本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡探頭設(shè)計(jì)及實(shí)時(shí)圖像數(shù)字掃描變換的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在對(duì)消化道病變的診斷當(dāng)中，單純根據(jù)粘膜表面的形態(tài)變化來推斷病變情況的方法，存在一定的主觀性和局限性。內(nèi)窺鏡超聲成像系統(tǒng)可以通過超聲掃描，獲得較為清晰、準(zhǔn)確的消化道器官的斷層圖像，為醫(yī)生的對(duì)癥施治提供了客觀的依據(jù)。相對(duì)于其他成像方式，超聲成像具有無創(chuàng)傷、無電離輻射、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)。內(nèi)窺鏡超聲成像系統(tǒng)的研制工作主要包括探頭設(shè)計(jì)、圖像采集和圖像處理三個(gè)部分的內(nèi)容。受內(nèi)窺鏡活檢通道尺寸的限制，探頭的設(shè)計(jì)面臨諸多難題，其中包括微型驅(qū)動(dòng)源和微型高頻超聲換能器設(shè)計(jì)。在B型超聲機(jī)械扇形掃描成像當(dāng)中，原始圖像信號(hào)是以極坐標(biāo)的形式輸出的，對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)坐標(biāo)變換和漏點(diǎn)插補(bǔ)是圖像預(yù)處理所要解決的主要問題。 通過采用先進(jìn)的微型超聲馬達(dá)和馬達(dá)前置的設(shè)計(jì)方案，本文設(shè)計(jì)了無電磁干擾、長壽命、勻速、大轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)源。在換能器設(shè)計(jì)當(dāng)中采用復(fù)合材料和球面單源的結(jié)構(gòu)形式，為寬帶、高靈敏度內(nèi)窺鏡超聲探頭的研制奠定了良好的基礎(chǔ)。 本文采用數(shù)字坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)(CORDIC)算法將極坐標(biāo)圖像轉(zhuǎn)化為直角坐標(biāo)圖像，并采用三次樣條插值的方法對(duì)漏點(diǎn)進(jìn)行彌補(bǔ)。在算法實(shí)現(xiàn)過程當(dāng)中，充分利用FPGA的空間計(jì)算能力，設(shè)計(jì)了流水線式并行處理結(jié)構(gòu)，獲得了很高的處理速度。本文搭建了以復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)為核心的硬件系統(tǒng)建構(gòu)，并在該系統(tǒng)當(dāng)中利用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了上述圖像處理任務(wù)。仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)，該方法能在保證圖像質(zhì)量的基礎(chǔ)上滿足實(shí)時(shí)性的要求。 本系統(tǒng)采用512×512大小、幀頻15Hz的超聲圖像，圖像從輸入到輸出的時(shí)間延時(shí)是一幀時(shí)間，相當(dāng)于67ms，因此，，觀察超聲圖像時(shí)，人眼基本感覺不到延時(shí)的存在，達(dá)到了實(shí)時(shí)性的設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)的誤差來源和圖像處理精度的分析結(jié)果證明，圖像處理精度較高，失真較小。最后，總結(jié)了系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了改進(jìn)的措施和方法。
【關(guān)鍵詞】：醫(yī)用內(nèi)窺鏡超聲成像 換能器 數(shù)字掃描變換 CORDIC 三次樣條插值
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2004
【分類號(hào)】：TH77
【目錄】：

• 摘 要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 緒 論7-16
• 1.1 內(nèi)窺鏡超聲成像概述7-12
• 1.1.1 內(nèi)窺鏡發(fā)展簡介7-8
• 1.1.2 超聲內(nèi)窺鏡的成像原理與構(gòu)成8-9
• 1.1.3 超聲內(nèi)窺鏡在臨床應(yīng)用上的優(yōu)點(diǎn)9-10
• 1.1.4 超聲內(nèi)窺鏡的分類和發(fā)展概況10-12
• 1.2 研制內(nèi)窺鏡超聲成像系統(tǒng)的目的及意義12-15
• 1.2.1 超聲探頭設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)及目標(biāo)13-14
• 1.2.2 實(shí)時(shí)數(shù)字掃描變換的目的及意義14
• 1.2.3 國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)14-15
• 1.3 論文的主要工作15-16
• 第二章 內(nèi)窺鏡超聲成像的原理與方法16-27
• 2.1 超聲成像聲學(xué)、電學(xué)原理16-24
• 2.1.1 超聲成像的物理基礎(chǔ)16-22
• 2.1.2 換能器電氣模型22
• 2.1.3 B型超聲成像原理22-23
• 2.1.4 內(nèi)窺鏡超聲成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2 圖像數(shù)字掃描變換的一般原理24-26
• 2.3 本章小結(jié)26-27
• 第三章 超聲探頭設(shè)計(jì)27-37
• 3.1 超聲探頭總體方案27-29
• 3.2 超聲換能器設(shè)計(jì)29-36
• 3.2.1 高頻超聲換能器等效模型分析29-31
• 3.2.2 換能器材料的選擇31
• 3.2.3 換能器的結(jié)構(gòu)形式31-34
• 3.2.4 醫(yī)用內(nèi)窺鏡超聲成像性能參數(shù)34-36
• 3.3 本章小結(jié)36-37
• 第四章 數(shù)字掃描變換實(shí)時(shí)算法實(shí)現(xiàn)與仿真37-60
• 4.1 實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)37-40
• 4.2 數(shù)字掃描變換器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)40-42
• 4.3 實(shí)時(shí)數(shù)字坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)算法實(shí)現(xiàn)42-45
• 4.3.1 實(shí)時(shí)數(shù)字坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)算法設(shè)計(jì)42-44
• 4.3.2 Verilog HDL語言和Quartus II 編譯仿真工具44-45
• 4.4 圖像漏點(diǎn)插值45-48
• 4.5 基于MATLAB環(huán)境的圖像處理仿真48-54
• 4.5.1 MATLAB簡介48-49
• 4.5.2 仿真結(jié)果及比較分析49-52
• 4.5.3 硬件實(shí)時(shí)處理算法的軟件仿真52-53
• 4.5.4 基于Quartus II的硬件算法實(shí)時(shí)性仿真53-54
• 4.6 誤差來源與精度分析54-59
• 4.6.1 坐標(biāo)變換精度驗(yàn)證55-56
• 4.6.2 漏點(diǎn)插值精度驗(yàn)證與誤差分析56-59
• 4.7 本章小結(jié)59-60
• 第五章 結(jié)論與展望60-62
• 參考文獻(xiàn)62-64
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表及錄用的學(xué)術(shù)論文64-65
• 致 謝65

【引證文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 楊磊;郁道銀;陳曉冬;肖哲;;醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡高速成像系統(tǒng)的USB2.0接口設(shè)計(jì)[J];傳感技術(shù)學(xué)報(bào);2006年03期

2 譚震威;鄭旭生;羅繼裕;;醫(yī)學(xué)超聲圖像數(shù)字變換方法的硬件實(shí)現(xiàn)[J];科技風(fēng);2011年05期

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 徐玲芳;1-3型PZT5/epoxy resin壓電復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)與性能研究[D];武漢理工大學(xué);2006年

2 李明;內(nèi)窺超聲合成孔徑成像技術(shù)的研究[D];天津大學(xué);2012年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張香林;超聲成像中編碼激勵(lì)方法的研究[D];吉林大學(xué);2011年

2 耿潔;醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡微型超聲探頭的設(shè)計(jì)研究[D];陜西師范大學(xué);2011年

3 鮑靜;醫(yī)學(xué)超聲成像系統(tǒng)的編碼激勵(lì)技術(shù)研究[D];天津大學(xué);2007年

  本文關(guān)鍵詞：醫(yī)用超聲內(nèi)窺鏡探頭設(shè)計(jì)及實(shí)時(shí)圖像數(shù)字掃描變換的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：273865