[發明專利]一種基于FPGA的超聲全數據聚焦快速成像方法及系統

有效

• 申請號: 201611077700.6
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106651740B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 王沖;毛捷;冷濤;安志武;陳秋穎;宋波;周文佳;廉國選
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06F15/78
• 代理公司: 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11309
• 代理人: 陳霽

1.一種基于FPGA的超聲全數據聚焦快速成像方法，其特征在于，包括：

采集由至少一個第一陣元的每一個陣元發射的第一超聲波信號至像素點，及由所述像素點反射至少一個第二超聲波信號至至少一個第二陣元，并將采集后的數據存儲；其中，將所述像素點對應的所述第一超聲波信號和所述至少一個第二超聲波信號存儲在雙端口內存；當采集和檢索并發執行時，由配置有第一端口和第二端口的雙端口內存的所述第一端口作為數據輸入的端口，配置有第一端口和第二端口的雙端口內存的所述第二端口作為數據的檢索輸出；當采集完畢后，檢索執行時，由配置有第一端口和第二端口的雙端口內存的所述第一端口和配置有第一端口和第二端口的雙端口內存的所述第二端口分別作為檢索輸出；

通過現場可編程邏輯門陣列(FPGA)芯片對所述第一超聲波信號和所述至少一個第二超聲波信號并發計算，得到所述像素點對應的至少一個傳輸時延；

根據所述像素點的至少一個傳輸時延檢索存儲的所述像素點對應的數據；

根據所述像素點對應的數據合成所述像素點對應的像素值；

對所述像素點對應的像素值進行變換，確定所述像素值的解析信號，并在獲取所述解析信號的包絡后成像。

2.根據權利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述通過現場可編程邏輯門陣列(FPGA)芯片對所述第一超聲波信號和所述至少一個第二超聲波信號并發計算，得到所述像素點對應的至少一個傳輸時延的步驟具體包括：

通過實時延時算法計算所述像素點對應的所述至少一個第一陣元的每一個陣元與所述至少一個第二陣元之間的聲程；

根據所述聲程和聲速，確定所述至少一個傳輸時延。

3.根據權利要求2所述的成像方法，其特征在于，所述通過實時延時算法計算所述像素點對應的所述至少一個第一陣元的每一個陣元與所述至少一個第二陣元之間的聲程的步驟為：

其中，x_i為至少一個第一陣元的第i個陣元的橫坐標，x_j為至少一個第二陣元的第j個陣元的橫坐標，(x，z)為像素點坐標。

4.根據權利要求1所述的成像方法，其特征在于，所述對所述像素點對應的像素值進行變換，確定所述像素值的解析信號的步驟具體包括：

根據希爾伯特變換對所述像素值變換，將所述像素值由時域信號變為頻域信號；

根據所述時域信號的像素值和所述頻域信號的像素值合成解析信號。

5.根據權利要求4所述的成像方法，其特征在于，所述并在獲取所述解析信號的包絡后成像的步驟具體包括：

將所述解析信號的包絡上傳至上位機進行成像。

6.根據權利要求4所述的成像方法，其特征在于，所述希爾伯特變換還可以為：FIR濾波器。

7.一種基于FPGA的超聲全數據聚焦快速成像系統，其特征在于，包括：采集模塊(10)、存儲模塊(20)、計算模塊(30)、檢索模塊(40)、合成模塊(50)和變換模塊(60)；

所述采集模塊(10)用于，采集由至少一個第一陣元的每一個陣元發射的第一超聲波信號至像素點，及由所述像素點反射至少一個第二超聲波信號至至少一個第二陣元；

所述存儲模塊(20)用于，將采集后的數據存儲；其中，將所述像素點對應的所述第一超聲波信號和所述至少一個第二超聲波信號存儲在雙端口內存；當采集和檢索并發執行時，由配置有第一端口和第二端口的雙端口內存的所述第一端口作為數據輸入的端口，配置有第一端口和第二端口的雙端口內存的所述第二端口作為數據的檢索輸出；當采集完畢后，檢索執行時，由配置有第一端口和第二端口的雙端口內存的所述第一端口和配置有第一端口和第二端口的雙端口內存的所述第二端口分別作為檢索輸出；

所述計算模塊(30)用于，通過現場可編程邏輯門陣列(FPGA)芯片對所述第一超聲波信號和所述至少一個第二超聲波信號并發計算，得到所述像素點對應的至少一個傳輸時延；

所述檢索模塊(40)用于，根據所述像素點的至少一個傳輸時延檢索存儲的所述像素點對應的數據；

所述合成模塊(50)用于，根據所述像素點對應的數據合成所述像素點對應的像素值；

所述變換模塊(60)用于，對所述像素點對應的像素值進行變換，確定所述像素值的解析信號，并在獲取所述解析信號的包絡后成像。