本文選題：FPGA + 全數(shù)字超聲診斷儀　； 參考：《華中科技大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：近年來計(jì)算機(jī)數(shù)字技術(shù)和集成電路的不斷發(fā)展，促使全數(shù)字化超聲診斷儀的進(jìn)一步改進(jìn)和完善。在硬件FPGA環(huán)境下對全數(shù)字超聲診斷儀的內(nèi)部核心算法進(jìn)一步改進(jìn)，旨在從本質(zhì)上為醫(yī)學(xué)超聲診斷提供更好質(zhì)量的超聲成像，同時(shí)也為研究三維超聲醫(yī)學(xué)奠定基礎(chǔ)。 本文在簡單介紹了全數(shù)字超聲診斷儀的基本框架之后，首先基于超聲信號衰減隨掃描深度增加而增加這一原理，設(shè)計(jì)了符合要求的隨著掃描深度增加中心頻率下移的數(shù)字動(dòng)態(tài)濾波器；針對FPGA環(huán)境下實(shí)現(xiàn)平方和開方運(yùn)算帶來的誤差和運(yùn)算復(fù)雜度的問題，將數(shù)字正交檢波后的幅度提取和對數(shù)壓縮相結(jié)合，省去了開方運(yùn)算，減少了對數(shù)壓縮消耗的資源。對每個(gè)單通道數(shù)據(jù)進(jìn)行下采樣，從而得到每個(gè)單通道數(shù)字RF回波信號的8位數(shù)據(jù)。接著重點(diǎn)介紹了數(shù)字掃描轉(zhuǎn)換(DSC)模塊里面的CORDIC坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和二維線性插值算法，對DSC中CORDIC坐標(biāo)轉(zhuǎn)換算法的精確度進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計(jì)了顯示平面、圖像有效顯示區(qū)域的坐標(biāo)產(chǎn)生模塊和節(jié)省資源的圖像象素存儲方式,實(shí)現(xiàn)了從一維RF回波信號到二維數(shù)字扇型掃描圖像的成像過程,同時(shí)，對本設(shè)計(jì)FPGA得到的結(jié)果和MATLAB下獨(dú)立產(chǎn)生的參考圖像通過直觀的殘差圖和客觀評價(jià)參數(shù)SSIM(結(jié)構(gòu)相似度)、PSNR(峰值信噪比)進(jìn)行對比評價(jià)，驗(yàn)證了本設(shè)計(jì)的正確性和可行性。最后，對整個(gè)工作進(jìn)行了總結(jié)，以及對本設(shè)計(jì)中存在的一些不足提出后期工作展望。
[Abstract]:In recent years, the continuous development of computer digital technology and integrated circuit, promote the further improvement and improvement of all digital ultrasonic diagnostic instrument. In the hardware FPGA environment, the internal core algorithm of all-digital ultrasonic diagnostic instrument is further improved, in order to provide better ultrasound imaging for medical ultrasonic diagnosis in essence, and also lay a foundation for the study of three-dimensional ultrasound medicine. After a brief introduction of the basic framework of the full digital ultrasonic diagnostic instrument, this paper firstly bases on the principle that the attenuation of ultrasonic signal increases with the depth of scanning. A digital dynamic filter with decreasing center frequency with increasing scanning depth is designed, and the error and computational complexity caused by square sum square operation in FPGA environment are analyzed. The amplitude extraction after digital orthogonal detection is combined with logarithmic compression, which saves the square operation and reduces the consumption of logarithmic compression. The 8 bit data of each single channel digital RF echo signal is obtained by downsampling each single channel data. Secondly, the Cordic coordinate conversion and two-dimensional linear interpolation algorithm in DSC module are introduced. The accuracy of Cordic coordinate conversion algorithm in DSC is improved, and the display plane is designed. The coordinate generation module of the effective display area and the saving of image pixel storage method are used to realize the imaging process from one dimension RF echo signal to two dimensional digital fan scan image, at the same time, The results obtained from FPGA and the reference images generated independently under MATLAB are compared and evaluated by visual residuals and objective evaluation parameters (SSIM) and PSNR (peak signal-to-noise ratio), which verify the correctness and feasibility of the design. Finally, the whole work is summarized, and some shortcomings in this design are discussed.
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：R445.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2074450