超声成像中基于虚拟阵元的双聚焦波束合成方法

针对传统动态接收聚焦DRF波束合成方法在超声成像中分辨率和探测深度方面存在的不足,提出一种基于虚拟阵元的双聚焦波束合成方法.首先利用单一固定焦点进行第一次聚焦;然后利用虚拟阵元的概念计算第二次聚焦的延时参数;最后再根据延时叠加波束合成的原理及动态聚焦技术进行第二次聚焦,得到最终成像的扫描线数据.为验证该方法的有效性,进行了点散射目标成像实验.实验结果表明:双聚焦波束合成的超声成像方法在一定程度上有效地调和了分辨率与探测深度之间的矛盾,提高了超声成像的质量.     

最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的超声成像方法

在医学超声成像中,最小方差波束形成(MV)可以有效地提高图像的分辨率,但不能提高成像的对比度.针对最小方差波束形成的低对比度,提出一种最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的成像方法.该方法利用最小方差波束形成的输出取代相干系数中相干部分的能量和,得到加权系数,然后利用该系数加权最小波束形成的结果.仿真成像结果表明:该方法在分辨率、对比度方面都优于传统的延时叠加波束形成法,最小方差波束形成法以及最小方差波束形成与相干系数融合的方法.     

超声成像系统中数字双波束合成技术研究与实现

以提高超声成像系统帧频为目标,研究了双波束合成技术及其硬件实现方法。首先,对其理论模型进行了声场建模与仿真,并针对仿真中发现的失真问题提出了改进方法。在此基础上,完成了双波束合成孔径超声成像系统的设计和调试。结果表明,采用双波束合成技术可以将帧频提高为原来的两倍。     

基于改进相干因子的延时乘累加平面波超声成像

针对超声回波信号高相关性特性,提出一种基于改进相干因子的延时乘累加(pCF-DMAS)波束形成算法并应用至平面波超声成像.该算法通过增强相干因子的相干性来计算回波信号的权值,然后进行乘累加运算.通过使用Field II进行超声点目标和囊肿目标的仿真实验,对成像结果进行分析验证了算法的有效性.仿真结果表明,算法具有优秀的横向分辨率,在p取0.7时具有所有对比算法中的最高对比度.综合点目标和囊肿目标的成像效果,给出算法的最优p值0.3.相比延时叠加和延时乘累加波束形成算法,所提算法的图像对比度CR分别提高了12.559,9.602dB.     

基于FPGA＋DSP的数字波束形成的实现

文章就数字波束形成(DBF)技术在雷达信号处理中的应用做了讨论。对数字波束形成原理及其数字实现作了简单的介绍。针对采用数字波束形成技术带来的传输数据量大、工程运算较复杂的问题,设计了一套使用FPGA DSP波束形成系统,这样FPGA多路并行处理的速度快和DSP控制结构复杂,运算速度高、寻址方式灵活、通信机制强大的特点都得到充分的发挥。     

最小方差的延时乘累加医学超声波束形成算法

针对超声信号高度相关性的特点,提出了一种最小方差的延时乘累加波束形成(MVDMAS)算法.首先,该算法利用最小方差波束形成的思想,计算接收回波信号的权值,用来降低回波信号的旁瓣;然后,对加权处理后的回波信号进行组合乘累加运算,降低回波信号之间的相关性;最后,理论推导和实验仿真验证了算法的有效性.仿真实验结果表明,MVDMAS算法的成像对比度和分辨率均有一定提升,可有效地降低主瓣宽度、旁瓣高度和抑制斑点噪声.与延时叠加、最小方差和延时组合乘累加波束形成算法相比,综合评价指标CR和CNR分别提高了100.24%,33.91%,17.41%和30.61%,17.55%,11.36%.     

基于虚源的延时乘累加波束形成算法

为了提高超声虚源次序波束形成的成像分辨率,提出一种基于虚源的延时乘累加波束形成算法,即VS-DMAS(delay multiply and sum beamforming based on virtual source)算法.该算法将DMAS的思想引入虚源次序波束形成的第二阶段,利用DMAS算法中相乘耦合运算的特点,充分考虑信号之间的相干性,以抑制低回声区域伪影的产生,提高超声成像的分辨率和对比度.对该算法进行了点目标仿体仿真以及实体数据成像实验.结果表明,相较于常规的聚焦方式,VS-DMAS算法具有更低的旁瓣和更窄的主瓣,能够更好地将点目标从背景噪声中分离出来,随着深度的增加,依然有着较高的成像分辨率.且随着算法中p值适当增大,成像分辨率和对比度均有一定的提升.     

基于FPGA的智能天线数字波束的形成与实现

提出了数字波束形成的方法,该方法是利用FPGA进行空域滤波,通过DSP浮点运算,高效地实现权值估计,避免高位加法进位影响计算速度。同时使用软件方式完成自适应算法的更新,增强了系统灵活性,是一种简便易行的实现方法。     

基于加权因子的双重延时乘累加波束形成算法

针对超声成像中双重延时乘累加算法不适用于高噪声环境的问题,提出一种基于均值-标准差加权因子的双重延时乘累加算法,即RD-DMAS算法.该加权因子对解决高噪声带来的图像斑点问题具有显著效果,而双重延时乘累加波束形成算法能大幅提高超声成像分辨率,使所提算法能得到高分辨率和高对比度的重建图像.对该算法在点散射目标仿体、囊肿仿...     

基于FPGA的数字波束形成模块设计

雷达数字波束形成的庞大数据量和高实时性要求,决定了数字波束形成模块的复杂性及设计难度。在数字波束形成模块中,高速数据传输和数字波束形成算法均需保证其实时性,因而它一直以来都是雷达系统的关键技术。本文选择高性能FPGA芯片,既完成了多通道高速数据采集,又实现了全阵的实时数字波束形成运算。     

基于FPGA的高集成度便携式B超成像系统

提出了一种全数字化的B超成像系统解决方案,该系统具有16通道80阵元,采用高集成度的超声波发射与回波接收电路设计,基于FPGA和USB技术实现数字化超声成像.与传统模拟解决方案相比,本设计大大降低了系统的面积与功耗,有较高的分辨率与探测精度,具有更高的医学诊断价值,并且能够在社区医疗、大型赛事等方面得到推广.同时在此方案基础上进行了系统雏形的设计与实现,从系统的角度验证方案的可行性.      

基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像检测

超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波成像检测旨在解决平板检测中检测距离增加时分辨力降低的问题。该文运用合成孔径聚焦原理,构建了16通道超声SH导波成像检测实验系统,通过分析阵列信号时频域特征揭示了声波与缺陷间相互作用的规律,对SH导波合成孔径聚焦成像算法进行了讨论,阐明了导波阵列信号时空域信息合成在聚焦成像中的应用。研究结果表明:合成孔径聚焦可用于超声SH导波成像检测,所成图像能够表征钢板中检测距离2 m以上、尺寸当量大于5 mm的缺陷信息,为深入开展工业在役大尺度结构板材的缺陷成像检测和结构健康监测提供了基础。     

基于有限衍射波的合成孔径三维超声成像

现有的三维(3D)超声成像由于受到二维(2D)传感器工艺复杂和传统聚焦成像中声波传播时间的限制,成像系统帧率和分辨率都比较低.为此提出了基于有限衍射波的合成孔径成像方法,该方法使用一维(1D)传感器发射有限衍射波声场,采用合成孔径技术对整个目标区域回波信号综合处理,利用Fourier变换进行成像.计算机仿真结果表明,该方法可以用来成像.在当前成像方法中,该方法可以同时获得较高的帧率和分辨率,并且降低了对传感器的要求,具有较大的发展应用空间.     

基于FPGA的SLC-LSCMA算法的波束形成器的设计与实现

 以SLC-LSCMA算法为基础,利用该算法的高稳定性和快速收敛的特性,设计实现了一个16元均匀圆阵的波束形成器;该波束形成器利用复数乘法器和累加器实现复输入信号和复加权因子的相乘和累加,与传统算法准则设计的波束形成器相比具有消耗硬件资源少、运算速度快等特点.该波束形成器采用硬件描述语言Verilog HDL设计,利用Quartus Ⅱ 8.0进行了综合和布线,最终以Altera公司的EP2C35F672C6芯片为下载目标,其时序仿真可稳定工作在50MHz的时钟频率下.本设计可广泛应用于移动通信和卫星通信领域.     

基于波束形成的列车噪声源识别麦克风平面阵列性能仿真研究

麦克风阵列的几何结构形成了麦克风阵列工作时性能的基本限制,是影响噪声源识别系统性能的关键因素之一.对十字阵(37阵元)、六角阵(37阵元)、矩形阵(36阵元)在均匀加权时方向性、角度分辨率等性能进行仿真定量对比研究：十字阵具有最好的方向性为71.6 dB,六角阵具有最好的空间对称性且能抑制栅瓣;阵元数目变化时主瓣宽度的对比,表明阵元数大于100时增加阵元对改善角度分辨率作用不大;主瓣宽度与频率关系,显示随频率增加3种阵列输出信号畸变程度基本相同.     

波束合成前解码算法的优化实现在超声波成像中的应用

为了解决波束合成前解码算法消耗硬件资源庞大的问题,在理论分析的基础上,以64通道的最长1000个点的Golay码系统为例,提出波束合成前解码算法在计算过程和逻辑设计2个层面的优化方法,并从工程实现的角度,给出了基于Quartus Ⅱ设计平台的数据结果,验证了方法的可行性和有效性.     

基于FPGA的视频叠加系统的设计与实现

本文设计针对装备观瞄系统中的视频信息的叠加,主要是接收上位机传来的瞄准十字线参数和目标位置信息,利用FPGA实现在视频图像中叠加用与瞄准的高精度可控,能实时根据背景灰度值自动调整自身灰度值的十字线和目标参数,而且系统中叠加到视频图像上的瞄准十字线可以单像素移动,实时改变自身灰度值以形成反差,更有利于观察瞄准,这是以往视频叠加系统做不到的。作为一种新型的视频叠加技术,它具有灵活性强、体积小、功耗低等特点。     

超声成像系统的动态孔径控制方法

动态孔径控制技术是超声成像系统的一个重要环节,良好的动态孔径控制技术能够有效地改善图像质量.在深入分析超声信号的合成波束分布规律的基础上,提出一种能够消除聚焦波束扫描死区的动态孔径控制方法.该方法根据探头阵元数对探测区域进行均匀的区域分割,计算得到完全覆盖相邻两条扫描线之间区域的聚焦波束在该深度下所需的波束宽度,再根据不同探测深度的波束宽度反推该深度下所需的孔径大小.该方法不受探头参数特性改变,以及探测对象变化的影响,在超声成像系统具有普遍适用性.仿真成像表明:采用该动态孔径控制方法能够有效提高超声图像的整体质量.     

基于多线接收的延时乘累加超声波束形成算法

基于超声成像对于高帧频的需求特性,提出了一种基于多线接收的延时乘累加(multi-line acquisition delay multiply and sum, MLADMAS)超声波束形成算法.该算法首先借助于多线接收技术,由一条传输线得到多条合成传输线,再利用复杂度更低的延时乘累加算法,并行进行波束形成操作,以得到多条接收线输出结果.仿真实验结果表明,与传统的延时叠加算法相比,MLADMAS算法能在将帧频提高两倍的同时,得到质量更好的图像,其评价指标FWHM,PSL和CR分别提高了28.49%,26.29%,26.06%.当使用幅度变迹时,MLADMAS算法的性能进一步改善.