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医学超声图像数字扫描变换方法研究及硬件实现

张红旭  
【摘要】: 在对消化道病变的诊断当中,单纯根据粘膜表面的形态变化来推断病变情况的方法,存在一定的主观性和局限性。内窥镜超声成像系统可以通过超声扫描,获得较为清晰、准确的消化道器官的断层图像,为医生的对症施治提供了客观的 依据。相对于其它成像方式,超声成像具有无创伤和无电离辐射等优点。坐标变换部分是内窥镜超声成像系统的主要研究内容之一。在B型超声机械扇形扫描成像中,原始图像信号是以极坐标的形式输出的,对图像进行实时坐标变换和漏点插补是图像预处理所要解决的主要问题。 本文主要研究医学超声内窥镜的数字扫描变换器(Digital Scanning Converter,简称DSC)的原理、设计、和实现。应用CORDIC算法和索引查找表两种方法进行坐标变换,提高超声扫描成像的速度。电路设计中,采用SRAM存储原始图像,FLASH作为查找表,以FPGA为控制核心,完成数字信号处理及相关电路、芯片的逻辑控制。本论文设计的DSC模块结构简单,灵活性强,方便易行,完全满足医学超声内窥镜系统实时显示图像的要求。本文搭建了以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的硬件系统结构,并在该系统中利用Verilog HDL语言实现了超声图像坐标变换及漏点插补。实验结果表明,该方法能在保证图像质量的基础上满足系统成像实时性的要求。 本系统采集的超声图像分辨率为512×512、帧频15Hz,图像输入到输出的延时是一帧图像的时间,相当于67ms,达到了系统成像实时性的要求。


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