高频超声诊断仪中自适应动态滤波器的研究

摘要

在超声诊断技术不断发展的形势下，各类专科超声诊断设备也得到了很大的发展，其中眼科超声诊断仪是发展最快速的专科超声诊断设备之一。随着现代科学技术的发展，医学超声仪器在探头、信号检测与处理、计算机应用等各个方面的技术不断更新和提高。为了满足临床诊断的需要，进一步全面提高系统的性能，包括探查深度、空间分辨率、成像速率，灵敏度等指标一直还是工程开发人员致力研究的目标。本文就其自适应动态滤波器的设计做了详细的研究。
　　 首先分析了自动匹配动态滤波算法的理论意义，接着对算法的原理和硬件结构做了相应的描述。其次详细介绍了系统中FIR滤波器模块和FFT处理器两个关键模块的基本原理及各自的几种硬件结构，以及FFT处理器的硬件优化的措施和方法。然后结合目前广泛应用于超声系统的FPGA技术给出了各个模块的实现方案。在本文中，详细阐述了基于全并行分布式算法的级联型FIR滤波器模块和基2-DIF定点高速并行迭代式FFT处理器模块的FPGA实现方案。通过仿真验证，证明该算法的可行性。最后以前面选出的适合的子模块为基础，实现了能够应用于现有的眼科高频B超诊断系统中的自适应动态滤波器，对仿组织超声体模块进行图像采集，与传统的滤波器相比获得了良好的效果，增加了探测深度，提高图像灵敏度。本文设计的自动匹配的动态滤波器能够实时的分析回波信号的频谱特性，适时调整动态滤波器的中心频率，达到了预期的设计要求。另外，FFT处理器模块也可以单独作为一个工具，为以后研究多普勒血流测量系统打下基础。