[实用新型]一种基于FPGA嵌入式系统的超声合成孔径成像系统

说明书

本实用新型提供了一种基于FPGA嵌入式系统的超声合成孔径成像系统。包括：现场可编程门阵列，用于输出第一调控指令；超声脉冲发生器根据第一调控指令发射超声脉冲信号；超声探头换能器用于接收超声脉冲信号并发射超声波和接收超声回波信号；模拟开关，第一调控指令控制模拟开关切换超声脉冲信号和超声回波信号；模拟前端，用于将超声回波信号转换为超声回波数字信号，并输出超声回波数字信号；用于储存超声回波数字信号，并将超声回波数字信号转变为超声图像数字信号。该基于FPGA嵌入式系统的超声合成孔径成像系统改善了现有技术中实现超声模态数据流会产生与并行性、数据吞吐量、计算量较大且实时性较差的问题。

技术领域

本实用新型涉及超声成像技术领域，尤其是涉及一种基于FPGA嵌入式系统的超声合成孔径成像系统。

背景技术

医疗超声技术具有许多优点，为现阶段普遍认可和广泛使用的成像途径。起初，合成孔径技术只是在雷达成像系统中使用，20世纪70年代后开始应用于超声成像领域。超声合成孔径技术是流成像的较为理想的方法，它只需要少量发射就能在整个目标区域内持续成像。

但是目前基于传统的ASIC微处理器方案实现合成孔径成像方法由于需要计算和传输大量数据，超声回波FR数据的延迟和变迹值计算，样本插值，波束形成器等计算量十分巨大，超声回波RF数据流会产生与并行性和数据吞吐量有关的问题，实时性较差，传统的嵌入平台很难实现。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于FPGA嵌入式系统的超声合成孔径成像系统，该超声合成孔径成像系统能够解决现有技术中实现超声模态数据流会产生与并行性、数据吞吐量、计算量较大且实时性较差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于FPGA嵌入式系统的超声合成孔径成像系统，包括：现场可编程门阵列FPGA，用于输出第一调控指令；

超声脉冲发生器，其与所述现场可编程门阵列相连，根据所述第一调控指令发射超声脉冲信号；

超声探头换能器，其与所述超声脉冲发生器相连，用于接收所述超声脉冲信号并发射超声波和接收超声回波信号；

模拟开关，其设于所述超声脉冲发生器和所述超声探头换能器之间的声路上，用于根据所述第一调控指令控制所述模拟开关切换所述超声脉冲信号和所述超声回波信号；

模拟前端，其与所述超声探头换能器和所述现场可编程门阵列相连，用于将所述超声回波信号转换为超声回波数字信号，并输出所述超声回波数字信号；

所述现场可编程门阵列与所述模拟前端相连，且具有波束形成算法，所述波束形成算法用于分模块处理超声回波数字信号，并形成高度并行的回波数据流；

所述现场可编程门阵列包括若干个AI引擎块，进一步用于快速并行处理并存储所述回波数据流，并将所述超声回波数字信号转变为超声图像数字信号。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：

进一步地，还包括保护开关，所述保护开关与所述超声探头换能器和所述模拟前端相连，用于接收超声回波信号并传输给所述模拟前端，用于保护所述模拟前端。

进一步地，所述超声探头换能器具体为多阵元超声探头换能器，用于对病变组织进行超声刺激。

进一步地，所述多阵元超声探头换能器包括若干个阵元；其中一个所述阵元发射超声波，所有的所述阵元接收超声回波。

进一步地，所有的所述阵元用于接收的所述超声回波并处理后形成第一图像，并将若干张所述第一图像合成第二图像。

进一步地，所述现场可编程门阵列包括若干个存储器，若干个所述存储器与若干个所述AI引擎块相对应设置，用于防止缓存遗漏、获得更高带宽以及降低所需容量。