超聲醫(yī)學成像具有安全、迅速、功能豐富等特點,是目前應用最為廣泛的醫(yī)學成像技術之一,超聲醫(yī)學成像系統(tǒng)的研究對于醫(yī)學成像領域的發(fā)展具有重要意義�，F(xiàn)階段超聲診斷設備都往著實時性更好、圖像質量更高的方向發(fā)展,其關鍵在于基于FPGA超聲前端的系統(tǒng)設計,它的性能直接影響著整個系統(tǒng)的成像效率和成像質量。但超聲系統(tǒng)仍然存在著許多問題,主要包括波束合成控制復雜、成像幀率低以及成像效果不佳等。針對這些問題,本文主要從以下三個方面開展了研究:（1）在波束合成環(huán)節(jié),針對傳統(tǒng)波束合成動態(tài)聚焦控制復雜、參數(shù)存儲資源占用過多等問題,提出了DDR參數(shù)優(yōu)化控制方案。通過上位機和DDR的搭配,簡化了參數(shù)計算和控制的流程,并保證了FPGA內部RAM資源的充足,提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。（2）在信號處理環(huán)節(jié),為了降低圖像數(shù)據(jù)量使上位機在圖像處理運算更快、成像效率更高,對回波數(shù)據(jù)進行了對數(shù)壓縮,并設計了分數(shù)被抽取濾波器來降低FPGA上傳的數(shù)據(jù)量。（3）為了提高系統(tǒng)圖像幀率,在回波接收階段采用了多波束技術,使圖像幀率大幅增加。同時采用線復合和弱聚焦成像技術解決了在多波束接收中出現(xiàn)的圖像失真問題,提高了圖像質量。通過對比各模塊的仿真結果和... 

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 超聲成像系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
    1.3 本文研究的主要內容
第2章 超聲成像基本原理及關鍵技術
    2.1 超聲成像原理及系統(tǒng)結構
    2.2 波束合成基本原理
    2.3 超聲波束的時空控制
        2.3.1 聚焦
        2.3.2 動態(tài)變跡
    2.4 聚焦延時參數(shù)計算
        2.4.1 坐標系的建立
        2.4.2 發(fā)射聚焦延時計算
        2.4.3 接收聚焦延時計算
    2.5 超聲成像質量評價標準
        2.5.1 軸向分辨率
        2.5.2 橫向分辨率
        2.5.3 時間分辨率
        2.5.4 動態(tài)范圍
    2.6 成像仿真分析
        2.6.1 發(fā)射接收聚焦仿真
        2.6.2 幅度變跡仿真
    2.7 小結
第3章 數(shù)字波束合成器的實現(xiàn)與優(yōu)化
    3.1 FPGA技術
    3.2 波束合成設計方案
        3.2.1 波束合成總體結構
        3.2.2 波束合成總體方案
    3.3 掃描方式控制
    3.4 發(fā)射聚焦控制
        3.4.1 發(fā)射控制器設計
        3.4.2 發(fā)射延時仿真
    3.5 接收聚焦
        3.5.1 動態(tài)聚焦的優(yōu)化設計
        3.5.2 動態(tài)變跡
    3.6 小結
第4章 數(shù)字信號處理及數(shù)據(jù)存儲
    4.1 動態(tài)濾波器
    4.2 分數(shù)倍抽取濾波器
        4.2.1 改進型分數(shù)倍抽取濾波器
    4.3 包絡檢波
    4.4 動態(tài)范圍調整
    4.5 基于DDR3 SDRAM的數(shù)據(jù)存儲
        4.5.1 關鍵信號說明
        4.5.2 DDR3 SDRAM的控制器狀態(tài)機
        4.5.3 關鍵寄存器配置
        4.5.4 DDR3 SDRAM控制器設計
        4.5.5 基于DDR3 SDRAM的數(shù)據(jù)存儲狀態(tài)機設計
        4.5.6 仿真與驗證
    4.6 小結
第5章 多波束及弱聚焦的圖像優(yōu)化
    5.1 多波束算法的實現(xiàn)
        5.1.1 多波束技術背景
        5.1.2 設計原理
        5.1.3 設計實現(xiàn)
    5.2 線復合技術
    5.3 弱聚焦算法的實現(xiàn)
    5.4 結果對比分析
        5.4.1 線復合的優(yōu)化驗證
        5.4.2 弱聚焦的優(yōu)化驗證
    5.5 小結
第6章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
作者攻讀學位期間的科研成果
致謝



本文編號：3694230