目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 超聲成像的背景與意義 1
1.2 超聲成像方法的現(xiàn)狀 1
1.3 波束形成技術(shù) 4
參考文獻(xiàn) 5
第2章 數(shù)字超聲的基礎(chǔ)理論與成像原理 6
2.1 數(shù)字B 型超聲成像系統(tǒng)原理 6
2.2 超聲成像基礎(chǔ)理論 7
2.2.1 超聲波產(chǎn)生與接收原理 7
2.2.2 超聲波信號(hào)的特性 7
2.2.3 超聲波的反射、折射和散射 9
2.2.4 超聲波的衰減 10
2.2.5 超聲波聲場(chǎng)特性 11
2.3 高速采樣的AD 轉(zhuǎn)換 12
2.4 時(shí)間增益控制 13
2.5 超聲成像質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 14
2.5.1 軸向分辨率 14
2.5.2 橫向分辨率 14
2.5.3 對(duì)比度 14
2.5.4 時(shí)間分辨率 15
2.5.5 動(dòng)態(tài)范圍 15
參考文獻(xiàn) 15
第3章 數(shù)字超聲硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究 17
3.1 數(shù)字B型超聲系統(tǒng)的原理 17
3.2 超聲發(fā)射電路 18
3.3 超聲掃描線的生成 19
3.3.1 超聲掃查的原理 19
3.3.2 間隔掃查方法 20
3.3.3 收發(fā)交叉掃查方法 20
3.3.4 收發(fā)間隔交叉掃查方法 22
3.3.5 飛越掃查方法 22
3.4 發(fā)射陣列開關(guān) 23
3.4.1 發(fā)射陣列 23
3.4.2 超聲發(fā)射信號(hào)的整序網(wǎng)絡(luò) 24
3.4.3 超聲發(fā)射信號(hào)的產(chǎn)生 28
3.5 TR 接收電路 30
3.6 時(shí)間增益控制電路 32
3.6.1 時(shí)間增益控制原理 32
3.6.2 時(shí)間增益控制電路的設(shè)計(jì) 33
3.7 高速AD 轉(zhuǎn)換 36
3.8 接收整序網(wǎng)絡(luò) 37
參考文獻(xiàn) 42
第4章 敢字波束舍成技術(shù) 43
4.1 延時(shí)疊加被束形成 43
4.2 聚焦技術(shù) 44
4.2.1 聚焦技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過程 45
4.2.2 聲場(chǎng)分布的計(jì)算 46
4.2.3 凸陣探頭的仿真 47
4.2.4 超聲圄像的仿真 50
4.3 動(dòng)態(tài)聚焦的工程實(shí)現(xiàn)方法 51
4.4 非均勻采樣法動(dòng)態(tài)聚焦 55
4.5 均勻采樣內(nèi)插法動(dòng)態(tài)聚焦 59
4.5.1 聚焦延時(shí)參數(shù)實(shí)時(shí)修正的產(chǎn)生方法 59
4.5.2 聚焦延時(shí)參數(shù)的壓縮存儲(chǔ)與實(shí)時(shí)生成方法 62
4.5.3 逐點(diǎn)聚焦算法的FPGA 實(shí)現(xiàn) 67
4.5.4 改進(jìn)聚焦算法的性能分析與討論 69
4.6 數(shù)字多波柬逐點(diǎn)聚焦技術(shù) 70
4.7 幅度變跡技術(shù) 74
4.7.1 單一幅度變跡 74
4.7.2 分段動(dòng)態(tài)變跡技術(shù)的研究 77
4.7.3 動(dòng)態(tài)幅度變跡技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方法 82
4.8 動(dòng)態(tài)孔徑技術(shù) 83
4.8.1 動(dòng)態(tài)孔徑的優(yōu)點(diǎn) 84
4.8.2 動(dòng)態(tài)孔徑的原理及實(shí)現(xiàn)算法 85
4.8.3 仿真成像 87
4.9 動(dòng)態(tài)孔徑與動(dòng)態(tài)聚焦延時(shí)參數(shù)的融合設(shè)計(jì) 90
4.9.1 聚焦延時(shí)的計(jì)算90
4.9.2 動(dòng)態(tài)孔徑控制方法 91
4.9.3 融合動(dòng)態(tài)孔徑聚焦延時(shí)參數(shù)的壓縮 91
4.9.4 Geabr0實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集成像 95
參考文獻(xiàn) 95
第5章 超聲回渡信號(hào)的處理技術(shù) 97
5.1 動(dòng)態(tài)濾波技術(shù) 97
5.1.1 數(shù)字濾披器98
5.1.2 動(dòng)態(tài)濾波器設(shè)計(jì) 99
5.1.3 動(dòng)態(tài)濾披棒的FPGA 實(shí)現(xiàn) 101
5.2 包絡(luò)檢測(cè)技術(shù) 104
5.3 對(duì)數(shù)壓縮技術(shù) 108
參考文獻(xiàn) 109
第6章 超聲的數(shù)字圖像處理技術(shù) 110
6.1 數(shù)字掃描變換技術(shù) 110
6.1.1 坐標(biāo)變換 11 111
6.1.2 線性插值 111
6.2 圖像的幀相關(guān) 112
參考文獻(xiàn) 114
第7章 基于虛擬陣元的超聲成像雙黯焦波束合成 115
7.1 基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法 115
7.2 披束合成器BF1 的延遲參數(shù)計(jì)算 117
7.3 被束合成器BF2 的延遲參數(shù)計(jì)算 118
7.4 仿真結(jié)果及討論 119
參考文獻(xiàn) 122
第8章 自適應(yīng)波束合成算法 123
8.1 標(biāo)準(zhǔn)的最小方差波束合成算法 123
8.2 穩(wěn)健的自適應(yīng)加權(quán)波束合成算法 124
8.2.1 對(duì)角加載法 124
8.2.2 空間平滑法 125
8.2.3 特征空問法 127
8.2.4 廣義相干系數(shù) 128
8.3 最小方差波束合成與基于最小方差相干系數(shù)融合的超聲成像方法 129
8.4 基于特征壁間的前后向最小方差波束合成 130
8.5 仿真結(jié)果及討論 131
8.5.1 傳統(tǒng)延時(shí)疊加成像 131
8.5.2 最小方差波束合成與基于最小方差相干系數(shù)融合的成像 134
8.5.3 基于特征空間的前后向最小方差披束合成的成像 138
參考文獻(xiàn) 142
第9章 Chirp碼與自適應(yīng)加權(quán)融合的魯棒雙翼焦超聲波束合成 143
9.1 Chirp編碼信號(hào) 143
9.2 匹配濾波器與脈沖壓縮 144
9.3 基于Chirp碼與自適應(yīng)加權(quán)的魯棒超聲雙聚焦波束合成 146
9.4 仿真結(jié)果及討論 147
參考文獻(xiàn) 151
第10章 數(shù)字超聲系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的若干問題與解決方法 152
10.1 控制策略與性價(jià)比的問題 152
10.1.1 分時(shí)復(fù)用的四波柬控制策略 153
10.1.2 數(shù)據(jù)碼流的降頻處理問題 156
10.2 超聲硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)的噪聲問題 159
10.2.1 超聲硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)布局問題 159
10.2.2 超聲電路的元器件參數(shù)選擇問題 160
10.2.3 超聲電路中的電源波動(dòng)引人噪聲問題 162
10.2.4 超聲電路中信號(hào)傳輸阻抗匹配問題 163
10.2.5 超聲電路中的信號(hào)串?dāng)_問題 167
10.2.6 超聲回波信號(hào)的屏蔽問題 169
10.2.7 超聲電路中的信號(hào)隔離與共地問題 172
10.3 高速AD轉(zhuǎn)換器的時(shí)鐘設(shè)計(jì) 176
10.3.1 AD轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘的抖動(dòng)問題 177
10.3.2 抑制AD轉(zhuǎn)換器時(shí)鐘的抖動(dòng) 179
10.3.3 多路AD轉(zhuǎn)換器同步時(shí)鐘的設(shè)計(jì) 180
10.4 高速LVDS串行接口 182
10.4.1 E5805的LVDS充數(shù)據(jù)連接 183
10.4.2 LVDS數(shù)據(jù)線的皿配設(shè)計(jì) 184
10.4.3 LVDS數(shù)據(jù)的串行接收 185
10.4.4 LVDS數(shù)據(jù)的測(cè)試與分析 187
參考文獻(xiàn) 188
第11章 超聲彈性成像基本原理和成像關(guān)鍵方程 189
11.1 彈性成像的形成背景 190
11.1.1 超聲彈性成像的原理和方法 190
11.1.2 彈性固與聲像圖的區(qū)別 191
11.1.3 與超聲彈性圖質(zhì)量有關(guān)的重要參數(shù)及理論方面的進(jìn)展 191
11.1.4 算法方面的進(jìn)展 193
11.2 彈性波與物質(zhì)相互作用及超聲彈性成像的物理基礎(chǔ) 195
11.2.1 彈性披在生物組織中傳播的物理方程 197
11.2.2 披動(dòng)方程的導(dǎo)出 198
11.2.3 非齊次波動(dòng)方程的Fredhohn 解 202
11.2.4 聲波與生物組織相互作用 203
參考文獻(xiàn) 206
第口章聲波與聲子晶體 207
12.1 背景 207
12.2 聲子晶體 207
12.2.1 聲子晶體的帶隙形成機(jī)制 208
12.2.2 聲子晶體的研究方法 209
12.2.3 聲子晶體的缺陸態(tài) 210
12.2.4 聲子晶體的應(yīng)用 211
12.3 轉(zhuǎn)移矩陣方法與一維聲子晶體的帶結(jié)構(gòu) 212
12.3.1 運(yùn)動(dòng)方程 212
12.3.2 轉(zhuǎn)移矩陣方法 213
12.4 折射率呈余弦變化的一維光子晶體帶結(jié)構(gòu) 216
12.4.1 彈性波波動(dòng)方程 216
12.4.2 電磁波動(dòng)方程 218
參考文獻(xiàn) 219
第13章 彈性波在介質(zhì)中的傳播成像及Nα 法正則參戴的選擇 221
13.1 彈性波 221
13.2 Fredholm 方程的離散化 221
13.3 逆散射成像中的正則化方法 223
13.3.1 Tikhonov 方法 223
13.3.2 截?cái)嗥娈愔捣椒?224
13.3.3 L-曲線法 225
13.4 Burg 譜估計(jì)與K-S檢驗(yàn) 225
13.5 求正則參數(shù)的歸一化累積頻譜Burg法 228
參考文獻(xiàn) 231
第14章 NCB正則化Lanczos 超聲反卷積大規(guī)模逆成像 232
14.1 超聲解卷面臨的問題 232
14.2 Lanczos-NCB 混合法解卷 233
14.2.1 卷積問題的離散化 233
14.2.2 Lanczos 混合法求解大規(guī)模逆問題 235
14.2.3 正則NCB 方法 235
14.3 算法實(shí)現(xiàn)與模擬 236
參考文獻(xiàn) 237
第15章 基于光流的超聲心動(dòng)圄心肌運(yùn)動(dòng)與變形分析 238
15.1 光流的基本概念 239
15.1.1 光流 239
15.1.2 運(yùn)動(dòng)場(chǎng)與光流 240
15.1.3 光流的梯度約束方程 241
15.1.4 孔徑問題 242
15.2 光流法 243
15.3 不同模型光滑項(xiàng)選擇 248
15.4 中值公式 250
15.4.1 以TV模型為基礎(chǔ)的中值公式計(jì)算 250
15.4.2 圖像離散的中值公式計(jì)算 252
15.5 經(jīng)典Horn-Schunck 魯棒性p 函數(shù)光流估計(jì) 255
15.6 離散中值濾波高階TV 模型的計(jì)算 256
15.6.1 P 函數(shù)光流估計(jì)的全變差中值濾披離散方程 256
15.6.2 階梯效應(yīng)的消除 257
15.6.3 改進(jìn)的p 函數(shù)光流估計(jì)與中值公式的刮算 259
15.6.4 對(duì)高階項(xiàng)模型的改進(jìn)方式 261
15.7 實(shí)驗(yàn)結(jié)論與數(shù)值計(jì)算 262
參考文獻(xiàn) 269