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东南大学
硕士学位论文
基于FPGA的数字波束形成系统的研究
姓名:张晓辉
申请学位级别:硕士
专业:信号与信息处理
指导教师:郭学雷
20090101
摘要基于的数字波束形成系统的研究硕士研究生张晓辉导师郭学雷东南大学信息科学与工程学院医学四大影像技术。随着现代半导体技术和计算机技术的飞速发展,数字化成为超声系统发展的必波束形成器的性能直接决定着成像质量的好坏。传统的波束形成器采用模拟延迟线和选择器来实现医学超声成像具有安全、无创、诊断及时,相对便携等优点,在临床中得到广泛应用。与瓹线计算机体层摄影术Ⅺ舜殴舱癯上、放射性核素成像黄鸨还衔O执然趋势。‘在数字化超声系统中,波束形成器是整个超声成像系统的核心部分,主要负责发射脉冲与接收回波。发射脉冲的长度决定了图像的轴向分辨力,超声波束的宽度决定了图像的横向分辨力,因此延时,其缺点是聚焦偏转控制电路非常复杂、庞大,且模拟器件的固有特性,如插入损耗、阻抗不匹配、噪声大、稳定性差等,也会大大降低实际系统的性能。本文首先在前期上窭砺刍『头抡娴那疤嵯拢岷夏壳肮惴河τ玫腇际酰允化那岸讼低车氖迪纸辛顺醪椒治觯杓屏饲岸讼低车氖迪纸峁埂=幼哦圆ㄊ纬傻脑斫行分析和研究,分析常见的两种波束形成器的结构:非均匀采样波束形成器和均匀采样波束形成器。设计基于的数字波束形成器的均匀采样的实现结构,保证最大采样速率的前提下,大大减少对存储容量的需求,简化系统且易于实现。完成数字化前端的其他关键模块:动态滤波器、数字化正交检波器,⒍允顾醯鹊脑矸治龊虵迪址椒ǖ南晗覆觥T赒软件上的仿真结果表明,采用进行数字化纳杓撇唤隹梢越档拖低车某杀居敫丛佣龋姨岣吡系统的精度。由于时间和条件的限制,发射前端模块的分析只仅限于理论分析和设计,没有结合探头进行具体实现,无法获得实际的发射波形。因此波束形成器的实际仿真,动态滤波器和低通滤波器参数的设定尚无法具体开展,以及最终的各个模块的下板调试也有待后续工作来完成。关键词:波束形成,动态聚焦,正交检波,,允顾酰瞬ā
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研究生签名:哗导师签名日期:型墨:东南大学学位论文独创性声明东南大学学位论文使用授权声明件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外,允许论文被查阅和借阅,可以公布以电子信息形式刊登畚牡娜ú磕谌莼蛑小⒂⑽恼R5炔糠帜谌荨B畚牡墓ú包括以电子信息形式刊登谌ǘ洗笱а芯可喊炖怼日期:
拖允疽幌允镜氖腔夭ㄐ藕诺陌绶,横坐标代表超声的传播时间,即探拖允疽幌允镜氖侨颂遄橹峁沟牧轿馄释迹捎昧炼蔿调制方式来显示回脚,湎呒扑第一章绪论结构的探查更为有效,通常称之为超声心电图舘医学超声成像概述伊踟拖允尽!O允镜氖侨颂遄橹谝晃占淅锏脑硕旒垂直轴迹鞘奔水平轴臧部乒就瞥隽酥泄谝惶–系统型彩色血流成像仪,也称彩色多普勒像系统的帧率约为帧/秒,这对运动器官的实时诊断存在不利的影响;分辨率不够高,超声成像是从大量背景噪声中提取有用的信息,图像受噪声干扰严重,因此成像质量不是很好,有待进一步超声是超过正常入耳能听到的声波,频率在Ⅺ以上。超声波成像,也称超声扫描或超声波扫描术,是一项广泛应用的诊断技术,它利用超声的物理特性和人体器官组织声学性质上的差异,以波形、曲线或图像的形式实时显示人体内部组织的动态解剖结构图3上裆璞赴雌涔ぷ髟理来分,主要有以下三类纠:龀寤夭ǚāU锒闲畔⒉诔颂遄橹缑娴姆瓷浜蜕⑸浜蟮男藕徘咳酰馐悄壳笆用面最广的一类诊断设备。这类设备又可按其显示方式分为汀型和腿帧测目标的深度;纵坐标代表回波的幅度,即探测目标的响应强度。根据回波的分布、包络的宽度及幅度的大小,可以测定病灶在人体组织中的深度、病灶的大小、脏器的厚度等,在某种程度上可推测病灶的物理性质倚浴⑹抵市浴⒑。波信号的强弱,其灰阶代表着人体组织结构的反射或散射系数的变化。的函数。屯枷穸栽硕鞴俚难芯浚缧脑唷⑻バ募岸鲅9艿牟ǘ乇鹩杏茫绕涠孕脑嘣硕蚧厣牡缤嗥绽辗āU锒闲畔⒉诔硕诺娜颂遄橹缑婧脱A飨赴瓷浜蜕⑸涞某号的频移,