發(fā)布時(shí)間：2017-09-02 02:42

  本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

  更多相關(guān)文章： 便攜式B型超聲診斷儀 成像系統(tǒng) DSTI-ULA FPGA EP2C5Q208C8

【摘要】： 便攜式B型超聲診斷儀具有無(wú)創(chuàng)傷、簡(jiǎn)便易行、相對(duì)價(jià)廉等優(yōu)勢(shì),在臨床中越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。它將超聲波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及生物醫(yī)學(xué)工程等技術(shù)融合在一起。開(kāi)展該課題的研究對(duì)提高臨床診斷能力和促進(jìn)我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 便攜式B型超聲診斷儀由人機(jī)交互系統(tǒng)、探頭、成像系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)構(gòu)成。其基本工作過(guò)程是:首先人機(jī)交互系統(tǒng)接收到用戶(hù)通過(guò)鍵盤(pán)或鼠標(biāo)發(fā)出的命令,然后成像系統(tǒng)根據(jù)命令控制探頭發(fā)射超聲波,并對(duì)回波信號(hào)處理、合成圖像,最后通過(guò)顯示系統(tǒng)完成圖像的顯示。 成像系統(tǒng)作為便攜式B型超聲診斷儀的核心對(duì)圖像質(zhì)量有決定性影響,但以前研制的便攜式B型超聲診斷儀的成像系統(tǒng)在三個(gè)方面存在不足:第一、采用的是單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī),控制精度不高,導(dǎo)致成像系統(tǒng)采樣不精確;第二、采用的數(shù)字掃描變換算法太粗糙,影響超聲圖像的分辨率;第三、它的CPU多采用的是51系列單片機(jī),測(cè)量速度太慢,同時(shí)也不便于系統(tǒng)升級(jí)和擴(kuò)展。 針對(duì)以上不足,提出了基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)解決方案,采用Altera公司的EP2C5Q208C8芯片實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分,使電機(jī)旋轉(zhuǎn)更勻速,提高了采樣精度;提出并采用DSTI-ULA算法(Uniform Ladder Algorithm based on Double Sample and TrilinearInterpotation)在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字掃描變換,提高了圖像分辨率;人機(jī)交互系統(tǒng)采用S3C2410-AL作為CPU,改善了測(cè)量速度和系統(tǒng)的擴(kuò)展性。 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)、制作,軟件的編寫(xiě)、調(diào)試,結(jié)果表明,本文所設(shè)計(jì)的便攜式B型超聲成像系統(tǒng)圖像分辨率高、測(cè)量速度快、體積小、操作方便。本文所設(shè)計(jì)的便攜式B型超聲診斷儀可在野外作業(yè)和搶險(xiǎn)(諸如地震、抗洪)中發(fā)揮作用,同時(shí)也可在鄉(xiāng)村診所中完成對(duì)相關(guān)疾病的診斷工作。
【關(guān)鍵詞】：便攜式B型超聲診斷儀 成像系統(tǒng) DSTI-ULA FPGA EP2C5Q208C8
【學(xué)位授予單位】：中南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類(lèi)號(hào)】：TH772
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 項(xiàng)目研究的背景及目的意義11-12
• 1.2 醫(yī)用超聲診斷儀在國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 全數(shù)字化超聲波診斷技術(shù)12
• 1.2.2 成像技術(shù)豐富化12-13
• 1.2.3 小型化13-14
• 1.3 醫(yī)用超聲診斷儀在國(guó)內(nèi)的發(fā)展現(xiàn)狀14
• 1.4 課題來(lái)源14-15
• 1.5 本文的研究方向及內(nèi)容15-16
• 1.6 本文的主要?jiǎng)?chuàng)新之處16
• 1.7 小結(jié)16-17
• 第二章 超聲成像原理及系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)17-24
• 2.1 引言17
• 2.2 超聲波的產(chǎn)生原理及相關(guān)物理量17-18
• 2.2.1 超聲波產(chǎn)生的原理17-18
• 2.2.2 超聲波的物理量18
• 2.3 超聲設(shè)備的診斷成像原理18-19
• 2.4 B型超聲診斷儀的性能指標(biāo)19-21
• 2.4.1 縱向分辯力19-20
• 2.4.2 橫向分辯力20
• 2.4.3 對(duì)比分辯力20
• 2.4.4 信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍20
• 2.4.5 工作頻率和帶寬20-21
• 2.5 B型超聲診斷儀的總體設(shè)計(jì)21-22
• 2.6 人機(jī)交互系統(tǒng)22-23
• 2.7 小結(jié)23-24
• 第三章 B型超聲成像系統(tǒng)模擬部分的設(shè)計(jì)24-36
• 3.1 引言24
• 3.2 模擬部分的結(jié)構(gòu)24
• 3.3 電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)24-26
• 3.3.1 電源的選擇原則24-25
• 3.3.2 電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)25-26
• 3.4 探頭26-27
• 3.5 發(fā)射電路27
• 3.6 接收預(yù)放電路27-29
• 3.6.1 接收隔離電路的設(shè)計(jì)27-28
• 3.6.2 預(yù)放電路的設(shè)計(jì)28-29
• 3.7 時(shí)間增益補(bǔ)償(TGC)29-30
• 3.8 對(duì)數(shù)放大器30-31
• 3.8.1 對(duì)數(shù)放大器的實(shí)現(xiàn)方法30-31
• 3.8.2 TL441型對(duì)數(shù)放大器31
• 3.9 動(dòng)態(tài)濾波31-33
• 3.10 檢波33
• 3.11 A/D采樣33-35
• 3.11.1 A/D選擇原則33-34
• 3.11.2 A/D采樣電路的設(shè)計(jì)34-35
• 3.12 小結(jié)35-36
• 第四章 數(shù)字掃描變換算法及FPGA36-54
• 4.1 引言36
• 4.2 數(shù)字掃描變?cè)?/span>36
• 4.3 扇形掃查B超儀的DSC算法36-40
• 4.3.1 NNIA算法37-38
• 4.3.2 R-Theta算法38-39
• 4.3.3 ULA算法39-40
• 4.4 DSTI-ULA算法40-46
• 4.4.1 DSTI-ULA算法原理40-42
• 4.4.2 DSTI-ULA算法中插值參數(shù)計(jì)算42-44
• 4.4.3 DSTI-ULA算法實(shí)現(xiàn)步驟44-46
• 4.4.4 DSTI-ULA算法的特點(diǎn)46
• 4.5 關(guān)于FPGA46-53
• 4.5.1 FPGA的結(jié)構(gòu)與工作原理47-48
• 4.5.2 FPGA開(kāi)發(fā)流程48-49
• 4.5.3 FPGA芯片的選取49-51
• 4.5.4 EDA工具的選取51
• 4.5.5 開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的選取51-53
• 4.6 小結(jié)53-54
• 第五章 B超成像數(shù)字系統(tǒng)在FPGA中的實(shí)現(xiàn)54-90
• 5.1 引言54
• 5.2 B超成像數(shù)字系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)54-55
• 5.3 通信及時(shí)序控制模塊55-59
• 5.3.2 FPGA與ARM9通信模塊57-59
• 5.4 數(shù)模接口59-63
• 5.4.1 步進(jìn)電機(jī)的控制及探頭的發(fā)射59-62
• 5.4.2 A/D采樣電路時(shí)序的控制62-63
• 5.4.3 FPGA控制的STC63
• 5.5 圖像前端處理63-67
• 5.5.1 平均頻率合成技術(shù)64-65
• 5.5.2 平均頻率合成技術(shù)在二次采樣中的應(yīng)用65-66
• 5.5.3 圖像的相關(guān)處理在FPGA中的實(shí)現(xiàn)66-67
• 5.6 圖像的緩存在FPGA內(nèi)的實(shí)現(xiàn)67-79
• 5.6.1 幀相關(guān)與存儲(chǔ)器讀寫(xiě)銜接模塊68
• 5.6.2 插值與存儲(chǔ)器讀寫(xiě)銜接模塊68-69
• 5.6.3 M模式與存儲(chǔ)器讀寫(xiě)銜接模塊69-71
• 5.6.4 存儲(chǔ)器讀寫(xiě)模塊71-74
• 5.6.5 有限狀態(tài)機(jī)在圖像緩存控制中的應(yīng)用74-79
• 5.7 圖像的后端處理79-81
• 5.7.1 圖像的插值80-81
• 5.7.2 三次采樣81
• 5.8 字符形成和測(cè)量81-83
• 5.9 顯示控制模塊83-89
• 5.9.1 圖像水平線性緩沖器84-86
• 5.9.2 字符水平線性緩沖器86
• 5.9.3 灰階條產(chǎn)生器86-87
• 5.9.4 LCD驅(qū)動(dòng)87-89
• 5.10 小結(jié)89-90
• 第六章 系統(tǒng)的調(diào)試90-96
• 6.1 引言90
• 6.2 模擬部分的調(diào)試90-91
• 6.3 FPGA的調(diào)試91-93
• 6.4 軟件的調(diào)試93-95
• 6.5小結(jié)95-96
• 第七章 總結(jié)與展望96-98
• 7.1 全文總結(jié)96-97
• 7.2 研究展望97-98
• 參考文獻(xiàn)98-102
• 致謝102-103
• 攻讀碩士學(xué)位期間主要的研究成果103

【引證文獻(xiàn)】

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 吳忠;基于NiosⅡ和FPGA的便攜式B超的交互系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];中南大學(xué);2011年

2 安然;基于AD9273的醫(yī)用全數(shù)字B超成像系統(tǒng)前端電路設(shè)計(jì)與研究[D];華中科技大學(xué);2011年

3 柳增運(yùn);基于水聽(tīng)器超聲聲場(chǎng)特性參數(shù)測(cè)量研究[D];北京化工大學(xué);2011年

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本文編號(hào)：775950