利用回波相干性的医学超声成像相位畸变校正方法

为了提高相位畸变条件下的医学超声成像的横向分辨率和对比度,提出了一种利用回波信号相干性的校正方法。首先给出平均相干系数的概念,并将其作为相位误差校正的度量,然后通过最大化平均相干系数逐步校正各个通道的延时误差,最后再利用经过校正的数据计算出一组新的相干系数并对回波信号进行加权优化,从而得到最终用于成像的数据。对点散射目标及斑散射目标的仿真结果分别显示,利用所提出的方法横向分辨率提高了约0.24 mm,对比度提高了约18 dB,且要优于邻近阵元互相关方法和相干系数直接加权的处理方法。利用回波相干性的相位畸变校正方法结合了相位误差校正和加权处理的优点,可以有效地改善医学超声成像的质量。     

便携式数字B超收发电路的设计与实现

本文通过不同方案对比,综合权衡信号质量、功耗、面积和成本等因素,提出并实现了一种数字化便携式B超的收发电路设计。在总体结构的基础上,重点分析、介绍了高压开关、收发隔离选通和控制逻辑部分的设计方案,并给出了初步测试和实验结果。设计及测试结果表明设计的便携式B超前端收发电路具有体积小、结构简单、通道一致性好等优点,具有较高的信号质量及较低的信号失真度,并保持较低的功耗,能够实现编码发射;达到了设计目标。     

压缩感知在合成发射孔径医学超声成像中的应用

为了解决合成发射孔径技术在医学超声成像实现中面临的数据量大及接收通道多的问题,提出一种超声成像系统频率域稀疏性模型的压缩感知成像算法。首先对超声系统频率域稀疏性模型进行了验证;然后根据稀疏性模型利用压缩感知理论对回波信号进行压缩采样,并使用最优化方法完成回波信号重建;最终通过合成发射孔径技术完成超声成像。针对医学成像中常用的点目标及模拟胎儿目标进行成像仿真实验,对重建图像在均方误差、分辨率及成像质量等方面与常规成像结果对比分析。实验结果表明在保证成像质量的同时,仅使用30%原始数据量及50%总接收通道数目可完成成像;频率域稀疏性模型的压缩感知成像算法可以大幅度减少合成发射孔径成像所需数据量及接收通道数,极大地降低了系统复杂度。     

一种用于超声成像的零相位滤波后处理方法*

针对超声成像中基于有限脉冲响应滤波器的零相位滤波处理效率低难以满足实时性要求高的系统需求的问题,提出采用无限冲激响应滤波器实现零相位滤波后处理的方法。首先,分别设计幅频特性相似的有限脉冲响应滤波器和无限冲激响应滤波器作为零相位滤波器的基础滤波器;然后,针对超声相控阵系统采集的超声波回波射频信号,采用两种不同的零相位滤波方法进行处理,对比分析二者的性能、成像效果和效率。结果表明,实现幅频特性近似的零相位滤波,无限冲激响应滤波器具有更低的阶数,可以达到前者的1/4,算法的运算量更低,仅约为前者的1/2。当无限冲激响应滤波器采用直接形式实现时,效率更高,系统的实时性更好。     

最小均方误差解调算法在彩色超声血流成像中的研究

研究了最小均方误差正交解调算法在超声血流成像中的应用。首先由设计的期望信号与接收信号在最小均方误差原则下得到其迭代解调形式,获得回波信号同相分量和正交分量,然后由得到的正交解调信号通过自相关的方法对血流流速进行估计。解调算法的仿真结果表明,对高斯噪声信噪比为0.5~10 dB的正弦波调制信号,解调输出平均信噪比与Hilbert变换法和I/Q解调法相比分别提高了15 dB和4 dB;血流成像的仿真结果表明,在流速估计性能相当的情况下,解调的乘法运算量仅分别为上述对比方法的18%和9%。因此在超声血流成像中应用最小均方误差正交解调算法,对于提高估计性能和降低运算量都有一定意义。     

楔块中脉冲声场及相控阵成像自检研究

相控阵横波检测必须在换能器前方加上楔块,对于楔块中的声场进行研究具有重要意义。本文通过数值计算和物理实验研究了超声相控阵楔块中的脉冲声场,分析并解释了超声相控阵系统自检成像过程中各种波形的产生机理和转换过程。首先从固体中超声传播理论出发,采用时域有限差分方法对相控阵楔块中各阵元独立发射条件下的脉冲声场进行仿真计算,给出了超声脉冲在楔块中的传播过程;然后开展了对应边界条件下相控阵楔块的B模式成像实验。数值模拟和物理实验的结果基本一致。本文的研究初步展示了楔块中的脉冲声场,其结果可为超声相控阵系统自检和楔块设计提供参考。     

最小方差波束形成与广义相干系数融合的医学超声成像方法

为了在医学超声成像过程中提高分辨率并修正由生物组织的声速不均匀性引入的聚焦误差,提出了将最小波束形成与广义相干系数融合的高分辨率成像方法.首先对阵元数据进行延时聚焦处理,得到了聚焦后的多通道数据;然后对多通道数据进行最小方差波束形成,同时把阵元数据变换到波束域,计算广义相干系数;最后利用广义相干系数加权最小波束形成的结...     

渐进式频率-波数域全聚焦超声成像

为了提高全聚焦超声成像的质量和速度,提出了渐进式频率波数域全聚焦超声成像方法（GTFM-FW）。首先通过逐次激励超声相控阵各阵元并全孔径采集回波,得到全矩阵数据;然后通过傅里叶变换将全矩阵数据中的一组或多组对角线数据变换到频率波数域,对各组对角线数据的变换结果进行对齐并叠加;最后利用Stolt变换和二维逆傅里叶变换得到全聚焦成像结果。为了验证算法的有效性,对仿真点目标以及试块进行了详细成像实验。结果表明:本文方法可以通过改变全矩阵数据的使用量来实现成像分辨率与旁瓣干扰间的折中。并且由于采用频率波数域处理,在成像分辨率优于传统全聚焦成像算法的情况下,运算量大大降低。      

一种简单高精度超声液位计系统的设计与实现

介绍了超声时延法测距的基本原理,设计并实现了一种基于DSP的超声液位计系统,改进国内同类产品精度和稳定度偏低的问题。利用选用的AD、DSP芯片特点,给出了一种简单高效率的超声换能器驱动电路和回波采集放大电路的实现方案;使用通用16位定点DSP芯片TMS320VC5502,实现测距算法,增强了后端数字信号处理能力;使用收发一体窄带超声换能器发射和接收超声信号,其中心频率20kHz,3dB带宽1kHz。实验结果表明,本系统测量范围为0.5～18m,测量精度可达到测量距离的0.5%。