技术摘要：
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  全部
背景技术：
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。 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。
技术实现要素：
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声回波 频谱增益不能用简单、快速方法计算的问题，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。 本发明的技术方案是这样实现的： 一种超声增益计算快速求解方法，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。 作为本发明的一个优选实施例，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。 作为本发明的一个优选实施例，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。 作为本发明的一个优选实施例，步骤S1-S3基于FPGA并行技术执行计算过程。 一种超声增益计算快速求解系统，具体包括 3 CN 111581594 A 说　明　书 2/6 页 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。 作为本发明的一个优选实施例，所述一级误差估算单元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。 作为本发明的一个优选实施例，三级误差逼近单元，对误差量低位数据通过泰勒 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。 本发明的有益效果在于：对超声频域信号增益计算通过三次求解方案逼近实现， 首先对计算公式进行变换，通过移位比较法求出最高位对应的位序列号，计算出一个粗的 对数值，其次，误差量高位字节数据进行定点化对数值查表计算，进一步分离出小误差量， 再次，误差量低位字节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。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。 图1为本发明一种超声增益计算快速求解方法的流程图； 图2为掌上超声控制系统框架图； 图3是移位比较法FPGA求粗增益值原理图； 图4是增益信号高位字节数据定点化对数值查表计算架构； 图5是增益信号低位字节数泰勒级数小误差精细求解原理图； 图6是FPGA求解增益输出结果图； 图7是与理论值比对误差分布图。