基于FPGA超声诊断仪信号处理系统设计与实现

• 作 者: 朱利华
• 发表日期: 2012年01期
• 关键词: 超声诊断仪 B型超声 彩色血流成像 FPGA

医用超声诊断系统以其无痛、无损、无电离辐射、实时动态和快速重复检查等诸多优点而名列医学成像诊断的首位[1]。随着超声成像技术的不断发展，医用超声设备功能变得越来越丰富、系统集成度越来越高，而其体积却变得越来越小、便携性也变得越来越强；随着集成的逻辑资源越来越多、植入的功能模块（如DSP、嵌入式内核）性能的不断提高，FPGA正朝着单片系统实现的方向发展，其在超声设备上的应用也变得越来越广泛。本文便是超声成像系统（B型超声成像和彩色血流成像）基于FPGA实现的一次探讨和尝试。本文的主要工作如下：1、基于FPGA的B型超声成像系统的实现：B型超声成像系统主要包括动态滤波、包络检波、二次采样、对数压缩、坐标转换等模块。本文研究了这些模块基于FPGA实现的方式方法，并在此基础上构建了基于FPGA实现的B型超声成像系统。最后，通过把程序下载到硬件平台上，在显示终端上得到了B型超声图像。2、基于FPGA的彩色血流成像系统的实现：彩色血流成像过程主要包括正交解调、杂波滤波、自相关估计及频率-彩色编码等。本文对这些模块基于FPGA的实现算法及具体过程进行了分析，并在此基础上完成了模块的实现和功能仿真。3、超声诊断仪信号处理系统硬件平台的构建：主要包括硬件系统的设计、芯片的选型、电路板的焊接和调试工作。本文成功构建了一套超声信号处理硬件系统，该系统可以完成超声信号的处理和成像。本次设计的结果充分验证了超声诊断仪信号处理系统基于单片FPGA实现的可行性。单片超声成像系统的实现可以大大降低超声设备的体积和成本，提高系统的便携性、稳定性，并且使系统的维护和升级也变得非常方便。