基于FPGA的高频超声成像实验平台

摘要：

高频超声具有卓越的分辨能力,在临床和医学基础研究中都得到重要应用.新的图像和信号处理算法不断被提出来,用于提高其成像质量和获取新的信息.为了实验这些算法,需要一个通过编程来改变功能的实验平台,这个平台必须能进行高频超声扫描以采集图像,具备足够实验算法运行的硬件资源,而且能提供方便的调试手段.针对上述应用,提出一种基于FPGA的实验平台,用于研究10 ～ 50 MHz高频超声的图像和信号处理的实时算法.该平台具有与实验算法模块相独立的扫描控制器,可以保证在实验算法的调试过程中图像采集和显示均不受影响.系统以180 MHz的采样率采集射频信号,以大规模FPGA及其外围电路提供实验算法运行的空间,并预置可配置的带通滤波器、正交解调、降采样、基带信号幅度检测和对数压缩等处理模块.还开发一个RAM观测工具,专门用于读取处理过程中存入片外RAM的图像数据,以检验中间结果的正确性.采用10 MHz的超声探头,对志愿者眼球进行在体扫描实验,分别对平台的数据采集、带通滤波、幅度提取、对数压缩等模块进行验证.结果表明,带通滤波处理能有效滤除射频信号中的高频、低频噪声,在处理时钟选为50 MHz的条件下,对于每条探测深度为64 mm的扫描线,平台从数据采集至IQ降采样输出完毕,总时间为85.34 μs,而幅度检测和对数压缩算法在340 ns中就可以完成.该处理速度完全能够满足成像的实时性要求.

关键词：高频超声、图像处理、实验平台、FPGA

所属期刊栏目：34

分类号：R318.08(医用一般科学)

资助基金：上海市研究生创新基金项目JWCXSL1302

在线出版日期：2015-12-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：581-588