本文選題：高頻超聲　切入點(diǎn)：圖像處理　出處：《中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)》2015年05期 　論文類型：期刊論文

【摘要】：高頻超聲具有卓越的分辨能力,在臨床和醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究中都得到重要應(yīng)用。新的圖像和信號(hào)處理算法不斷被提出來,用于提高其成像質(zhì)量和獲取新的信息。為了實(shí)驗(yàn)這些算法,需要一個(gè)通過編程來改變功能的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),這個(gè)平臺(tái)必須能進(jìn)行高頻超聲掃描以采集圖像,具備足夠?qū)嶒?yàn)算法運(yùn)行的硬件資源,而且能提供方便的調(diào)試手段。針對(duì)上述應(yīng)用,提出一種基于FPGA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),用于研究10~50 MHz高頻超聲的圖像和信號(hào)處理的實(shí)時(shí)算法。該平臺(tái)具有與實(shí)驗(yàn)算法模塊相獨(dú)立的掃描控制器,可以保證在實(shí)驗(yàn)算法的調(diào)試過程中圖像采集和顯示均不受影響。系統(tǒng)以180 MHz的采樣率采集射頻信號(hào),以大規(guī)模FPGA及其外圍電路提供實(shí)驗(yàn)算法運(yùn)行的空間,并預(yù)置可配置的帶通濾波器、正交解調(diào)、降采樣、基帶信號(hào)幅度檢測(cè)和對(duì)數(shù)壓縮等處理模塊。還開發(fā)一個(gè)RAM觀測(cè)工具,專門用于讀取處理過程中存入片外RAM的圖像數(shù)據(jù),以檢驗(yàn)中間結(jié)果的正確性。采用10 MHz的超聲探頭,對(duì)志愿者眼球進(jìn)行在體掃描實(shí)驗(yàn),分別對(duì)平臺(tái)的數(shù)據(jù)采集、帶通濾波、幅度提取、對(duì)數(shù)壓縮等模塊進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明,帶通濾波處理能有效濾除射頻信號(hào)中的高頻、低頻噪聲,在處理時(shí)鐘選為50 MHz的條件下,對(duì)于每條探測(cè)深度為64 mm的掃描線,平臺(tái)從數(shù)據(jù)采集至IQ降采樣輸出完畢,總時(shí)間為85.34μs,而幅度檢測(cè)和對(duì)數(shù)壓縮算法在340 ns中就可以完成。該處理速度完全能夠滿足成像的實(shí)時(shí)性要求。
[Abstract]:High frequency ultrasound has excellent resolution, have important applications in clinical and basic medical research. A new algorithm of image and signal processing has been put out for improving the imaging quality and obtain new information. In order to test these algorithms need a programmed to change the function of the experimental platform, the platform must be able to high frequency ultrasound scan to capture images, have run enough experiment algorithm hardware resources, and can provide a convenient debugging method. According to the application, the paper proposes an experiment platform based on FPGA, for the study of 10~ 50 MHz high frequency ultrasound image and signal processing of the real-time algorithm. The platform has a scan controller module and the experimental algorithm. Independent, can guarantee the image acquisition and display debugging process in the experiment of the algorithm are not affected. The system at 180 MHz sampling rate with RF signal The size of FPGA and its peripheral circuit provides experimental algorithm running space, and can be preset configuration of the band-pass filter, quadrature demodulation, downsampling, baseband signal amplitude detection and log compression processing module. Also the development of a RAM observation tool, specifically for the reading process image data stored in a RAM, the right to the inspection of the intermediate results. The ultrasonic probe is 10 MHz, the volunteers in the eye scanning experiments respectively on data acquisition platform, band-pass filtering, amplitude extraction, logarithmic compression module was verified. The results show that the band-pass filter can effectively filter out the high frequency and low frequency noise, RF signal, processing the clock in for 50 MHz, for each scan line detection depth of 64 mm platform, from data acquisition to IQ down sampling output is completed, the total time is 85.34 s, while the number of amplitude detection and compression algorithm in 340 It can be done in NS. The processing speed can fully meet the real-time requirements of imaging.

【作者單位】： 上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院;
【基金】：上海市研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目(JWCXSL1302)
【分類號(hào)】：TP391.41;R445.1

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【共引文獻(xiàn)】

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【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1608893