数字超声成像原理和架构体系设计

前言

第1章绪论

1.1超声成像的背景与意义

1.2超声成像方法的现状

1.3波束形成技术

参考文献

第2章数字超声的基础理论与成像原理

2.1数字8型超声成像系统原理

2.2超声成像基础理论

2.2.1超声波产生与接收原理

2.2.2超声波信号的特性

2.2.3超声波的反射、折射和散射

2.2.4超声波的衰减

2.2.5超声波声场特性

2.3高速采样的AD转换

2.4时问增益控制

2.5超声成像质量的评价标准

2.5.t轴向分辨率

2.5.2横向分辨率

2.5.3对比度

2.5.4时间分辨率

2.5.5动态范围

参考文献

第3章数字超声硬件系统的设计与研究

3.1数字8型超声系统的原理

3.2超声发射电路

3.3超声扫描线的生成

3.3.1超声扫查的原理

3.3.2间隔扫查方法

3.3.3收发交叉扫查方法

3.3.4收发间隔交叉扫查方法

3.3.5飞越扫查方法

3.4发射阵列开关

3.4.1发射阵列

3.4.2超声发射信号的整序网络

3.4.3超声发射信号的产生

3.5 TR接收电路

3.6时间增益控制电路

3.6.1时间增益控制原理

3.6.2时间增益控制电路的设计

3.7高速AD转换

3.8接收整序网络

参考文献

第4章数字波束合成技术

4.1延时叠加波束形成

4.2聚焦技术

4.2.1聚焦技术的实现过程

4.2.2声场分布的计算

4.2.3凸阵探头的仿真

4.2.4超声图像的仿真

4.3动态聚焦的工程实现方法

4.4非均匀采样法动态聚焦

4.5均匀采样内插法动态聚焦

4.5.1聚焦延时参数实时修正的产生方法

4.5.2聚焦延时参数的压缩存储与实时生成方法

4.5.3逐点聚焦算法的FPGA实现

4.5.4改进聚焦算法的性能分析与讨论

4.6数字多波束逐点聚焦技术

4.7幅度变迹技术

4.7.1单一幅度变迹

4.7.2分段动态变迹技术的研究

4.7.3动态幅度变迹技术的实现方法

4.8动态孔径技术

4.8.1动态孑L径的优点

4.8.2动态孔径的原理及实现算法

4.8.3仿真成像

4.9动态孔径与动态聚焦延时参数的融合设计

4.9.1聚焦延时的计算

4.9.2动态孔径控制方法

4.9.3融合动态孔径聚焦延时参数的压缩

4.9.4 Geabm实验数据集成像

参考文献

第5章超声回波信号的处理技术

5.1动态滤波技术

5.1.1数字滤波器

5.1.2动态滤波器设计

5.1.3动态滤波器的FPGA实现

5.2包络检测技术

5.3对数压缩技术

参考文献

第6章超声的数字图像处理技术

6.1数字扫描变换技术

6.1.1坐标变换

6.1.2线性插值

6.2图像的帧相关

参考文献

第7章基于虚拟阵元的超声成像双聚焦波束合成

7.1基于虚拟阵元的双聚焦波束合成方法

7.2波束合成器BF1的延迟参数计算

7.3波束合成器BF2的延迟参数计算

7.4仿真结果及讨论

参考文献

第8章 自适应波束合成算法

8.1标准的最小方差波束合成算法

8.2稳健的自适应加权波束合成算法

8.2.1对角加载法

8.2.2空间平滑法

8.2.3特征空间法

8.2.4广义相干系数

8.3最小方差波束合成与基于最小方差相干系数融合的超声成像方法

8.4基于特征空间的前后向最小方差波束合成

8.5仿真结果及讨论

8.5.1传统延时叠加成像

8.5.2最小方差波束合成与基于最小方差相干系数融合的成像

8.5.3基于特征空间的前后向最小方差波束合成的成像

参考文献

第9章Chirp码与自适应加权融合的鲁棒双聚焦超声波束合成

9.1 Chirp编码信号

9.2匹配滤波器与脉冲压缩

9.3基于Chirp码与自适应加权的鲁棒超声双聚焦波束合成

9.4仿真结果及讨论

参考文献

第l0章数字超声系统设计中的若干问题与解决方法

10.1控制策略与性价比的问题

10.1.1分时复用的四波束控制策略

10.1.2数据码流的降频处理问题

10.2超声硬件系统设计的噪声问题

10.2.1超声硬件拓扑结构布局问题

10.2.2超声电路的元器件参数选择问题

10.2.3超声电路中的电源波动引入噪声问题

10.2.4超声电路中信号传输阻抗匹配问题

10.2.5超声电路中的信号串扰问题

10.2.6超声回波信号的屏蔽问题

10.2.7超声电路中的信号隔离与共地问题

10.3高速AD转换器的时钟设计

10.3.1 AD转换器时钟的抖动问题

10.3.2抑制Al）转换器时钟的抖动

10.3.3多路AD转换器同步时钟的设计

10.4高速LVDS串行接口

10.4.1 AFE5805的I.VDS数据连接

10.4.2 1.VDS数据线的匹配设计

10.4.3 LVDS数据的串行接收

10.4.4 LVDS数据的测试与分析

参考文献

第11章超声弹性成像基本原理和成像关键方程

第12章声波与声子晶体

第13章弹性波在介质中的传播成像及NCB法正则参数的选择

第14章NCB正则化Lanczos超声反卷积大规模逆成像

第15章基于光流的超声心动图心肌运动与变形分析

《数字超声成像原理和架构体系设计》在作者多年对数字超声成像技术较为全面的研究基础上，总结了作者在宽频带传感器、高速前端AD转换、数字波束合成、回波信号的处理技术、图像显示处理、可控波形编码发射、线性调频波、Golay互补码和Barker码等编码技术的应用，以及对组织弹性成像、合成孔径成像、波束形成技术等方面的研究内容，力求全面描述发展迅速的数字超声成像的理论与实际设计方法。本书还提供了大量实例和电路供读者参考。本书由何为、王平、罗晓华著。近10年以来，随着临床医学的发展和科学技术的进步，超声影像技术在成像方法、探头、信号检测与处理方法及临床应用软件等方面都取得了长足的进步，使图像质量和分辨率越来越高。在技术实现的手段上，DSC（数字扫描变换器）和数字波束形成技术的应用标志着超声诊断设备进入了全数字时代。计算机硬件和软件技术的进步使超声诊断范围和信息量不断扩充，当前超声诊断已从单一器官扩大到全身，从静态到动态从定性到定量，从二维到四维。本书从电子技术的最新发展，对现代数字超声的体系构架设计到新元器件的应用，从多波束合成技术，到复合成像等图像处理新技术等方面进行了详细描述，特别是结合作者对数字超声的开发过程的经验和教训进行了总结，提供了大量数字超声设计的第一手资料，是医学仪器开发和维护工程师的重要参考书籍，也是集现代医学仪器体系设计、硬件和原理描述为一体的专门学术著作