一种基于FPGA实现的高帧率超声全聚焦成像系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110927254A(43)申请公布日2020.03.27(21)申请号201911278285.4(22)申请日2019.12.11(71)申请人广州多浦乐电子科技股份有限公司地址510000广东省广州市广州经济技术开发区开创大道1501号2栋一楼(72)发明人蔡庆生李振宁骆琦韩淞(74)专利代理机构广州三环专利商标代理有限公司44202代理人郭浩辉麦小婵(51)Int.Cl.G01N29/06(2006.01)G01N29/44(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图3页(54)发明名称一种基于FPGA实现的高帧率超声全聚焦成像系统(57)摘要本发明提供了一种基于FPGA实现的高帧率超声全聚焦成像系统，包括帧同步产生和控制模块、多阵元激发模块、超声信号采样模块、多组有效超声信号存储模块、全聚焦声程接收模块、全聚集声程存取模块、多组声程生成模块、数据处理控制模块、多组超声信号叠加模块和图像处理模块。本发明通过改进全聚焦技术的算法架构和优化工作流程，提高成像帧率，实现等同条件下的高帧率的超声波全聚焦成像，从而满足市场对工业超声检测的高帧率分辨率实时检测需求。CN110927254ACN110927254A权利要求书1/1页1.一种基于FPGA实现的高帧率超声全聚焦成像系统，其特征在于，包括：帧同步产生和控制模块，用于根据预设的脉冲激发周期和预设的阵元激发周期，产生各帧的帧同步信号；多阵元激发模块，用于产生脉冲激发信号，依次激发各个阵元工作，并在每次激发时产生脉宽固定的脉冲信号；其中，在每个脉冲激发周期内，所述多阵元激发模块进行激发的阵元数大于或等于2；超声信号采样模块，用于根据接收到的脉冲信号回波信号转换成数字信号，并根据预设的检测深度范围，在各个阵元被激发时分别产生对应的有效超声指示信号；多组有效超声信号存储模块，用于根据所述数字信号和所述有效超声指示信号，将采集到的若干组有效超声信号进行分别存储；全聚焦声程接收模块，用于接收上位机根据预设的成像焦点数分辨率以及检测物体的特征信息产生的声程数据；全聚集声程存取模块，用于将所述声程数据中的单向声程进行存储；其中，所述声程数据中的单向声程为发射声程或接收声程；多组声程生成模块，用于根据所述全聚集声程存取模块输入的各个单向声程，依次转换为各个阵元接收时的实际声程；其中，所述实际声程为所述单向声程的两倍；数据处理控制模块，用于在每个所述脉冲激发周期中，控制多组超声信号叠加模块进行当前脉冲激发周期的工作；并用于控制所述全聚焦声程存取模块将当前脉冲激发周期的声程数据读出；并用于控制所述多组超声信号叠加模块进行上一脉冲激发周期的数据叠加处理；所述多组超声信号叠加模块，用于将所述多组有效超声信号存储模块输入的多组超声信号数据进行叠加；并用于将每一帧周期内各个脉冲激发周期的信号数据进行累加，得到各帧图像数据；图像处理模块，用于将所述各帧图像数据转换为灰度图像数据并输出。2.根据权利要求1所述的基于FPGA实现的高帧率超声全聚焦成像系统，其特征在于，所述数据处理控制模块，用于在每个所述脉冲激发周期中，控制多组超声信号叠加模块进行当前脉冲激发周期的工作；并用于控制所述全聚焦声程存取模块将当前脉冲激发周期的声程数据读出；并用于控制所述多组超声信号叠加模块进行上一脉冲激发周期的数据叠加处理，具体为：所述数据处理控制模块，在每个所述脉冲激发周期中，在当前激发周期的超声传播时间开始之前，用于控制所述多组超声信号叠加模块进行上一脉冲激发周期的数据叠加处理；在每个所述脉冲激发周期中，在当前激发周期的超声传播时间结束之后，用于控制所述多组超声信号叠加模块进行当前脉冲激发周期的工作，同时，控制所述全聚焦声程存取模块将当前脉冲激发周期的声程数据读出。3.根据权利要求1所述的基于FPGA实现的高帧率超声全聚焦成像系统，其特征在于，所述图像处理模块具体用于对所述各帧图像数据进行高通滤波处理以及图像平滑处理，转换为灰度图像数据并输出。2CN110927254A说明书1/8页一种基于FPGA实现的高帧率超声全聚焦成像系统技术领域[0001]本发明涉及超声检测技术领域，尤其是涉及一种基于FPGA实现的高帧率超声全聚焦成像系统。背景技术[0002]超声波相控阵检测技术是工业无损检测领域的一种常用方法，由于相控阵技术具有快速、准确和适应性强等优点，在实际的超声检测中应用很广泛。由于超声相控阵只能进行单点的实时聚焦，成像分辨率和准确度有限；近年来逐步被超声全聚焦技术所取代，超声波全聚焦技术是一种高级的超声波成像相控阵技术，通过采集被测区域内任意点的全矩阵回波数据并进行虚拟聚焦，能够克服相控阵技术的缺点。[0003]超声全聚焦成像技术先由Caroli