基于FPGA的超声相控阵一维线阵多焦点系统的设计与实现.docx

基于FPGA的超声相控阵一维线阵多焦点系统的设计与实现
基于FPGA的超声相控阵一维线阵多焦点系统的设计与实现
摘要：随着超声诊断技术的发展，相控阵超声成像已成为临床医学中常用的诊断手段之一。为了提高超声成像的分辨率和对深部组织的探测能力，本文设计并实现了一种基于FPGA的超声相控阵一维线阵多焦点系统。该系统能够根据不同深度的组织结构，实现自动切换多焦点的功能，并通过FPGA来实现实时数据处理与图像显示。实验结果表明，该系统能够有效地提高超声成像的质量和分辨率。
关键词：超声相控阵、FPGA、一维线阵、多焦点、实时数据处理
1.引言
超声相控阵成像是一种利用超声波在组织中的传播和反射特性来获得图像的成像方法。与传统的超声成像方法相比，相控阵技术具有成像速度快、分辨率高、多功能等优势，因此在医学影像领域得到了广泛的应用。本文旨在设计并实现一种基于FPGA的超声相控阵一维线阵多焦点系统，以提高超声成像的分辨率和对深部组织的探测能力。
2.系统设计
本文设计的超声相控阵一维线阵多焦点系统主要由超声发射端、超声接收端、FPGA和图像显示端组成。其中，超声发射端负责发射超声波，超声接收端负责接收回波信号，FPGA负责实时数据处理，图像显示端负责显示成像结果。
2.1超声发射端
超声发射端由超声发射器、发射控制电路和通道选择电路组成。超声发射器负责产生超声波，并通过发射控制电路控制发射的时间和幅度。通道选择电路用于选择相应的发射通道，以实现多焦点的功能。
2.2超声接收端
超声接收端由一维线阵传感器、放大电路、滤波电路和ADC模块组成。一维线阵传感器负责接收回波信号，并将其转换为电信号。放大电路负责放大接收到的信号，滤波电路用于滤除噪声信号。ADC模块将模拟信号转化为数字信号，传送给FPGA进行后续处理。
2.3FPGA
FPGA是本系统的核心部件，负责实时数据处理与多焦点功能的实现。FPGA通过对接收到的数字信号进行时域和频域处理，以提取出有效的数据信息。在实现多焦点功能时，FPGA根据不同深度的组织结构，自动切换不同的发射通道和接收通道。
2.4图像显示端
图像显示端由图像处理和图像显示两部分组成。图像处理部分负责对FPGA处理后的数据进行图像重建和增强处理，生成最终的超声图像。图像显示部分将处理后的图像显示在屏幕上，供医生进行观察和分析。
3.实验与结果
本实验选取了一种典型的医学模型进行测试，以验证系统的性能和效果。测试结果显示，相比传统的超声成像方法，本系统在图像质量和分辨率上均有明显的提高。通过多焦点的功能，不同深度的组织结构可以得到清晰的成像。
4.结论
本文设计并实现了一种基于FPGA的超声相控阵一维线阵多焦点系统，通过实验验证了系统在提高超声成像质量和分辨率方面的有效性。该系统具有实时性强、图像质量高等优点，可以满足临床医学对超声成像的要求。
参考文献：
[1]YuanY,YangWR,QianMP,etal.DesignandrealizationoftheB-modeandcolorDopplersystembasedonFPGA[J].JournalofMedicalImaging&HealthInformatics,2014,4(4):536-540.
[2]HuangMH,LiuGN,YangY.FPGA-basedultrasonicphasedarrayimagingsystem[J].ProcediaEngineering,2014,77:282-285.