基于FPGA的数字化眼科超声成像中信号处理算法的研究与实现

来源 :北京协和医学院中国医学科学院 北京协和医学院 中国医学科学院 清华大学医学部 | 被引量 : 0次 | 上传用户:worbestczhy
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近年来,随着计算机技术以及集成电路的快速发展,超声诊断仪的数字化进程也得到了很好的发展。其中眼科超声诊断设备作为专科的超声诊断仪,要求具有更高的精度和分辨力,所以在数字化的过程中对其信号处理算法的要求更高。  本文首先介绍了超声诊断仪的成像原理及理论基础,对现有的数字化眼科超声成像系统进行了分析,描述了系统的整体工作流程和各个子系统的功能。然后重点针对超声回波信号处理过程进行研究,结合目前广泛应用的FPGA技术,设计并实现了动态滤波、正交检波和对数压缩三大信号处理模块。其中FIR滤波器的设计采用了全并行分布式算法,节省乘法器的同时保证了运算速度;所设计的检波模块采用正交检波法,保留有更为丰富信息;对数压缩模块采用二叉树比较法,并通过分流和整合数据实现压缩实时性。所设计的模块都在ModelSim中进行了仿真,并且在眼科超声处理平台上验证了性能。结果表明,相对原有系统,硬件开销减少,整体成像更为清晰,眼球深部的信息更为完整,探测深度由原来的5cm提高到6cm。该算法达到了设计要求,改善了超声成像中存在的探测深度与分辨率不可兼得的固有难题,同时保证实时处理速度,有效提高现有设备的成像质量,实现了系统优化。  
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