数字超声成像原理和架构体系设计

目录前言第1章 绪论 11.1 超声成像的背景与意义 11.2 超声成像方法的现状 11.3 波束形成技术 4参考文献 5第2章 数字超声的基础理论与成像原理 62.1 数字B型超声成像系统原理 62.2 超声成像基础理论 72.2.1 超声波产生与接收原理 72.2.2 超声波信号的特性 72.2.3 超声波的反射、折射和散射 92.2.4 超声波的衰减 102.2.5 超声波声场特性 112.3 高速采样的AD转换 122.4 时间增益控制 132.5 超声成像质量的评价标准 142.5.1 轴向分辨率 142.5.2 横向分辨率 142.5.3 对比度 142.5.4 时间分辨率 152.5.5 动态范围 15参考文献 15第3章 数字超声硬件系统的设计与研究 173.1 数字B型超声系统的原理 173.2 超声发射电路 183.3 超声扫描线的生成 193.3.1 超声扫查的原理 193.3.2 间隔扫查方法 203.3.3 收发交叉扫查方法 203.3.4 收发间隔交叉扫查方法 223.3.5 飞越扫查方法 223.4 发射阵列开关 233.4.1 发射阵列 233.4.2 超声发射信号的整序网络 243.4.3 超声发射信号的产生 283.5 TR接收电路 303.6 时间增益控制电路 323.6.1 时间增益控制原理 323.6.2 时间增益控制电路的设计 333.7 高速AD转换 363.8 接收整序网络 37参考文献 42第4章 敢字波束舍成技术 434.1 延时叠加被束形成 434.2 聚焦技术 444.2.1 聚焦技术的实现过程 454.2.2 声场分布的计算 464.2.3 凸阵探头的仿真 474.2.4 超声圄像的仿真 504.3 动态聚焦的工程实现方法 514.4 非均匀采样法动态聚焦 554.5 均匀采样内插法动态聚焦 594.5.1 聚焦延时参数实时修正的产生方法 594.5.2 聚焦延时参数的压缩存储与实时生成方法 624.5.3 逐点聚焦算法的FPGA实现 674.5.4 改进聚焦算法的性能分析与讨论 694.6 数字多波柬逐点聚焦技术 704.7 幅度变迹技术 744.7.1 单一幅度变迹 744.7.2 分段动态变迹技术的研究 774.7.3 动态幅度变迹技术的实现方法 824.8 动态孔径技术 834.8.1 动态孔径的优点 844.8.2 动态孔径的原理及实现算法 854.8.3 仿真成像 874.9 动态孔径与动态聚焦延时参数的融合设计 904.9.1 聚焦延时的计算904.9.2 动态孔径控制方法 914.9.3 融合动态孔径聚焦延时参数的压缩 914.9.4 Geabr0实验数据集成像 95参考文献 95第5章 超声回渡信号的处理技术 975.1 动态滤波技术 975.1.1 数字滤披器985.1.2 动态滤波器设计 995.1.3 动态滤披棒的FPGA 实现 1015.2 包络检测技术 1045.3 对数压缩技术 108参考文献 109第6章 超声的数字图像处理技术 1106.1 数字扫描变换技术 1106.1.1 坐标变换 11 1116.1.2 线性插值 1116.2 图像的帧相关 112参考文献 114第7章 基于虚拟阵元的超声成像双黯焦波束合成 1157.1 基于虚拟阵元的双聚焦波束合成方法 1157.2 披束合成器BF1的延迟参数计算 1177.3 被束合成器BF2的延迟参数计算 1187.4 仿真结果及讨论 119参考文献 122第8章 自适应波束合成算法 1238.1 标准的*小方差波束合成算法 1238.2 稳健的自适应加权波束合成算法 1248.2.1 对角加载法 1248.2.2 空间平滑法 1258.2.3 特征空问法 1278.2.4 广义相干系数 1288.3 *小方差波束合成与基于*小方差相干系数融合的超声成像方法 1298.4 基于特征壁间的前后向*小方差波束合成 1308.5 仿真结果及讨论 1318.5.1 传统延时叠加成像 1318.5.2 *小方差波束合成与基于*小方差相干系数融合的成像 1348.5.3 基于特征空间的前后向*小方差披束合成的成像 138参考文献 142第9章 Chirp码与自适应加权融合的鲁棒双翼焦超声波束合成 1439.1 Chirp编码信号 1439.2 匹配滤波器与脉冲压缩 1449.3 基于Chirp码与自适应加权的鲁棒超声双聚焦波束合成 1469.4 仿真结果及讨论 147参考文献 151第10章 数字超声系统设计中的若干问题与解决方法 15210.1 控制策略与***的问题 15210.1.1 分时复用的四波柬控制策略 15310.1.2 数据码流的降频处理问题 15610.2 超声硬件系统设计的噪声问题 15910.2.1 超声硬件拓扑结构布局问题 15910.2.2 超声电路的元器件参数选择问题 16010.2.3 超声电路中的电源波动引人噪声问题 16210.2.4 超声电路中信号传输阻抗匹配问题 16310.2.5 超声电路中的信号串扰问题 16710.2.6 超声回波信号的屏蔽问题 16910.2.7 超声电路中的信号隔离与共地问题 17210.3 高速AD转换器的时钟设计 17610.3.1 AD转换器时钟的抖动问题 17710.3.2 抑制AD转换器时钟的抖动 17910.3.3 多路AD转换器同步时钟的设计 18010.4 高速LVDS串行接口 18210.4.1 E5805的LVDS充数据连接 18310.4.2 LVDS数据线的皿配设计 18410.4.3 LVDS数据的串行接收 18510.4.4 LVDS数据的测试与分析 187参考文献 188第11章 超声弹性成像基本原理和成像关键方程 18911.1 弹性成像的形成背景 19011.1.1 超声弹性成像的原理和方法 19011.1.2 弹性固与声像图的区别 19111.1.3 与超声弹性图质量有关的重要参数及理论方面的进展 19111.1.4 算法方面的进展 19311.2 弹性波与物质相互作用及超声弹性成像的物理基础 19511.2.1 弹性披在生物组织中传播的物理方程 19711.2.2 披动方程的导出 19811.2.3 非齐次波动方程的Fredhohn 解 20211.2.4 声波与生物组织相互作用 203参考文献 206第口章声波与声子晶体 20712.1 背景 20712.2 声子晶体 20712.2.1 声子晶体的带隙形成机制 20812.2.2 声子晶体的研究方法 20912.2.3 声子晶体的缺陆态 21012.2.4 声子晶体的应用 21112.3 转移矩阵方法与一维声子晶体的带结构 21212.3.1 运动方程 21212.3.2 转移矩阵方法 21312.4 折射率呈余弦变化的一维光子晶体带结构 21612.4.1 弹性波波动方程 21612.4.2 电磁波动方程 218参考文献 219第13章 弹性波在介质中的传播成像及Nα法正则参戴的选择 22113.1 弹性波 22113.2 Fredholm方程的离散化 22113.3 逆散射成像中的正则化方法 22313.3.1 Tikhonov方法 22313.3.2 截断奇异值方法 22413.3.3 L-*线法 22513.4 Burg谱估计与K-S检验 22513.5 求正则参数的归一化累积频谱Burg法 228参考文献 231第14章 NCB正则化Lanczos超声反卷积大规模逆成像 23214.1 超声解卷面临的问题 23214.2 Lanczos-NCB混合法解卷 23314.2.1 卷积问题的离散化 23314.2.2 Lanczos混合法求解大规模逆问题 23514.2.3 正则NCB方法 23514.3 算法实现与模拟 236参考文献 237第15章 基于光流的超声心动圄心肌运动与变形分析 23815.1 光流的基本概念 23915.1.1 光流 23915.1.2 运动场与光流 24015.1.3 光流的梯度约束方程 24115.1.4 孔径问题 24215.2 光流法 24315.3 不同模型光滑项选择 24815.4 中值公式 25015.4.1 以TV模型为基础的中值公式计算 25015.4.2 图像离散的中值公式计算 25215.5 **Horn-Schunck鲁棒性p函数光流估计 25515.6 离散中值滤波高阶TV模型的计算 25615.6.1 P函数光流估计的全变差中值滤披离散方程 25615.6.2 阶梯效应的消除 25715.6.3 改进的p函数光流估计与中值公式的刮算 25915.6.4 对高阶项模型的改进方式 26115.7 实验结论与数值计算 262参考文献 269