彩超框架EchoSight开发日志记录

EchoSight开发记录

作者:蒋志强

不定期更新EchoSight开发日志记录,最近更新于2024年1月19日

1.背景

由于某些不可抗逆的原因,离开了以前的彩超大厂,竞业在家,难得有空闲的时间。我计划利用这段时间 自己独立 从零开始 搭建一套 彩超系统的软件工程框架。这个框架的设计水准力求达到目前商业级产品中 第一梯队 的水平。

这套工程框架,我暂时取名为EchoSight。Echo表示声音/回声,Sight本意为视野/看见的意思,所以EchoSight就是通过超声成像的意思,非常务实;开发基本完成后,如果没有什么特别原因,我会把程序分享出来(可执行程序),请各位业内大牛指教。

作为目标达到商业级 优秀的工程框架,EchoSight需要满足很多的要求,包括:

  1. 框架的可扩展性;

  2. 框架的高度灵活配置性;

  3. 后续扩展开发的模块独立性与低耦合,以及模块的封装;

  4. CPU线程调度的安全高效与透明简单;

  5. CPU SIMD与GPU执行的高效实时性;

  6. 离线仿真配置与在线运行配置的近似性与可替换性;

  7. 彩超链路分析与输出的便捷接口;

  8. 工程框架与matlab良好的联调机制;

其它更多 TBD...

因此,这会是一个满大的挑战,特别是对我自己一个人独立开发而言。自己最终在这段时间内能做什么程度,我自己也不知道。这样挑战的单人项目,已经处于我个人能力圈的边缘地带,能做成什么样,实践是检验能力的唯一标准。干,就得了,生死看淡,不服就干!

随着项目的推进,也许自身在系统上的短板或工程的短板就暴露出来了,补上了,自己能力圈也就扩大了。

2.开发进展记录

2.0 初步构思

(难以记时)

基本框架思路成型,然后又推倒几次,目前觉得基本可行。

2.1开发环境搭建 服务器搭建完成

(2023年12月15日)

工程代码,开发设计文档,系统仿真内容 SVN服务器搭建完成。

Q:为啥不用GIT ?

A:GIT用得不熟,SVN用得多。开发的辅助工具,不在这些无关紧要的东西上本末倒置。

开发环境选择为VS2022,纯C++不使用依赖任何基础框架。

其实QT提供了很多库,.NET也提供很多不错的框架。但我是做底层框架开发,纯C++的开发完成后,可以做到几乎零依赖零绑定,与几乎任何框架集成匹配,在几乎任何操作系统上运行。而VS在底层复杂问题上的调试工具比QT Creator丰富强大,QT更擅长于UI开发,包括QT对OpenGL的封装,对我来说也没有必要,原生底层调用才是我需要的。

系统仿真工具为Matlab2022,没啥说的,也没有备选工具。

仿真平台Field II, KWave, Focus与MUST。这几个仿真工具各有特点,看各个阶段的需求交替使用。

2.2 基础类的设计与多线程策略

(2023年12月25日)

基础类框架的设计开发第2次推倒重构,C++从ISO C++11改为C++20,以便使用C++最新特性设计。各模块空转情况下,多线程运行正常;

2.3 离线数据模块工作正常与多模块配置正常

(2023年12月30日)

通道数据仿真模块连线,注入数据正常,与其它各模块多线程配合未见异常。

扫查序列定义解析 正常,链路多模块配置与运行时自动搭建正常,XML解析正常;

2.4 Matlab仿真数据与工程匹配

(2024年01月09日)

仿真数据不能完美符合自己的需求,重新实验多种仿真工具field II, KWave, Focus,PField,MUST等。顺便还发现了某仿真平台里的又一个BUG,与作者联系(这是我发现他的第二个BUG了)。

更新开发设计文档。更新标准IQ波束合成模块,B模式模块。软件连线工作正常,图像结果异常,调试进行中...

2.5 数据解包模块重构与波束合成更新

(2024年01月15日)

解包模块重构,支持任意FPGA打包策略。matlab仿真找到折中方案,满足需求,更新离线数据。

标准IQ波束合成模块调试,解决若干BUG(调试脱了一层皮),更新MLA支持,更新变迹计算的更优策略。

标准IQ波束合成 工程输出 与 matlab输出 基本匹配,未见明显异常。节前 重要 阶段性节点!

2.6 B模式处理更新与RTB IQ波束合成模块

(2024年01月19日)

系统仿真导入数据更新,B模式链路更新基本处理,分离单独线程。

RTB IQ波束合成基础软件模块完成,程序调试跑通,目前结果未见异常。

但毕竟是仿真数据,我也不能完全确信是否正确,例如靶点太粗。如果有同仁手上有真实硬件通道数据方便分享,请后台留言,不胜感激。仿真的scatter太少,有些结果不能完全确认,

即使比较少的scatter产生一次通道数据都要跑10个小时,如果要达到我期望的精度,matlab仿一次通道数据,一周过去了。

正在重构基础类,内存管理思考中,目前内存爆表,各个子线程内部的子线程池策略思考重构中, 合成孔径开发进行中。

目前调试结果,均需要dump文件,甚是不便,后面我看能不能把OpenGL加进来,作个简单的显示和扫描转换,用作后面调试使用。哎,事情太多,都得自己搞,感觉忙不过来。

To be continued ...