《數(shù)字超聲成像原理和架構體系設計》在超聲成像的硬件和體系構架設計基礎上，以B型超聲成像系統(tǒng)為主要分析對象，詳細介紹了數(shù)字超聲成像中寬頻帶傳感器、高速前端AD轉(zhuǎn)換、數(shù)字波束合成、回波信號的處理技術、圖像顯示處理、可控波形編碼發(fā)射、線性調(diào)頻波、Golay互補碼和Barker碼等編碼技術的設計要點，以及合成孔徑成像等方面的研究內(nèi)容，重點介紹了數(shù)字聲束合成技術。針對超聲傳播的獨特性，本書還涉及聲傳播的基礎理論和超聲彈性成像方面的內(nèi)容。
《數(shù)字超聲成像原理和架構體系設計》可供從事超聲儀器開發(fā)的工程技術人員、超聲設備的檢修與操作人員以及使用技術人員參考，也可作為高等院校、研究所超聲學相關專業(yè)的研究生和本科生的教學參考書。本書由何為、王平、羅曉華著。
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《數(shù)字超聲成像原理和架構體系設計》在作者多年對數(shù)字超聲成像技術較為全面的研究基礎上，總結了作者在寬頻帶傳感器、高速前端AD轉(zhuǎn)換、數(shù)字波束合成、回波信號的處理技術、圖像顯示處理、可控波形編碼發(fā)射、線性調(diào)頻波、Golay互補碼和Barker碼等編碼技術的應用，以及對組織彈性成像、合成孔徑成像、波束形成技術等方面的研究內(nèi)容，力求全面描述發(fā)展迅速的數(shù)字超聲成像的理論與實際設計方法。本書還提供了大量實例和電路供讀者參考。本書由何為、王平、羅曉華著。
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 4
參考文獻 5
第2章 數(shù)字超聲的基礎理論與成像原理 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 超聲波聲場特性 11
2.3 高速采樣的AD 轉(zhuǎn)換 12
2.4 時間增益控制 13
2.5 超聲成像質(zhì)量的評價標準 14
2.5.1 軸向分辨率 14
2.5.2 橫向分辨率 14
2.5.3 對比度 14
2.5.4 時間分辨率 15
2.5.5 動態(tài)范圍 15
參考文獻 15
第3章 數(shù)字超聲硬件系統(tǒng)的設計與研究 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 23
3.4.1 發(fā)射陣列 23
3.4.2 超聲發(fā)射信號的整序網(wǎng)絡 24
3.4.3 超聲發(fā)射信號的產(chǎn)生 28
3.5 TR 接收電路 30
3.6 時間增益控制電路 32
3.6.1 時間增益控制原理 32
3.6.2 時間增益控制電路的設計 33
3.7 高速AD 轉(zhuǎn)換 36
3.8 接收整序網(wǎng)絡 37
參考文獻 42
第4章 敢字波束舍成技術 43
4.1 延時疊加被束形成 43
4.2 聚焦技術 44
4.2.1 聚焦技術的實現(xiàn)過程 45
4.2.2 聲場分布的計算 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 動態(tài)聚焦的工程實現(xiàn)方法 51
4.4 非均勻采樣法動態(tài)聚焦 55
4.5 均勻采樣內(nèi)插法動態(tài)聚焦 59
4.5.1 聚焦延時參數(shù)實時修正的產(chǎn)生方法 59
4.5.2 聚焦延時參數(shù)的壓縮存儲與實時生成方法 62
4.5.3 逐點聚焦算法的FPGA 實現(xiàn) 67
4.5.4 改進聚焦算法的性能分析與討論 69
4.6 數(shù)字多波柬逐點聚焦技術 70
4.7 幅度變跡技術 74
4.7.1 單一幅度變跡 74
4.7.2 分段動態(tài)變跡技術的研究 77
4.7.3 動態(tài)幅度變跡技術的實現(xiàn)方法 82
4.8 動態(tài)孔徑技術 83
4.8.1 動態(tài)孔徑的優(yōu)點 84
4.8.2 動態(tài)孔徑的原理及實現(xiàn)算法 85
4.8.3 仿真成像 87
4.9 動態(tài)孔徑與動態(tài)聚焦延時參數(shù)的融合設計 90
4.9.1 聚焦延時的計算90
4.9.2 動態(tài)孔徑控制方法 91
4.9.3 融合動態(tài)孔徑聚焦延時參數(shù)的壓縮 91
4.9.4 Geabr0實驗數(shù)據(jù)集成像 95
參考文獻 95
第5章 超聲回渡信號的處理技術 97
5.1 動態(tài)濾波技術 97
5.1.1 數(shù)字濾披器98
5.1.2 動態(tài)濾波器設計 99
5.1.3 動態(tài)濾披棒的FPGA 實現(xiàn) 101
5.2 包絡檢測技術 104
5.3 對數(shù)壓縮技術 108
參考文獻 109
第6章 超聲的數(shù)字圖像處理技術 110
6.1 數(shù)字掃描變換技術 110
6.1.1 坐標變換 11 111
6.1.2 線性插值 111
6.2 圖像的幀相關 112
參考文獻 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)計算 117
7.3 被束合成器BF2 的延遲參數(shù)計算 118
7.4 仿真結果及討論 119
參考文獻 122
第8章 自適應波束合成算法 123
8.1 標準的最小方差波束合成算法 123
8.2 穩(wěn)健的自適應加權波束合成算法 124
8.2.1 對角加載法 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 仿真結果及討論 131
8.5.1 傳統(tǒng)延時疊加成像 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 142
第9章 Chirp碼與自適應加權融合的魯棒雙翼焦超聲波束合成 143
9.1 Chirp編碼信號 143
9.2 匹配濾波器與脈沖壓縮 144
9.3 基于Chirp碼與自適應加權的魯棒超聲雙聚焦波束合成 146
9.4 仿真結果及討論 147
參考文獻 151
第10章 數(shù)字超聲系統(tǒng)設計中的若干問題與解決方法 152
10.1 控制策略與性價比的問題 152
10.1.1 分時復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)設計的噪聲問題 159
10.2.1 超聲硬件拓撲結構布局問題 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引人噪聲問題 162
10.2.4 超聲電路中信號傳輸阻抗匹配問題 163
10.2.5 超聲電路中的信號串擾問題 167
10.2.6 超聲回波信號的屏蔽問題 169
10.2.7 超聲電路中的信號隔離與共地問題 172
10.3 高速AD轉(zhuǎn)換器的時鐘設計 176
10.3.1 AD轉(zhuǎn)換器時鐘的抖動問題 177
10.3.2 抑制AD轉(zhuǎn)換器時鐘的抖動 179
10.3.3 多路AD轉(zhuǎn)換器同步時鐘的設計 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)線的皿配設計 184
10.4.3 LVDS數(shù)據(jù)的串行接收 185
10.4.4 LVDS數(shù)據(jù)的測試與分析 187
參考文獻 188
第11章 超聲彈性成像基本原理和成像關鍵方程 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)量有關的重要參數(shù)及理論方面的進展 191
11.1.4 算法方面的進展 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 195
11.2.1 彈性披在生物組織中傳播的物理方程 197
11.2.2 披動方程的導出 198
11.2.3 非齊次波動方程的Fredhohn 解 202
11.2.4 聲波與生物組織相互作用 203
參考文獻 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 聲子晶體的應用 211
12.3 轉(zhuǎn)移矩陣方法與一維聲子晶體的帶結構 212
12.3.1 運動方程 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構 216
12.4.1 彈性波波動方程 216
12.4.2 電磁波動方程 218
參考文獻 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 截斷奇異值方法 224
13.3.3 L-曲線法 225
13.4 Burg 譜估計與K-S檢驗 225
13.5 求正則參數(shù)的歸一化累積頻譜Burg法 228
參考文獻 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 算法實現(xiàn)與模擬 236
參考文獻 237
第15章 基于光流的超聲心動圄心肌運動與變形分析 238
15.1 光流的基本概念 239
15.1.1 光流 239
15.1.2 運動場與光流 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 不同模型光滑項選擇 248
15.4 中值公式 250
15.4.1 以TV模型為基礎的中值公式計算 250
15.4.2 圖像離散的中值公式計算 252
15.5 經(jīng)典Horn-Schunck 魯棒性p 函數(shù)光流估計 255
15.6 離散中值濾波高階TV 模型的計算 256
15.6.1 P 函數(shù)光流估計的全變差中值濾披離散方程 256
15.6.2 階梯效應的消除 257
15.6.3 改進的p 函數(shù)光流估計與中值公式的刮算 259
15.6.4 對高階項模型的改進方式 261
15.7 實驗結論與數(shù)值計算 262
參考文獻 269
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