðàáàòûâàþùåãî êîìïüþòåðà. Äëÿ ðåøåíèÿ ýòîé çàäà÷è
óäîáåí ãðàôè÷åñêèé ïðîöåññîð âèäåîàäàïòåðà.
Õàðàêòåðíûå îñîáåííîñòè çàäà÷è âîññòàíîâëåíèÿ ãåîìåòðèè èçîáðà-
æåíèÿ ñëåäóþùèå.
1. Ïðåîáðàçîâàíèå íåîáõîäèìî âûïîëíÿòü â òåìïå ðåàëüíîãî âðåìåíè
ñî ñêîðîñòüþ âûâîäà èçîáðàæåíèÿ íà ýêðàí âèäåîìîíèòîðà. Â áîëüøèíñò-
âå ñëó÷àåâ äëÿ ïîäîáíîé îáðàáîòêè èíôîðìàöèè ïðîèçâîäèòåëüíîñòü öåíò-
ðàëüíîãî ïðîöåññîðà îêàçûâàåòñÿ íåäîñòàòî÷íîé, è òðåáóþòñÿ àïïàðàòíî-
ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà ãðàôè÷åñêîãî àäàïòåðà.
2. Ïðåîáðàçîâàíèå âûïîëíÿåòñÿ òîëüêî îòíîñèòåëüíî ïîëîæåíèÿ ïèê-
ñåëåé íà ýêðàíå, ò.å. âåêòîðíîé ñîñòàâëÿþùåé âûâîäèìîãî èçîáðàæåíèÿ.
Ýòî ïîçâîëÿåò èñïîëüçîâàòü ïîäïðîãðàììó âåðøèííîãî øåéäåðà.
Âõîäíîé èíôîðìàöèåé äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ ÿâëÿþòñÿ ìàññèâ òî÷åê ðàñò-
ðîâûõ ëèíèé ñêàíèðîâàíèÿ, äàííûå î êîëè÷åñòâå ïèêñåëåé â ðàñòðîâîé ëèíèè
è ðàñòðîâûõ ëèíèé â êàäðå, à òàêæå âåëè÷èíà óãëà ñêàíèðîâàíèÿ.
Íà ðèñ. 2 ïîêàçàí ôîðìàò èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ è ôèêñèðîâàííîãî â
ðåçóëüòàòå ñêàíèðîâàíèÿ äëÿ õðàíåíèÿ â îïåðàòèâíîé ïàìÿòè îáðàáàòû-
âàþùåãî êîìïüþòåðà.
Äëÿ ñîõðàíåíèÿ ôîðìû íåîäíîðîäíîñòåé ñðåäû ïåðåä âûâîäîì íà
âèäåîýêðàí íåîáõîäèìî âûïîëíèòü îáðàòíîå ïðåîáðàçîâàíèå ãåîìåòðè-
÷åñêîé ôîðìû (ðèñ. 3). Ïðè ýòîì ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ãåîìåòðè÷åñêèé
öåíòð ëèíåéíîé ðåøåòêè äàò÷èêîâ íàõîäèòñÿ â íà÷àëå êîîðäèíàò. Íà ðèñ. 3
Ìåòîäû îáðàáîòêè ýõîñèãíàëîâ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 107
à á
Ðèñ. 2. Ôîðìàò èçîáðàæåíèÿ â ñèñòåìå ÓÇ äåôåêòîñêîïèè: à — ïðèíÿòîå; á — õðàíèìîå â
ïàìÿòè
ïîêàçàíî íàïðàâëåíèå ðàñïðîñòðàíåíèÿ çîíäèðóþùåãî èìïóëüñà è òî÷êà
ïåðåñå÷åíèÿ åãî ñ äåôåêòîì (íåîäíîðîäíîñòüþ ñðåäû).
Ôàêòè÷åñêè âõîäíûìè äàííûìè äëÿ ñèñòåìû îáðàáîòêè èíôîðìàöèè
ÿâëÿþòñÿ íîìåð ðàñòðîâîé ëèíèè n è íîìåð òî÷êè íà ðàñòðîâîé ëèíèè m.
Çíàÿ ÷èñëî ðàñòðîâûõ ëèíèé è îáùèé óãîë ñêàíèðîâàíèÿ äàííîãî òèïà
ñèñòåìû ÓÇ ýõîñêîïèè, íåñëîæíî ðàññ÷èòàòü óãîë
ìåæäó íàïðàâëåíèåì
çîíäèðóþùåãî èìïóëüñà n è íàïðàâëåíèåì îñè îðäèíàò:
� �
A
N
n
A
2
, (2)
ãäå À — ïîëíûé óãîë ñêàíèðîâàíèÿ äàííîé ñèñòåìû ÓÇ äåôåêòîñêîïèè;
N — ÷èñëî ðàñòðîâûõ ëèíèé (çîíäèðóþùèõ èìïóëüñîâ).
Îäíàêî äëÿ âûâîäà íà ýêðàí îïåðàòîðà íåîáõîäèìî èñïîëüçîâàòü ïðÿ-
ìîóãîëüíóþ ñèñòåìó êîîðäèíàò (x, y).Òîãäà çàäà÷ó âîññòàíîâëåíèÿ ãåî-
ìåòðèè èçîáðàæåíèÿ ìîæíî ñâåñòè ê ñîîòâåòñòâóþùåìó ïðåîáðàçîâàíèþ
êîîðäèíàò
{ , } { , }n m x y� . (3)
Ïîñêîëüêó êîîðäèíàòû x0, y0 ÿâëÿþòñÿ ïðîåêöèÿìè m íà îñè x, y, ìîæíî
çàïèñàòü
x m� sin ( )
, y m� cos ( )
. (4)
Èñïîëüçóÿ ôîðìóëû (2) è (3), ïîëó÷àåì îäíîçíà÷íîå ïðåîáðàçîâàíèå (4)
êîîðäèíàò ìàññèâà òî÷åê ðàñòðîâûõ ëèíèé â ëîãè÷åñêèå êîîðäèíàòû ïèê-
ñåëåé íà ýêðàíå âèäåîìîíèòîðà.
Â. Ô. Åâäîêèìîâ, À. Ñ. Îãèð, À. À. ×åìåðèñ è äð.
108 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
m
x0
x
y
0
ó
0
Äåôåêò
n
O
Ðèñ. 3. Ïðåîáðàçîâàíèå ãåîìåòðè÷åñêîãî ïîëîæåíèÿ òî÷åê ïðè âûâîäå íà ýêðàí âèäåî-
ìîíèòîðà
Ïîñêîëüêó ïðåîáðàçîâàíèå ãåîìåòðè÷åñêîé ôîðìû èçîáðàæåíèÿ âû-
ïîëíÿåòñÿ ñðåäñòâàìè ãðàôè÷åñêîãî àäàïòåðà, âîçíèêàåò íåîáõîäèìîñòü
îïåðèðîâàòü åäèíèöåé ïðåäñòàâëåíèÿ âåêòîðíîé èíôîðìàöèè äëÿ ãðàôè-
÷åñêîãî àäàïòåðà — òðåóãîëüíèêîì (òàê íàçûâàåìûì ãåîìåòðè÷åñêèì
ïðèìèòèâîì) [9].
Ñëîæíàÿ ãåîìåòðè÷åñêàÿ ôèãóðà ðàçáèâàåòñÿ íà òðåóãîëüíèêè (ðèñ. 4).
Çàòåì äîñòàòî÷íî ðàññ÷èòàòü è óêàçàòü ãðàôè÷åñêîìó àäàïòåðó êîîðäè-
íàòû âåðøèí òðåóãîëüíèêîâ, à ðàñ÷åò êîîðäèíàò âñåõ îñòàëüíûõ òî÷åê
âûïîëíèò àäàïòåð. Äëÿ ðåàëèçàöèè ïðåîáðàçîâàíèÿ óäîáíî ïðèìåíèòü
ïîäïðîãðàììó àäàïòåðà — âåðøèííûé øåéäåð, â êîòîðîé èñïîëüçîâàíû
àïïàðàòíî-ïðîãðàììíûå ñðåäñòâà ãðàôè÷åñêîãî ïðîöåññîðà.
Íà ðèñ. 5 ïðåäñòàâëåí ïðîöåññ âîññòàíîâëåíèÿ ãåîìåòðèè èçîáðàæå-
íèÿ. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî ñîâðåìåííûå ãðàôè÷åñêèå àäàïòåðû ëåãêî
ñïðàâëÿþòñÿ ñ îáñ÷åòîì ôèãóðû, ñîñòîÿùåé èç 256 òðåóãîëüíèêîâ. Ðàçáèâ-
êà íà áîëüøåå ÷èñëî ïðèìèòèâîâ íåöåëåñîîáðàçíà, òàê êàê ïðè ðàçðåøå-
íèÿõ, èñïîëüçóåìûõ â ñèñòåìàõ ÓÇ ýõîñêîïèè, äàëüíåéøåå óâåëè÷åíèå
Ìåòîäû îáðàáîòêè ýõîñèãíàëîâ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 109
Ðèñ. 4. Ðàçëîæåíèå íà ïðèìèòèâû (òðåóãîëüíèêè) ñëîæíîé ãåîìåòðè÷åñêîé ôèãóðû
a á â
Ðèñ. 5. Ïîñòðîåíèå èçîáðàæåíèÿ íåîäíîðîäíîñòåé ñðåäû èç ãðàôè÷åñêèõ ïðèìèòèâîâ: à —
ðàçáèâêà âûâîäèìîãî èçîáðàæåíèÿ íà øåñòü òðåóãîëüíèêîâ; á — ðàçáèâêà íà 14 òðå-
óãîëüíèêîâ; â — ðàçáèâêà íà 256 òðåóãîëüíèêîâ
÷èñëà ïðèìèòèâîâ íå ïðèâîäèò ê óëó÷øåíèþ êà÷åñòâà âîññòàíîâëåíèÿ
ãåîìåòðèè èçîáðàæåíèé äåôåêòîâ.
Âàæíîé çàäà÷åé ïðè âûâîäå èçîáðàæåíèÿ íåîäíîðîäíîñòè íà ýêðàí
âèäåîàäàïòåðà ÿâëÿåòñÿ óëó÷øåíèå êà÷åñòâà èçîáðàæåíèÿ. Îáû÷íî ðàçðå-
øåíèå âèäåîìîíèòîðà çíà÷èòåëüíî ïðåâûøàåò ðàçìåðû îïèñàííîãî âûøå
ìàññèâà ÿðêîñòåé òî÷åê ðàñòðîâûõ ëèíèé. Ïðè âûâîäå èçîáðàæåíèÿ íà
ýêðàí åãî íåîáõîäèìî óâåëè÷èâàòü äî ðàçìåðîâ îêíà âûâîäà, ÷òî âåäåò ê
ñóùåñòâåííîé ïîòåðå êà÷åñòâà èçîáðàæåíèÿ.
Äëÿ êîìïåíñàöèè ïîòåðè êà÷åñòâà, à òàêæå äëÿ óâåëè÷åíèÿ èíôîðìà-
òèâíîñòè âûâîäèìîãî èçîáðàæåíèÿ èñïîëüçóþò ñëåäóþùèå ìåòîäû [10]:
èçìåíåíèå ÿðêîñòè è êîíòðàñòíîñòè èçîáðàæåíèÿ;
èíòåðïîëÿöèÿ (ëèíåéíàÿ, áèêóáè÷åñêàÿ);
íàëîæåíèå ñãëàæèâàþùåãî è ìåäèàííîãî ôèëüòðîâ;
ïðèìåíåíèå îïåðàòîðîâ Ñîáåëÿ è Ïðåâèòà äëÿ óñèëåíèÿ êðàÿ;
èñïîëüçîâàíèå äðóãèõ ðàñòðîâûõ ôèëüòðîâ è îïåðàòîðîâ;
êîëîðèçàöèÿ èçîáðàæåíèÿ.
Íà ðèñ. 6 ïîêàçàí ïðîöåññ ôèëüòðàöèè àêóñòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ. Íà
ïåðâîì ýòàïå ïðåîáðàçîâàíèé èçìåíåíû ÿðêîñòü è êîíòðàñòíîñòü èçîáðà-
æåíèÿ, äîáàâëåí ôèëüòð ðåçêîñòè, â ðåçóëüòàòå ÷åãî óñòðàíåíû àðòåôàêòû
(â äàííîì ñëó÷àå — ÷åðíûå òî÷êè â öåíòðå èçîáðàæåíèÿ) è íåðîâíîñòè
êðàåâ èñõîäíîãî èçîáðàæåíèÿ. Ïîñëå íàëîæåíèÿ ìåäèàííîãî è ñãëàæè-
âàþùåãî ôèëüòðîâ âîññòàíîâëåíà òîíàëüíàÿ «ìÿãêîñòü» è åñòåñòâåííàÿ
êîíòðàñòíîñòü èçîáðàæåíèÿ. Òàêàÿ öåïî÷êà ïðåîáðàçîâàíèé ïîçâîëèëà óëó÷-
øèòü êà÷åñòâî èçîáðàæåíèÿ, ïîäàâàåìîãî íà ýêðàí âèäåîìîíèòîðà äëÿ èíòåð-
ïðåòàöèè îïåðàòîðîì. Ñëåäóåò çàìåòèòü, ÷òî ïðè âûâîäå â ñîîòâåòñòâóþùåå
îêíî âèäåîìîíèòîðà íåîáõîäèìî óâåëè÷åíèå èçîáðàæåíèÿ, êîòîðîå âûïîë-
íÿåòñÿ ñ ïðèìåíåíèåì áèêóáè÷åñêîé èëè ëèíåéíîé èíòåðïîëÿöèè.
Äëÿ âûïîëíåíèÿ ïîäîáíûõ ïðåîáðàçîâàíèé â òåìïå ðåàëüíîãî âðå-
ìåíè öåíòðàëüíûå ïðîöåññîðû äàæå ñàìûõ ñîâðåìåííûõ ïåðñîíàëüíûõ
êîìïüþòåðîâ îêàçûâàþòñÿ íåäîñòàòî÷íî ïðîèçâîäèòåëüíûìè, â òî âðåìÿ
êàê ñïåöèàëüíî ñïðîåêòèðîâàííûå äëÿ ðàáîòû ñ èçîáðàæåíèÿìè ãðàôè-
÷åñêèå ïðîöåññîðû âèäåîàäàïòåðîâ óñïåøíî ñïðàâëÿþòñÿ ñ ðåøåíèåì
äàííîé çàäà÷è.
Ôîðìèðîâàíèå èçîáðàæåíèé ÿâëÿåòñÿ âàæíûì ýòàïîì â ðàáîòå ñèñ-
òåìû ýõîñêîïèè. Îò êà÷åñòâà îáðàáîòêè èçîáðàæåíèÿ çàâèñèò êà÷åñòâî è
ðàñïîçíàâàåìîñòü äåôåêòîâ â âûâîäèìîì àêóñòè÷åñêîì èçîáðàæåíèè îáúåê-
òà ñêàíèðîâàíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, âñå çàäà÷è ïðè âûâîäå èçîáðàæåíèé â ñèñòåìå ÓÇ
ýõîñêîïèè ìîæíî ðàçäåëèòü íà äâà êëàññà: ïðåîáðàçîâàíèå ãåîìåòðèè
âûâîäèìîãî èçîáðàæåíèÿ è óëó÷øåíèå åãî êà÷åñòâà.
Â. Ô. Åâäîêèìîâ, À. Ñ. Îãèð, À. À. ×åìåðèñ è äð.
110 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
Âîññòàíîâëåíèå ãåîìåòðèè èçîáðàæåíèÿ öåëåñîîáðàçíî âûïîëíÿòü,
èñïîëüçóÿ ïîäïðîãðàììó âåðøèííûé øåéäåð ãðàôè÷åñêîãî àäàïòåðà, à
óëó÷øåíèå êà÷åñòâà âûâîäèìîãî èçîáðàæåíèÿ — èñïîëüçóÿ ïîäïðîãðàì-
ìó ïèêñåëüíûé øåéäåð ãðàôè÷åñêîãî àäàïòåðà. Ýòî îáúÿñíÿåòñÿ òåì, ÷òî â
ïðîöåññå èçìåíåíèÿ ãåîìåòðèè ïî ñîîòâåòñòâóþùåìó àëãîðèòìó îáðàáîò-
êè èçìåíÿþòñÿ êîîðäèíàòû âûâîäèìûõ ïèêñåëåé èçîáðàæåíèÿ, à çíà÷åíèÿ
èíòåíñèâíîñòåé (ÿðêîñòåé) ïèêñåëåé îñòàþòñÿ íåèçìåííûìè.
Äëÿ óâåëè÷åíèÿ èçîáðàæåíèÿ íàèëó÷øèå ðåçóëüòàòû äàåò ïðèìåíåíèå
áèêóáè÷åñêîé èíòåðïîëÿöèè. Ïðè îãðàíè÷åííîé ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ñèñ-
òåìû, îáðàáàòûâàþùåé èçîáðàæåíèÿ, ìîæíî èñïîëüçîâàòü áèëèíåéíóþ
èíòåðïîëÿöèþ.
Ïðèìåíåíèå ðàñòðîâûõ ôèëüòðîâ, êðîìå óïðîùåíèÿ èíòåðïðåòàöèè
èçîáðàæåíèÿ, äàåò âîçìîæíîñòü óáðàòü ìíîãèå ïîìåõè è àðòåôàêòû íà
âûâîäèìîì àêóñòè÷åñêîì èçîáðàæåíèè äåôåêòîâ ñðåäû èëè äèàãíîñòè-
ðóåìîãî îáúåêòà. Äëÿ êàæäîãî êîíêðåòíîãî òèïà èçîáðàæåíèé íàáîð è
ïîñëåäîâàòåëüíîñòü ïðèìåíåíèÿ ôèëüòðîâ äëÿ äîñòèæåíèÿ íàèëó÷øåãî
ðåçóëüòàòà ìîãóò áûòü ðàçëè÷íû. Ïîýòîìó öåëåñîîáðàçíî äàòü âîçìîæ-
íîñòü îïåðàòîðó ñèñòåìû ýõîñêîïèè ñàìîìó îïðåäåëÿòü íàáîð ôèëüòðîâ â
çàâèñèìîñòè îò âèäà òåêóùåãî èñïîëüçîâàíèÿ ñèñòåìû.
 òàáëèöå ïðåäñòàâëåíû îñíîâíûå òåõíè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè
ïðîåêòèðóåìîé ÓÇ ñèñòåìû âèçóàëèçàöèè ìåäèöèíñêîãî íàçíà÷åíèÿ. Â
ðàáîòå [11, òàáë. 2] ïðèâåäåíû ñðàâíèòåëüíûå õàðàêòåðèñòèêè ïàðàìåòðîâ
ÓÇ ñêàíåðîâ ìåäèöèíñêîãî íàçíà÷åíèÿ. Ñðàâíèâàÿ ðåçóëüòàòû, ïðèâåäåí-
íûå â äàííîé òàáëèöå è â òàáë. 2 èç ðàáîòû [11], ìîæíî ñäåëàòü ñëåäóþ-
ùèå âûâîäû.
1. Êîëè÷åñòâåííûå õàðàêòåðèñòèêè ïðîñòðàíñòâåííîãî ðàçðåøåíèÿ ñèñ-
òåì, ïðåäñòàâëåííûå â òàáë. 2 èç ðàáîòû [11], ìîæíî îöåíèòü òîëüêî êîñâåííî,
ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå ÷èñëî çîí äèíàìè÷åñêîé ôîêóñèðîâêè âäîëü ëèíèé
Ìåòîäû îáðàáîòêè ýõîñèãíàëîâ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 111
à á â
Ðèñ. 6. Ïðîöåññ óëó÷øåíèÿ èçîáðàæåíèÿ ïðè âûâîäå íà ýêðàí âèäåîìîíèòîðà: à —
èñõîäíîå èçîáðàæåíèå; á — èçìåíåíû ÿðêîñòü, êîíòðàñòíîñòü, äîáàâëåí ôèëüòð ðåçêîñòè;
â — äîáàâëåíû ìåäèàííûé è ñãëàæèâàþùèé ôèëüòðû
Â. Ô. Åâäîêèìîâ, À. Ñ. Îãèð, À. À. ×åìåðèñ è äð.
112 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
Ñòðàíà-ïðîèçâîäèòåëü Óêðàèíà
Ðåæèì ñêàíèðîâàíèÿ B, B+B, ñòîï-êàäð
×àñòîòà äàò÷èêîâ 3ÌÃö, 7ÌÃö
×èñëî îäíîâðåìåííî ïîäêëþ÷àåìûõ
äàò÷èêîâ
2
×èñëî âîçìîæíûõ äàò÷èêîâ 10
Âîçìîæíîñòü çàìåíû äàò÷èêîâ âî âðåìÿ
ðàáîòû
Åñòü
×èñëî ãðàäàöèé ñåðîãî öâåòà 256
Âèä ðàçâåðòêè Ëèíåéíàÿ, ñåêòîðíàÿ (îñíîâíàÿ)
×àñòîòà êàäðîâ 40—50
Óâåëè÷åíèå 0,5 — 20 (ñ âûáîðîì íà ýêðàíå ìîíèòîðà
çîíû ïàòîëîãèè è ïîñëåäóþùèì óâåëè-
÷åíèåì áåç èñêàæåíèÿ)
Ïëîòíîñòü ñêàíèðîâàíèÿ 128/256/512 ïî âåðòèêàëè, 256/512 ïî ãî-
ðèçîíòàëè, ñ ëèíåéíîé è íåëèíåéíîé èí-
òåðîïîëÿöèåé
Ãëóáèíà ñêàíèðîâàíèÿ 30—220 ìì
Ðåæèì ôîêóñèðîâêè íà ïðèåìå ýõîñèãíàëîâ Ïî ãëóáèíå íåïðåðûâíàÿ, 256 òî÷åê íà
ëèíèè çîíäèðîâàíèÿ (512 ñ ëèíåéíîé èí-
òåðïîëÿöèåé)
Ðåãóëèðîâêà óñèëåíèÿ Îáùåãî, ÿðêîñòè, êîíòðàñòíîñòè
Èçìåðåíèÿ Â-ðåæèì, ïëîùàäü, ïåðèìåòð, ðàññòîÿ-
íèå ìåæäó òî÷êàìè îáúåêòà
Ïðîòîêîëèðîâàíèå Ñîõðàíåíèå è ïå÷àòü èçîáðàæåíèé, êèíî-
ïåòëè, ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèé è ðàñ÷åòîâ
USB-ïîðò Åñòü
Ïðèâîä CD ñ âîçìîæíîñòüþ çàïèñè Åñòü
Ïîäêëþ÷åíèå ê èíòåðíåòó, îòïðàâêà ðåçóëü-
òàòîâ ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîííîé ïî÷òû
Åñòü
Âñòðîåííûå îôèñíûå ïðîãðàììíûå ïðèëî-
æåíèÿ — òåêñòîâûé ðåäàêòîð, ðåäàêòîð òàá-
ëèö, ðåäàêòîð ïðåçåíòàöèé
Åñòü
Âåäåíèå ýëåêòðîííûõ êàðòî÷åê ïàöèåíòîâ Åñòü
Àðõèâèðîâàíèå êàðòîòåêè äàííûõ ïàöèåíòîâ Åñòü
Íàïðÿæåíèå ïèòàíèÿ 220Â, 50 Ãö
Ìàññà 15—20 êã
Ãàáàðèòû 0,4 � 0,4 � 0,2 ì
Ïðèíòåð Åñòü (ñòðóéíûé â áàçîâîì êîìïëåêòå)
Àïïàðàòíàÿ ñòîéêà Åñòü
ñêàíèðîâàíèÿ. Â ðàçðàáàòûâàåìûõ ÃÑÂ ôîêóñèðîâêà îñóùåñòâëÿåòñÿ â êàæäîé
òî÷êå ëèíèè ñêàíèðîâàíèÿ íåïðåðûâíî â òåìïå ðåàëüíîãî âðåìåíè.
2. Èñïîëüçîâàíèå ìåòîäà òðàíñâåðñàëüíîé ôîêóñèðîâêè â íåãîëîãðà-
ôè÷åñêèõ ñèñòåìàõ ôîðìèðîâàíèÿ àêóñòè÷åñêèõ èçîáðàæåíèé íå ïîçâîëÿ-
åò êîëè÷åñòâåííî îöåíèòü êîíòðàñòíîå ðàçðåøåíèå (òî÷íîñòü âîññòàíàâ-
ëèâàåìûõ â ïèêñåëÿõ èçîáðàæåíèÿ çíà÷åíèé àìïëèòóä ýõîñèãíàëîâ). Â
ÃÑ êîëè÷åñòâåííûå õàðàêòåðèñòèêè êîíòðàñòíîãî ðàçðåøåíèÿ ìîãóò
áûòü ïðåäñòàâëåíû â âèäå ôóíêöèé ãëóáèíû (äàëüíîñòè) çîíäèðîâàíèÿ.
Ðåçóëüòàòû ýêñïåðèìåíòàëüíîãî ìîäåëèðîâàíèÿ ñâèäåòåëüñòâóþ î òîì,
÷òî ïîãðåøíîñòü âîññòàíîâëåíèÿ àìïëèòóäû ýõîñèãíàëîâ â ïèêñåëÿõ
èçîáðàæåíèÿ â ÃÑÂ íå ïðåâûøàåò 5%, ÷òî ñîîòâåòñòâóåò îòíîøåíèþ
ñèãíàë/ïîìåõà â òî÷êàõ ëèíèé ñêàíèðîâàíèÿ ïðèáëèçèòåëüíî 40 äÁ.
3. Â ÃÑÂ ïëîòíîñòü ýëåìåíòîâ íà àïåðòóðå ðåøåòêè èçìåðåíèé ïðèí-
öèïèàëüíî íå âëèÿåò íà ïðîñòðàíñòâåííîå ðàçðåøåíèå ñèñòåìû, ïîñêîëü-
êó îïðåäåëÿþùèìè ïàðàìåòðàìè âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ â ÃÑÂ ÿâëÿþòñÿ
÷àñòîòà çîíäèðîâàíèÿ, ðàçìåð àïåðòóðû èçìåðåíèÿ è àëãîðèòìû îáðà-
áîòêè ýõîñèãíàëîâ, ÷òî ñâèäåòåëüñòâóåò î âûñîêîé ñòåïåíè ðåàëèçàöèè
ñèñòåìû.
Òàêèì îáðàçîì, ðàçðàáîòêà ÃÑ ìåäèöèíñêîãî íàçíà÷åíèÿ ÿâëÿåòñÿ
ïåðñïåêòèâíûì íàïðàâëåíèåì â îáëàñòè ñîçäàíèÿ ÓÇ ñèñòåì äèàãíîñòèêè
âûñîêîãî ðàçðåøåíèÿ.
Peculiarities of the elaborated system of ultrasound echoscopy for medical purposes are consid-
ered. The system is based on the principles of focusing a narrow sound beam and scanning of the
sounded medium by this beam. Its advantages over traditional systems of echoscopy are shown:
high quality of spatial and contrast image, insensibility of fluctuations of ultrasound propagation
rate in the medium, diginal focusing of each point of the image, in particular.
Solutions are proposed for the problems of images treatment under their display on the moni-
tor using the hardware-software means of graphical adapters, that permits providing the images
formation in the real time of propagation of outgoing pulses.
1. Àòüêîâ Î. Þ. Îñíîâíûå òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ óëüòðàçâóêîâûõ ìåòîäîâ äèàãíîñòèêè//
Âèçóàëèçàöèÿ â êëèíèêå. 2002 .— 20. — Ñ. 1—6.
2. Ñòåïàíîâà Þ. À. Âîçìîæíîñòè êîìïëåêñíîãî óëüòðàçâóêîâîãî èññëåäîâàíèÿ â äèàã-
íîñòèêå è äèôôåðåíöèàëüíîé äèàãíîñòèêå êèñòîçíûõ îáðàçîâàíèé ïîäæåëóäî÷íîé
æåëåçû// Ìåä. âèçóàëèçàöèÿ. — 2009. — ¹ 2.— Ñ. 16—33.
3. Wolf G. K., Zoller W., Schreiber M. Velume measurements of localized hepatic lesions using
three-dimensional computed tomography// Eur. J. Med. Res. — 1998. — ¹ 3. — Ð.157—164.
4. Brunner E. Ultrasound System Considerations and their Impact on Front-End Components//
Analog Dialogue.— 2002.— ¹ 36—3. — Ñ.1— 4.
5. Îãèð À. Ñ. Î êîìïüþòåðíîì ìîäåëèðîâàíèè êâàçèãîëîãðàôè÷åñêîé ñèñòåìû ýõî-
ñêîïèè ñ ëèíåéíîé àïåðòóðîé èçìåðåíèé // Ìîäåëþâàííÿ òà ³íôîðìàö³éí³ òåõíîëî㳿.
Ñá. íàóêîâèõ ïðàöü ²ÏÌÅ ÍÀÍ Óêðà¿íè. — Âèï. 5. — Êè¿â : 2000. — Ñ. 170—175.
Ìåòîäû îáðàáîòêè ýõîñèãíàëîâ
ISSN 0204–3572. Ýëåêòðîí. ìîäåëèðîâàíèå. 2011. Ò. 33. ¹ 1 113
6. Wright J. N., Maslak S. H., Cole C. R., Gee A. Method and Apparatus for coherent image for-
mation. — U. S. Patent #5,793,701, issued Aug. 11, 1998, 30 p.
7. Æó÷êîâ Ê., Õîðóæèé Ñ., ×åïåëü Å. Ñðàâíèòåëüíûé àíàëèç ïðîèçâîäèòåëüíîñòè ïðî-
öåññîðîâ äëÿ çàäà÷ öèôðîâîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ//CHIP NEWS Óêðàèíà. — 2003. —
¹ 8.— Ñ. 3—14.
8. Ìèëëåð Ò. Managed DirectX 9 ñ óïðàâëÿåìûì êîäîì. — Ì. : ÊîìÁóê, 2005. — 400 ñ.
9. Øèêèí Å. Â., Áîðåñêîâ À. Â.. Êîìïüþòåðíàÿ ãðàôèêà. Ïîëèãîíàëüíûå ìîäåëè. — Ì. :
Äèàëîã-ÌÈÔÈ, 2001. — 464 ñ.
10. Ãîíñàëåñ Ð., Âóäñ Ð. Öèôðîâàÿ îáðàáîòêà èçîáðàæåíèé. — Ì. : Òåõíîñôåðà, 2006. —
1072 ñ.
11. Òàáëèöà ñðàâíåíèÿ ÓÇÈ ñêàíåðîâ ñ öâåòíûì äîïëåðîì. — www.e-medical.ru
Ïîñòóïèëà 25.10.10
ÅÂÄÎÊÈÌΠÂèêòîð Ôåäîðîâè÷, ÷ëåí-êîð. ÍÀÍ Óêðàèíû, äèðåêòîð Èí-òà ïðîáëåì ìîäå-
ëèðîâàíèÿ â ýíåðãåòèêå èì. Ã. Å. Ïóõîâà ÍÀÍ Óêðàèíû.  1963 ã. îêîí÷èë Õàðüêîâñêèé ïîëèòåõ-
íè÷åñêèé èí-ò. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — òåîðèÿ ìîäåëèðîâàíèÿ ïðîöåññîâ è ñèñòåì â
ýíåðãåòèêå, òåîðèÿ ôóíêöèîíàëüíî-îðèåíòèðîâàííûõ êîìïüþòåðíûõ ñèñòåì, àíàëèç è ñèí-
òåç ïàðàëëåëüíûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ìåòîäîâ è ñèñòåì.
ÎÃÈÐ Àëåêñàíäð Ñòåïàíîâè÷, ä-ð òåõí. íàóê, ãë. íàó÷. ñîòð. Èí-òà ïðîáëåì ìîäåëèðîâàíèÿ â
ýíåðãåòèêå èì. Ã. Å. Ïóõîâà ÍÀÍ Óêðàèíû.  1972 ã. îêîí÷èë Êèåâñêèé èí-ò èíæåíåðîâ ãðàæ-
äàíñêîé àâèàöèè. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — öèôðîâàÿ îáðàáîòêà ñèãíàëîâ è àêóñòè-
÷åñêàÿ ãîëîãðàôèÿ.
×ÅÌÅÐÈÑ Àëåêñàíäð Àíàòîëüåâè÷, êàíä. òåõí. íàóê, ó÷åíûé ñåêðåòàðü Èí-òà ïðîáëåì ìîäå-
ëèðîâàíèÿ â ýíåðãåòèêå èì. Ã. Å. Ïóõîâà ÍÀÍ Óêðàèíû.  1982 ã. îêîí÷èë Êèåâñêèé ïîëèòåõ-
íè÷åñêèé èí-ò. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ïàðàëëåëüíûå êîìïüþòåðû, ñïåöèàëèçè-
ðîâàííûå àðõèòåêòóðû, ñèñòåìà àâòîìàòè÷åñêîãî ïðîåêòèðîâàíèÿ.
ÒÀÐÀÏÀÒÀ Âàëåðèé Âëàäèìèðîâè÷, ìë. íàó÷. ñîòð. Èí-òà ïðîáëåì ìîäåëèðîâàíèÿ â ýíåðãå-
òèêå èì. Ã. Å. Ïóõîâà ÍÀÍ Óêðàèíû.  2001 ã. îêîí÷èë Íàöèîíàëüíûé òåõíè÷åñêèé óíèâåð-
ñèòåò Óêðàèíû «ÊÏÈ». Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — ðàçðàáîòêà àëãîðèòìîâ è ïðî-
ãðàìì äëÿ ñèñòåì óëüòðàçâóêîâîé äåôåêòîñêîïèè.
ÊÎËÎÒÈËΠÍèêîëàé Íèêîëàåâè÷, ä-ð áèîë. íàóê, âåä. íàó÷. ñîòð. Íàó÷íî-ïðàêòè÷åñêîãî
öåíòðà ëó÷åâîé äèàãíîñòèêè ÍÀÌÍ Óêðàèíû.  1973 ã. îêîí÷èë Êèåâñêèé ïîëèòåõíè÷åñêèé èí-ò.
Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé èññëåäîâàíèé — îíêîëîãèÿ: ëó÷åâàÿ äèàãíîñòèêà è ëó÷åâàÿ
òåðàïèÿ.
ÂÎËÈÊ Íýëëa Êóçüìèíè÷íà, êàíä. ìåä. íàóê, âåä. íàó÷. ñîòð. Íàó÷íî-ïðàêòè÷åñêîãî öåíòðà
ëó÷åâîé äèàãíîñòèêè ÍÀÌÍ Óêðàèíû.  1989 ã. îêîí÷èëà Êèåâñêèé ìåäèöèíñêèé èí-ò èì.
Áîãîìîëüöà. Îáëàñòü íàó÷íûõ èññëåäîâàíèé — îíêîëîãèÿ: ëó÷åâàÿ äèàãíîñòèêà è ëó÷åâàÿ
òåðàïèÿ.
Â. Ô. Åâäîêèìîâ, À. Ñ. Îãèð, À. À. ×åìåðèñ è äð.
114 ISSN 0204–3572. Electronic Modeling. 2011. V. 33. ¹ 1
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-61732 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0204-3572 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T22:29:11Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Евдокимов, В.Ф. Огир, А.С. Чемерис, А.А. Тарапата, В.В. Колотилов, Н.Н. Волик, Н.К. 2014-05-10T20:12:11Z 2014-05-10T20:12:11Z 2011 Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации / В.Ф. Евдокимов, А.С. Огир, А.А. Чемерис, В.В. Тарапата, Н.Н. Колотилов, Н.К. Волик // Электронное моделирование. — 2011 — Т. 33, № 1. — С. 99-114. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 0204-3572 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61732 620.179 Рассмотрены особенности разработанной системы ультразвуковой эхоскопии медицинского назначения, основанной на принципах фокусировки узконаправленного звукового луча и сканирования этим лучом зондируемой среды. Показаны ее преимущества над традиционными системами эхоскопии, в частности высокое качество пространственного и контрастного изображения, нечувствительность к флуктуациям скорости распространения ультразвука в среде, цифровая фокусировка каждой точки изображения. Предложены решения задач обработки изображений при выводе их на экран монитора с использованием аппаратно-программных средств графических адаптеров, что позволяет обеспечить формирование изображений в реальном времени распространения зондирующих импульсов. Розглянуто особливості розробленої системи ультразвукової ехоскопії медичного призначення, базованої на принципах фокусування вузконаправленого звукового променя і сканування цим променем зондуємого середовища. Показано її переваги над традиційними системами ехоскопії, зокрема висока якість просторового та контрастного зображення, нечутливість до флуктуацій швидкості розповсюдження ультразвуку в середовищі, цифрове фукусування кожної точки зображення. Запропоновано розв’язок задач обробки зображень при виведенні їх на екран монітора з використанням апаратно-програмних засобів графічних адаптерів, що дозволяє забеспечити формування зображень у реальному часі розповсюдження зонуючих імпульсів. Peculiarities of the elaborated system of ultrasound echoscopy for medical purposes are considered. The system is based on the principles of focusing a narrow sound beam and scanning of the sounded medium by this beam. Its advantages over traditional systems of echoscopy are shown: high quality of spatial and contrast image, insensibility of fluctuations of ultrasound propagation rate in the medium, diginal focusing of each point of the image, in particular. Solutions are proposed for the problems of images treatment under their display on the monitor using the hardware-software means of graphical adapters, that permits providing the images formation in the real time of propagation of outgoing pulses. ru Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України Электронное моделирование Применение методов и средств моделирования Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации Article published earlier |
| spellingShingle | Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации Евдокимов, В.Ф. Огир, А.С. Чемерис, А.А. Тарапата, В.В. Колотилов, Н.Н. Волик, Н.К. Применение методов и средств моделирования |
| title | Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации |
| title_full | Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации |
| title_fullStr | Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации |
| title_full_unstemmed | Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации |
| title_short | Методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации |
| title_sort | методы обработки эхосигналов, используемые в медицинских голографических системах визуализации |
| topic | Применение методов и средств моделирования |
| topic_facet | Применение методов и средств моделирования |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/61732 |
| work_keys_str_mv | AT evdokimovvf metodyobrabotkiéhosignalovispolʹzuemyevmedicinskihgolografičeskihsistemahvizualizacii AT ogiras metodyobrabotkiéhosignalovispolʹzuemyevmedicinskihgolografičeskihsistemahvizualizacii AT čemerisaa metodyobrabotkiéhosignalovispolʹzuemyevmedicinskihgolografičeskihsistemahvizualizacii AT tarapatavv metodyobrabotkiéhosignalovispolʹzuemyevmedicinskihgolografičeskihsistemahvizualizacii AT kolotilovnn metodyobrabotkiéhosignalovispolʹzuemyevmedicinskihgolografičeskihsistemahvizualizacii AT voliknk metodyobrabotkiéhosignalovispolʹzuemyevmedicinskihgolografičeskihsistemahvizualizacii |