[发明专利]基于非线性相关计算延迟时间的合成孔径超声成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于非线性相关计算延迟时间的合成孔径聚焦超声成像系统,属于超声成像领域。

背景技术

采用合成孔径技术可以用小孔径的实际基元换能器和较低的工作频率,对位于远处的目标物作具有高方位分辨率的探测、观察。突破了经典概念的限制，解决了直接成像技术中对系统设计参数的一些相互矛盾的要求。早在1967年，Magnaflux公司的John J.Flaherty等人在申请的“合成孔径超声成像系统”的专利中，首次提出了将合成孔径雷达中的“孔径合成”的概念应用于超声成像领域，用以提高超声系统分辨率的发明。

中国专利200410077557.1提出了一种基于双波束及合成孔径的接收方法和装置，用于双波束超声成像的波束合成。中国专利200510127393.3公开了一种超声渡越时间检测方法。中国专利201010101410.7提出了超声内窥镜合成孔径成像系统及较大孔径的合成方法。

但是在对合成孔经聚焦超声的实验研究中发现，对于多阵元换能器，各基元换能器辐射的声波束会互相干涉，使总和声场分布非常复杂，延时时间与理论计算相差较多，在这种情况下，基于延时叠加的合成孔径聚焦算法与实际就会有较大的偏差。而通过仿真可以看到，延时误差对合成孔径聚焦成像质量会有很大影响。针对这个问题的探讨，上述专利均未提及。

所以需要专门针对多阵元情况下的合成孔径算法进行研究，来提高多阵元合成孔径聚焦的成像质量。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于针对多阵元合成孔径延时时间与理论计算有误差影响成像质量的情况，提供一种基于非线性相关计算延迟时间的合成孔径聚焦超声成像系统。

本发明的合成孔径聚焦超声成像系统包括换能器阵元，用于发射和接收超声信号；通道接收放大模块，用于放大接收信号；通道放大驱动模块，用于驱动发射信号；A/D转换模块，用于将接收信号的模拟信号转换为数字信号；D/A转换模块，用于将输出信号的数字信号转换为模拟信号；采样控制模块，用于A/D转换的采样控制；波束合成模块，用于对接收到的超声回波信号进行图像重建；波束生成模块，用于实现发射激励信号的波束生成；发射控制模块，用于D/A转换的发射控制；USB辅助通讯模块，用于实现合成孔径超声成像系统中的数据与USB通信模块的数据接口；USB通信模块，用于实现USB辅助通信模块与USB总线的数据接口；所述的换能器阵输出的回波信号与通道接收放大模块的数据输入端相连，放大模块的输出与A/D模块的模拟输入端相连。所述换能器阵的发射开关输入端与通道放大驱动模块相连，放大驱动模块的输入端与D/A模块的模拟输出端相连。采样控制模块、波束合成模块、波束生成模块和发射控制模块通过内部总线与USB辅助通信模块相连，USB辅助通信模块与USB通信模块通过接口信号相连。该波束合成模块采用基于非线性相关计算延迟时间的算法来实现合成孔径聚焦的图像重建。

进一步地，该波束合成模块包含合成孔径聚焦控制模块，用于实现基于非线性计算延迟时间的逻辑；计算单元，用来实现延迟时间的计算；一整数延时参数存储模块，用于存储整数延时参数；小数延时参数存储模块，用于存储小数延时参数；数据暂存器，用于存储计算单元的中间数据；所述合成孔径聚焦控制模块与计算单元的控制输入端相连，计算单元按照合成孔径聚焦控制模块制定的算法来计算延时参数，计算单元与整数延时参数存储模块、小数延时参数模块和输入暂存器通过内部数据总线相连。

进一步地，所述的采样控制模块、波束合成模块、波束生成模块、发射控制模块和USB辅助通信模块由FPGA实现。

USB通信模块选用CYPRESS公司的CY7C68001芯片。

所述FPGA芯片选用XILINX Virtex4系列芯片。

本发明可以获得如下有益效果：

本发明的基于非线性相关计算延迟时间的合成孔径超声成像系统，成像质量与传统相比有很大的提高，与传统的成像系统相比取得了更高的分辨率，分辨率提高了7%。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:

图1是本发明的系统框图。

图2是本发明波束合成模块结构图。

图3是本发明实施例示意图。

图4是基于相关性计算延迟时间的合成孔径算法流程图。

图5是延时叠加合成孔径聚焦B扫图。

图6是回波数据小波分解图。

图7是基于小波变换的合成孔径聚焦B扫图。

具体实施方式