超聲中的信號(hào)處理課件2

超聲中的信號(hào)處理（二）1超聲中的信號(hào)處理（二）1內(nèi)容提要：B信號(hào)處理C信號(hào)處理2內(nèi)容提要：B信號(hào)處理21.B掃描2.M7的關(guān)鍵點(diǎn)3.M7的核心處理步驟B信號(hào)處理31.B掃描B信號(hào)處理3用到了很多種改善圖像性能的方式：孔徑合成；線復(fù)合；諧波成像；多焦點(diǎn)；空間復(fù)合等等通常是上述幾種方式中的2～3種組合使用，采用的方式確定了掃描過程。反過來，由掃描過程也可以反推出用到了那些改善圖像性能的方式。不同的掃描方法，決定了不同的信號(hào)處理方式，在M5,DC3中非常明顯體現(xiàn)出來。B信號(hào)處理-掃描4用到了很多種改善圖像性能的方式：B信號(hào)處理-掃描4右圖為當(dāng)前掃描的一個(gè)例子，橫坐標(biāo)表示掃描序號(hào)。上圖表示線號(hào)，下圖表示屬性?？梢钥闯鰭呙璺绞綖?波束4焦點(diǎn)。B信號(hào)處理-掃描先掃同一個(gè)線的4個(gè)不同焦點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后線號(hào)間隔兩線，再次掃描4個(gè)不同焦點(diǎn)的數(shù)據(jù)。5右圖為當(dāng)前掃描的一個(gè)例子，橫坐標(biāo)表示掃描序號(hào)。上圖表示線號(hào)，B信號(hào)處理-掃描-孔徑合成

接收孔徑第一次接收第二次接收….….接收電路接收通道選擇開關(guān)6B信號(hào)處理-掃描-孔徑合成接收孔徑第一次接收第二次接收….B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合多波束接收假設(shè)為8波束，讓掃描線間隔數(shù)小于8，然后將接收線中相同線號(hào)的線疊加。用于改善信噪比。下圖為采用間隔四線掃描，累加兩次的復(fù)合情況。下圖為無復(fù)合，錯(cuò)開8線掃描的情況。7B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合多波束接收假設(shè)為8波束，讓掃描線間隔B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合下圖為采用間隔兩線掃描，累加四次的復(fù)合情況。8B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合下圖為采用間隔兩線掃描，累加四次的復(fù)B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合右圖為采用間隔一線掃描，累加八次的復(fù)合情況。復(fù)合是在幀率和性能之間的一個(gè)折衷平衡，當(dāng)復(fù)合累加次數(shù)分別為1，2，4，8時(shí)，實(shí)際上分別等價(jià)于8，4，2，1波束系統(tǒng)。常用的是錯(cuò)開兩線掃描的方式。9B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合右圖為采用間隔一線掃描，累加八次的復(fù)B信號(hào)處理-掃描-多焦點(diǎn)為改善整場的清晰度。保持線號(hào)不變，改變每次發(fā)射聚焦區(qū)域，從回波中取出相應(yīng)的聚焦區(qū)域的數(shù)據(jù)。很明顯多焦點(diǎn)能兼顧整場的清晰度，但是代價(jià)是犧牲幀率。10B信號(hào)處理-掃描-多焦點(diǎn)為改善整場的清晰度。保持線號(hào)不變，改B信號(hào)處理-掃描-多焦點(diǎn)M5中，為了節(jié)省BLOCKRAM，將線復(fù)合和多焦點(diǎn)拼接合在一起完成。反復(fù)對(duì)BOLCKRAM進(jìn)行讀寫操作；不斷對(duì)輸入數(shù)據(jù)和RAM中讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合或者是拼接區(qū)的HANNING窗的加權(quán)運(yùn)算。實(shí)現(xiàn)方案非常復(fù)雜！11B信號(hào)處理-掃描-多焦點(diǎn)M5中，為了節(jié)省BLOCKRAM，B信號(hào)處理-掃描-諧波成像超聲圖像的分辨率和超聲波長成反比，即和頻率成正比，但是頻率越高，衰減越快。對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的要求越高。諧波成像，兼顧基波的穿透力，和諧波的分辨率。諧波成像分為：自然諧波成像，正方向諧波成像。其中正反向諧波成像好理解一些。分別發(fā)射正向以及反向脈沖，回波數(shù)據(jù)相加，消除基波，得到諧波；回波數(shù)據(jù)相減，消除諧波的干擾。12B信號(hào)處理-掃描-諧波成像超聲圖像的分辨率和超聲波長成反比，B信號(hào)處理-掃描-空間復(fù)合沿著不同的偏轉(zhuǎn)角度對(duì)人體組織進(jìn)行掃描，然后將不同角度的圖像融合成一幀。13B信號(hào)處理-掃描-空間復(fù)合沿著不同的偏轉(zhuǎn)角度對(duì)人體組織進(jìn)行掃B信號(hào)處理-掃描-空間復(fù)合空間復(fù)合并不會(huì)改變圖像的幀率。抑制圖像上的突發(fā)的黑點(diǎn)噪聲，但是圖像清晰度有所降低。復(fù)合前的圖像復(fù)合后的圖像14B信號(hào)處理-掃描-空間復(fù)合空間復(fù)合并不會(huì)改變圖像的幀率。1.B掃描2.M7的關(guān)鍵點(diǎn)3.M7的核心處理步驟B信號(hào)處理151.B掃描B信號(hào)處理15B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)系統(tǒng)每次更改方案，每次更改掃描模式，后面的實(shí)現(xiàn)方式就會(huì)隨著更改，調(diào)試，，，在M5中的表現(xiàn)非常明顯；M7的突破點(diǎn)便是從哲學(xué)角度上概括超聲掃描接收處理特點(diǎn)。使得前端掃描，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)讀寫和隨后的處理分開，后面的實(shí)現(xiàn)處理只依賴參數(shù)，不依賴前端的掃描方式。哲學(xué)：從現(xiàn)實(shí)世界紛繁復(fù)雜的社會(huì)現(xiàn)象中，提煉出形而上的規(guī)律?！胺彩乾F(xiàn)實(shí)的就是合理的，凡是合理的就是現(xiàn)實(shí)的”“人們首先必須吃、喝、住、穿，然后才能從事政治、科學(xué)、藝術(shù)、宗教等社會(huì)活動(dòng)?！薄拔宜脊饰以凇薄胺凑叩乐畡?dòng)，弱者道之用。天下萬物生于有，有生于無?！?6B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)系統(tǒng)每次更改方案，每次更改掃描模式B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)M7整體設(shè)計(jì)理念高于DC6,M5。M7的精髓：數(shù)據(jù)幀緩存，將正交解調(diào)后順序上不規(guī)則的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于FPGA片外DDRII中，讀的時(shí)候按所需的規(guī)則順序來讀取。M7的神奇點(diǎn)一：矩陣乘，對(duì)B來說實(shí)現(xiàn)相干累加，對(duì)C來說實(shí)現(xiàn)壁濾波，對(duì)TDI模式來說直通。M7的神奇點(diǎn)二：累加器，對(duì)B來說實(shí)現(xiàn)非相干累加，對(duì)C來說實(shí)現(xiàn)自相關(guān)后速度矢量的相干疊加。17B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)M7整體設(shè)計(jì)理念高于DC6,M5。B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)鑒于相干疊加，非相干疊加貫穿于超聲信號(hào)處理的整個(gè)過程，有必要加深對(duì)相干疊加，非相干疊加的認(rèn)識(shí)。對(duì)數(shù)據(jù)先IQ加權(quán)疊加，后求模的方式稱為相干疊加；對(duì)數(shù)據(jù)先IQ求模，后模值加權(quán)疊加的方式成為非相干疊加；超聲B信號(hào)處理中，有孔徑合成，多焦點(diǎn)拼接，線復(fù)合，正反向諧波數(shù)據(jù)獲取，頻率復(fù)合，空間復(fù)合等等。相干疊加方式：孔徑復(fù)合，線復(fù)合，正反向諧波數(shù)據(jù)獲取，非相干疊加方式：線復(fù)合，多焦點(diǎn)拼接，頻率復(fù)合，空間復(fù)合。18B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)鑒于相干疊加，非相干疊加貫穿于超聲B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)相干疊加，非相干疊加的概念來自于通信系統(tǒng)，在信道的相干時(shí)間之內(nèi)，相干疊加即IQ疊加可以最大限度提高信噪比。19B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)相干疊加，非相干疊加的概念來自于通B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)超出了相干時(shí)間后，信號(hào)相位差異較大，相干疊加無助于提高信噪比，反而會(huì)降低信噪比。此時(shí)采用非相干即模值疊加的方式，因?yàn)樾盘?hào)相位差異較大，但其包絡(luò)變化不大。20B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)超出了相干時(shí)間后，信號(hào)相位差異較大B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)什么是相干時(shí)間？從統(tǒng)計(jì)的角度看，維持信道單位沖擊響應(yīng)基本不變的一段時(shí)間。反比于多普勒頻移，即和組織運(yùn)動(dòng)的速度成反比。下面是兩種極端情況：假設(shè)組織絕對(duì)靜止，其速度為0，那么其相干時(shí)間為無窮大，即可以做無限多次的相干（IQ）疊加，使得其信噪比為無窮大。假設(shè)組織運(yùn)動(dòng)速度為無窮大，其相干時(shí)間為零，即不能做相干疊加。21B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)211.B掃描2.M7的關(guān)鍵點(diǎn)3.M7的核心處理步驟B信號(hào)處理221.B掃描B信號(hào)處理22B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存DC6,M5數(shù)據(jù)重排模塊，僅在C處理時(shí)用到，借助片外SSRAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的重新整理。M7將數(shù)據(jù)重排的概念擴(kuò)展到B，統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)幀緩存。數(shù)據(jù)幀緩存的實(shí)質(zhì)是根據(jù)掃描模式，按照符合要求的數(shù)據(jù)格式，對(duì)FPGA片外緩存的讀寫。可以認(rèn)為片外緩存是一個(gè)三維的矩陣，裝載數(shù)據(jù)方式如下：23B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存DC6,M5數(shù)據(jù)重排模塊，僅在B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存第一個(gè)焦點(diǎn)內(nèi)孔徑的頭8條線；第一個(gè)焦點(diǎn)外孔徑的頭8條線；第二個(gè)焦點(diǎn)內(nèi)孔徑的頭8條線；第二個(gè)焦點(diǎn)外孔徑的頭8條線；錯(cuò)開兩線掃描；------講到數(shù)據(jù)幀緩存，不可避免引入基本概念：子幀，子集，線集，線。以一個(gè)8波束，錯(cuò)開兩線復(fù)合，有孔徑合成，兩焦點(diǎn)為例，看看數(shù)據(jù)在三維矩陣中如何裝載讀寫：24B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存第一個(gè)焦點(diǎn)內(nèi)孔徑的頭8條線；講B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存接收線號(hào)先后順序如下圖：25B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存接收線號(hào)先后順序如下圖：25B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存26B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存26B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存27B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存27B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存上例中，同一線號(hào)的數(shù)據(jù)共16次得到，即子幀個(gè)數(shù)為16；數(shù)據(jù)分兩批讀出，每一批數(shù)據(jù)稱為一個(gè)線集，16個(gè)子幀的數(shù)據(jù)共2個(gè)線集；每一批數(shù)據(jù)包含8個(gè)子幀，即線集里面子幀的個(gè)數(shù)為8；將每一批8個(gè)子幀的數(shù)據(jù)送出去相干(IQ)疊加，即矩陣乘里面的系數(shù)為：[1111111]分屬不同線集的數(shù)據(jù)求模后，非相干疊加，合并為一幀數(shù)據(jù)送到后端顯示。在這個(gè)例子中，非相干疊加的次數(shù)即為線集的個(gè)數(shù)，相干疊加的次數(shù)即為矩陣?yán)锩嫦禂?shù)的個(gè)數(shù)。28B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存上例中，同一線號(hào)的數(shù)據(jù)共16次B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑合成，其接收線號(hào)如下：29B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑合成，往幀緩存中寫：30B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑合成，從幀緩存中讀數(shù)據(jù)：31B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑合成子幀個(gè)數(shù)為2；子集個(gè)數(shù)為1；線集個(gè)數(shù)為1；矩陣乘里面的系數(shù)為：[11]32B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔徑合成，其接收線號(hào)如下：33B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔徑合成，寫幀緩存如下：34B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔徑合成，讀幀緩存如下：35B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔徑合成子幀個(gè)數(shù)為2；子集個(gè)數(shù)為1；線集個(gè)數(shù)為1；矩陣乘里面的系數(shù)為：[11]36B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例3：8波束，有復(fù)合，無孔徑合成，3角度的空間復(fù)合，其發(fā)射線號(hào)如下：37B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例3：8波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例3：8波束，有復(fù)合，無孔徑合成，3角度的空間復(fù)合，子幀個(gè)數(shù)共為12；子集個(gè)數(shù)為3；每個(gè)子集的線集個(gè)數(shù)為1；矩陣乘里面的系數(shù)為：[1111]38B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例3：8波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存從正交解調(diào)的輸出，到數(shù)據(jù)輸出給矩陣乘，幀緩存處理數(shù)據(jù)過程分為三步：第一次變換：正交解調(diào)后的數(shù)據(jù)寫入DDRII之前，解交織一次；第二次變換：第一次變換的結(jié)果寫入DDRII，然后從DDRII中讀出；第三次變換：從DDRII中讀出的結(jié)果再交織一次，變?yōu)檫m合矩陣乘的數(shù)據(jù)格式。39B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存從正交解調(diào)的輸出，到數(shù)據(jù)輸出給B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存寫入DDRII之前，在FPGA中數(shù)據(jù)格式變換。40B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存寫入DDRII之前，在FPGAB信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存DDRII中數(shù)據(jù)格式變換。41B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存DDRII中數(shù)據(jù)格式變換。41B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存從DDRII中讀出數(shù)據(jù)后，在FPGA中數(shù)據(jù)格式變換。42B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存從DDRII中讀出數(shù)據(jù)后，在FB信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存深度變換，模式切換，即只要是涉及到掃描模式變換的，都是幀緩存的天敵。圖像無輸出，模式切換時(shí)圖像異常，圖像抖動(dòng)，丟包，幀率不正常，應(yīng)該優(yōu)先檢查幀緩存模塊；三次數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)變過程中，任何一次在時(shí)序上稍有不當(dāng)，整個(gè)管道就堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)流停滯?？梢圆捎孟铝惺侄屋o助診斷：采集分析波束合成數(shù)據(jù)(1)，用于檢查送給幀緩存的數(shù)據(jù)是否正確；分析幀緩存寫入到DDRII的數(shù)據(jù)(2)，用于驗(yàn)證寫操作是否正確；分析輸入到矩陣乘的數(shù)據(jù)(3)，用于驗(yàn)證幀緩存讀是否正確。43B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存深度變換，模式切換，即只要是涉B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存Bug27864BCM時(shí)數(shù)據(jù)丟包；Bug29141BM諧波時(shí)M圖像間或的亮線；Bug晃取樣框時(shí)，C突然死掉；BugBC奇偶幀掃描下，幀率只有理論的一半；------44B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存Bug27864BCM時(shí)數(shù)B信號(hào)處理-M7：矩陣乘B的矩陣乘的實(shí)質(zhì)是對(duì)同一個(gè)線集內(nèi)，屬于同一線的不同子幀的同一深度的IQ加權(quán)求和。B矩陣的系數(shù)通常取1或-1。如果存在正反向諧波成像，系數(shù)有一半取-1，得到諧波數(shù)據(jù)成分。C的矩陣乘用于實(shí)現(xiàn)壁濾波或TDI模式的直通，和DC6,M5類似。45B信號(hào)處理-M7：矩陣乘B的矩陣乘的實(shí)質(zhì)是對(duì)同一個(gè)線集內(nèi)，B信號(hào)處理-M7：累加器對(duì)于B信號(hào)處理來說，累積器作用有兩個(gè)：1是用于基波和諧波處理結(jié)果的模值加權(quán)疊加；2是用于同一子集內(nèi)部不同線集結(jié)果的疊加，比如多焦點(diǎn)結(jié)果的模值疊加。對(duì)于C信號(hào)處理來說，累積器作用：實(shí)現(xiàn)速度矢量的相干疊加。46B信號(hào)處理-M7：累加器對(duì)于B信號(hào)處理來說，累積器作用有兩內(nèi)容提要：B信號(hào)處理C信號(hào)處理47內(nèi)容提要：B信號(hào)處理471.C掃描2.數(shù)據(jù)重排3.壁濾波4.自相關(guān)5.求速度6.KEYHOLE噪聲抑制C信號(hào)處理481.C掃描C信號(hào)處理48速度對(duì)應(yīng)著多普勒頻移；要檢測(cè)血流速度，即求出多普勒頻移，也就是鑒頻；對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理來說，鑒頻是在采樣數(shù)據(jù)中求出數(shù)據(jù)中可能的頻率成分，等價(jià)于鑒別數(shù)據(jù)的相位變化趨勢(shì)。C信號(hào)處理-C掃描49速度對(duì)應(yīng)著多普勒頻移；C信號(hào)處理-C掃描49上圖中第一，第二，，，次回波數(shù)據(jù)是如何得到的？對(duì)同一位置多次等間隔掃描，假設(shè)次數(shù)為P；等間隔時(shí)間T的倒數(shù)1／T稱為速度樣點(diǎn)采樣率；而非AD采樣率。從速度樣點(diǎn)采樣率，發(fā)射頻率，超聲速度，又能換算到血流速度范圍：Scale（cm/s）下面為多普勒頻移公式，以及測(cè)速范圍Scale的算法。C信號(hào)處理-C掃描上面的公式中Fs即為速度樣點(diǎn)的采樣率，各種模式下Fs含義如下所示：50上圖中第一，第二，，，次回波數(shù)據(jù)是如何得到的？C信號(hào)處理-C下圖中，K的取值表示不同位置的血流掃描線，對(duì)于正常的C掃描來說，采用的是下圖左邊的掃描方式，而不是右邊的掃描方式。為什么？C信號(hào)處理-C掃描51下圖中，K的取值表示不同位置的血流掃描線，對(duì)于正常的C掃描來前提條件1：取樣框的位置（深度）決定了C發(fā)射的PRF，假設(shè)PRF=4K；前提條件2：現(xiàn)在要檢測(cè)極其低速血流，速度范圍SCALE非常小，比如手指尖，采樣率1K即夠；按照下圖右邊的掃描方式，如果相鄰P之間的時(shí)間間隔倒數(shù)為1K，能達(dá)到要求的速度分辨率，最后顯示的幀率就太慢了。按照下圖右邊的掃描方式，如果相鄰P之間的時(shí)間間隔倒數(shù)為4K，幀率能滿足要求，能達(dá)到的速度范圍SCALE為原來的四倍，實(shí)際上對(duì)于低速血流來說，沒有必要需要如此高的SCALE，速度分辨率降低為原來的1／4。下面左圖的P,K交叉掃描是理想的掃描方式，既提高了幀率，又兼顧了速度分辨率。P，K值取多少，由很多因素折衷決定。C信號(hào)處理-C掃描52前提條件1：取樣框的位置（深度）決定了C發(fā)射的PRF，假設(shè)P典型的P,K以及C的PRF，C的速度樣點(diǎn)采樣率之間關(guān)系。C信號(hào)處理-C掃描53典型的P,K以及C的PRF，C的速度樣點(diǎn)采樣率之間關(guān)系。C信C線復(fù)合的掃描方式：4波束，間隔兩線掃描，B復(fù)合一次，C一個(gè)取樣框分成5個(gè)數(shù)據(jù)包掃描，每個(gè)包的P=14,K=2,包內(nèi)的K=0，K=1線號(hào)錯(cuò)開2；上一個(gè)包的最后一線和下一包的第一線線號(hào)錯(cuò)開2.每個(gè)包的開頭都有兩次無效的掃描；從下圖可以看出C最終顯示的線數(shù)是：5×4-2×2=16；C信號(hào)處理-C掃描54C線復(fù)合的掃描方式：4波束，間隔兩線掃描，B復(fù)合一次，C一個(gè)C線復(fù)合的掃描方式：C的子幀個(gè)數(shù)為28，以第一次得到的有效線為基準(zhǔn)，線號(hào)間隔四線得到的線數(shù)據(jù)放在子幀0至13中，即線集0的數(shù)據(jù)；線號(hào)間隔二線得到的線數(shù)據(jù)放在子幀14至27中，即線集1的數(shù)據(jù)。C的子集為1，線集共為2。在累加器中，實(shí)現(xiàn)速度矢量的累加，C信號(hào)處理-C掃描55C線復(fù)合的掃描方式：C的子幀個(gè)數(shù)為28，以第一次得到的有效線C奇偶幀復(fù)合的掃描方式：一個(gè)掃描控制幀分兩個(gè)顯示幀完成，稱為奇幀和偶幀。對(duì)于B來說，奇幀和偶幀掃描過程完全相同；對(duì)于C來說，下圖中P=12，K=13，一個(gè)C的取樣框由一個(gè)包組成；對(duì)于C來說，奇幀，偶幀錯(cuò)開兩線，C的線集數(shù)為0，累加器無累加。但是存在幀復(fù)合運(yùn)算；可以把幀復(fù)合當(dāng)作幀于幀之間的非相干疊加；下圖中C的線數(shù)一共為：13×4-2×2=48；C信號(hào)處理-C掃描56C奇偶幀復(fù)合的掃描方式：一個(gè)掃描控制幀分兩個(gè)顯示幀完成，稱為C的線復(fù)合屬于矢量的疊加，C的幀復(fù)合屬于標(biāo)量的加權(quán)疊加。例如：假設(shè)V0角度為25度，V1角度為90度，矢量量疊加后，其角度為35度。標(biāo)量疊加，假設(shè)權(quán)值為0.5，結(jié)果為（90+25）×0.5=57.5度；兩種方法計(jì)算出的結(jié)果稍有差異。如果權(quán)值為0.5，可以證明標(biāo)量疊加計(jì)算的結(jié)果要比矢量疊加的結(jié)果大一些。C信號(hào)處理-C掃描57C的線復(fù)合屬于矢量的疊加，C的幀復(fù)合屬于標(biāo)量的加權(quán)疊加。例如1.C掃描2.數(shù)據(jù)重排3.壁濾波4.自相關(guān)5.求速度6.KEYHOLE噪聲抑制C信號(hào)處理581.C掃描C信號(hào)處理58在前面的數(shù)據(jù)幀緩存中講過，C的數(shù)據(jù)重排是通過對(duì)數(shù)據(jù)幀緩存的讀寫實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)為D(P,K,F)，P表示樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的編號(hào)，K表示線號(hào)，F(xiàn)表示深度。如果不考慮多波束的因素，輸入數(shù)據(jù)的先后順序?yàn)椋篎->K->P，如下圖左;數(shù)據(jù)重排后，輸出數(shù)據(jù)的順序?yàn)椋篜->F->K，如下圖右。C信號(hào)處理-數(shù)據(jù)重排59在前面的數(shù)據(jù)幀緩存中講過，C的數(shù)據(jù)重排是通過對(duì)數(shù)據(jù)幀緩存的讀1.C掃描2.數(shù)據(jù)重排3.壁濾波4.自相關(guān)5.求速度6.KEYHOLE噪聲抑制C信號(hào)處理601.C掃描C信號(hào)處理60得到同一線同一深度的等時(shí)間間隔的P個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)后，分析數(shù)據(jù)頻譜，其成分為：較強(qiáng)的低速組織運(yùn)動(dòng)。非常微弱的高速的血流運(yùn)動(dòng)。C信號(hào)處理-壁濾波61得到同一線同一深度的等時(shí)間間隔的P個(gè)采樣點(diǎn)數(shù)據(jù)后，分析數(shù)據(jù)頻1.C掃描2.數(shù)據(jù)重排3.壁濾波4.自相關(guān)5.求速度6.KEYHOLE噪聲抑制C信號(hào)處理621.C掃描C信號(hào)處理62互相關(guān)計(jì)算用來求出不同信號(hào)之間的相似度，對(duì)于自相關(guān)，既可以用來求信號(hào)的能量，也可以求信號(hào)最可能的旋轉(zhuǎn)成分。序列的自相關(guān)C(m)=E[A(n+m)*conj(A(n))]即為延遲共扼相乘。通常用來估算輸入序列的頻偏。在通信系統(tǒng)中，有自動(dòng)頻偏糾正：AFC，分為自動(dòng)頻偏估計(jì)以及自動(dòng)頻偏補(bǔ)償兩步完成。其中自動(dòng)頻偏估計(jì)，有下列兩種方法：1.延遲共扼相關(guān)；2.FFT；延遲共扼相關(guān)是找出信號(hào)中最可能的頻偏成份，即最大似然估計(jì)；而FFT是以頻率分辨率的間隔，遍歷求出信號(hào)可能的頻偏成分的模值。對(duì)應(yīng)到超聲系統(tǒng)：延遲共扼相關(guān)用于估計(jì)C的血流相位變化；FFT用于求出多普勒模式（PW,CW）的譜線。C信號(hào)處理-自相關(guān)63互相關(guān)計(jì)算用來求出不同信號(hào)之間的相似度，對(duì)于自相關(guān)，既可以用假設(shè)對(duì)同一位置每隔相同時(shí)間進(jìn)行P次掃描，得到P個(gè)樣點(diǎn)，P通常取值8，12，14，16。樣點(diǎn)矢量在坐標(biāo)軸上的分布如下圖，藍(lán)色為原始矢量，紅色為原始矢量的共扼向量。延遲共扼相乘后得到相鄰樣點(diǎn)中包含的旋轉(zhuǎn)矢量，即血流的旋轉(zhuǎn)矢量。對(duì)多個(gè)樣點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)矢量平均，以去除噪聲的影響，得到同一位置血流最大可能的旋轉(zhuǎn)矢量，求出該旋轉(zhuǎn)矢量的角度即鑒別出血流的相位變化信息。對(duì)數(shù)字信號(hào)處理鑒相即為鑒頻，反映著血流的多普勒頻移，即血流速度。自相關(guān)的結(jié)果，得到能量R以及速度矢量在X,Y軸上的分量D,N。C信號(hào)處理-自相關(guān)64假設(shè)對(duì)同一位置每隔相同時(shí)間進(jìn)行P次掃描，得到P個(gè)樣點(diǎn)，P通常1.C掃描2.數(shù)據(jù)重排3.壁濾波4.自相關(guān)5.求速度6.KEYHOLE噪聲抑制C信號(hào)處理651.C掃描C信號(hào)處理651.求出速度矢量D,N和X軸之間的角度theta，其值為[-pi,pi)之間。2.將該角度用8比特量化，即round(theta/pi/2*2.^8),量化后的值范圍為-128到+127，之間，最高位為符號(hào)位表示血流的方向。3.將量化后的值用偽彩的方式顯示出來，即為看到的屏幕上的彩色圖像。C信號(hào)處理-求速度661.求出速度矢量D,N和X軸之間的角度theta，其值為[-實(shí)際求出的參量中，除了能量，速度外，還有方差。方差的算法：1－（速度矢量的模值/能量）;在超聲中，方差的概念可以這樣去理解：血流成分的準(zhǔn)確性，比如方差為0，則認(rèn)為僅包含血流或組織運(yùn)動(dòng)引起的單頻成分，不包含任何其它噪聲；再比如方差趨向于1，則認(rèn)為該點(diǎn)處的血流矢量太小，該點(diǎn)并非血流。方差在B,C圖像顯示融合的時(shí)候，用于輔助判斷是否顯示血流或者黑白圖像。C信號(hào)處理-求速度67實(shí)際求出的參量中，除了能量，速度外，還有方差。C信號(hào)處理-求1.C掃描2.數(shù)據(jù)重排3.壁濾波4.自相關(guān)5.求速度6.KEYHOLE噪聲抑制C信號(hào)處理681.C掃描C信號(hào)處理68實(shí)際算出的VTP不一定正確。下圖中，紅色區(qū)域內(nèi)的V0矢量被認(rèn)為是壁濾波沒有過濾干凈的低速組織運(yùn)動(dòng)，應(yīng)該被清除；V2,V4矢量認(rèn)為其模值，或能量值太小，也是被剔除的矢量。只有V1,V3矢量被認(rèn)為是很可能正確的速度矢量。KEYHOLE是通過一些參量的門限閾值來最大可能的確定當(dāng)前矢量是否是真實(shí)的速度矢量。用來改善血流的顯示形態(tài)。C信號(hào)處理-KEYHOLE噪聲抑制69實(shí)際算出的VTP不一定正確。C信號(hào)處理-KEYHOLE噪聲抑KEYHOLE前后的對(duì)比。C信號(hào)處理-KEYHOLE噪聲抑制70KEYHOLE前后的對(duì)比。C信號(hào)處理-KEYHOLE噪聲抑制圖像含義71圖像含義71圖像含義72圖像含義72內(nèi)容提要：未完，待續(xù)：超聲中的信號(hào)處理（三）73內(nèi)容提要：未完，待續(xù)：73

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END74AGLOBALPARTNERYOUCAN超聲中的信號(hào)處理（二）75超聲中的信號(hào)處理（二）1內(nèi)容提要：B信號(hào)處理C信號(hào)處理76內(nèi)容提要：B信號(hào)處理21.B掃描2.M7的關(guān)鍵點(diǎn)3.M7的核心處理步驟B信號(hào)處理771.B掃描B信號(hào)處理3用到了很多種改善圖像性能的方式：孔徑合成；線復(fù)合；諧波成像；多焦點(diǎn)；空間復(fù)合等等通常是上述幾種方式中的2～3種組合使用，采用的方式確定了掃描過程。反過來，由掃描過程也可以反推出用到了那些改善圖像性能的方式。不同的掃描方法，決定了不同的信號(hào)處理方式，在M5,DC3中非常明顯體現(xiàn)出來。B信號(hào)處理-掃描78用到了很多種改善圖像性能的方式：B信號(hào)處理-掃描4右圖為當(dāng)前掃描的一個(gè)例子，橫坐標(biāo)表示掃描序號(hào)。上圖表示線號(hào)，下圖表示屬性?？梢钥闯鰭呙璺绞綖?波束4焦點(diǎn)。B信號(hào)處理-掃描先掃同一個(gè)線的4個(gè)不同焦點(diǎn)的數(shù)據(jù)，然后線號(hào)間隔兩線，再次掃描4個(gè)不同焦點(diǎn)的數(shù)據(jù)。79右圖為當(dāng)前掃描的一個(gè)例子，橫坐標(biāo)表示掃描序號(hào)。上圖表示線號(hào)，B信號(hào)處理-掃描-孔徑合成

接收孔徑第一次接收第二次接收….….接收電路接收通道選擇開關(guān)80B信號(hào)處理-掃描-孔徑合成接收孔徑第一次接收第二次接收….B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合多波束接收假設(shè)為8波束，讓掃描線間隔數(shù)小于8，然后將接收線中相同線號(hào)的線疊加。用于改善信噪比。下圖為采用間隔四線掃描，累加兩次的復(fù)合情況。下圖為無復(fù)合，錯(cuò)開8線掃描的情況。81B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合多波束接收假設(shè)為8波束，讓掃描線間隔B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合下圖為采用間隔兩線掃描，累加四次的復(fù)合情況。82B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合下圖為采用間隔兩線掃描，累加四次的復(fù)B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合右圖為采用間隔一線掃描，累加八次的復(fù)合情況。復(fù)合是在幀率和性能之間的一個(gè)折衷平衡，當(dāng)復(fù)合累加次數(shù)分別為1，2，4，8時(shí)，實(shí)際上分別等價(jià)于8，4，2，1波束系統(tǒng)。常用的是錯(cuò)開兩線掃描的方式。83B信號(hào)處理-掃描-線復(fù)合右圖為采用間隔一線掃描，累加八次的復(fù)B信號(hào)處理-掃描-多焦點(diǎn)為改善整場的清晰度。保持線號(hào)不變，改變每次發(fā)射聚焦區(qū)域，從回波中取出相應(yīng)的聚焦區(qū)域的數(shù)據(jù)。很明顯多焦點(diǎn)能兼顧整場的清晰度，但是代價(jià)是犧牲幀率。84B信號(hào)處理-掃描-多焦點(diǎn)為改善整場的清晰度。保持線號(hào)不變，改B信號(hào)處理-掃描-多焦點(diǎn)M5中，為了節(jié)省BLOCKRAM，將線復(fù)合和多焦點(diǎn)拼接合在一起完成。反復(fù)對(duì)BOLCKRAM進(jìn)行讀寫操作；不斷對(duì)輸入數(shù)據(jù)和RAM中讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)合或者是拼接區(qū)的HANNING窗的加權(quán)運(yùn)算。實(shí)現(xiàn)方案非常復(fù)雜！85B信號(hào)處理-掃描-多焦點(diǎn)M5中，為了節(jié)省BLOCKRAM，B信號(hào)處理-掃描-諧波成像超聲圖像的分辨率和超聲波長成反比，即和頻率成正比，但是頻率越高，衰減越快。對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍的要求越高。諧波成像，兼顧基波的穿透力，和諧波的分辨率。諧波成像分為：自然諧波成像，正方向諧波成像。其中正反向諧波成像好理解一些。分別發(fā)射正向以及反向脈沖，回波數(shù)據(jù)相加，消除基波，得到諧波；回波數(shù)據(jù)相減，消除諧波的干擾。86B信號(hào)處理-掃描-諧波成像超聲圖像的分辨率和超聲波長成反比，B信號(hào)處理-掃描-空間復(fù)合沿著不同的偏轉(zhuǎn)角度對(duì)人體組織進(jìn)行掃描，然后將不同角度的圖像融合成一幀。87B信號(hào)處理-掃描-空間復(fù)合沿著不同的偏轉(zhuǎn)角度對(duì)人體組織進(jìn)行掃B信號(hào)處理-掃描-空間復(fù)合空間復(fù)合并不會(huì)改變圖像的幀率。抑制圖像上的突發(fā)的黑點(diǎn)噪聲，但是圖像清晰度有所降低。復(fù)合前的圖像復(fù)合后的圖像88B信號(hào)處理-掃描-空間復(fù)合空間復(fù)合并不會(huì)改變圖像的幀率。1.B掃描2.M7的關(guān)鍵點(diǎn)3.M7的核心處理步驟B信號(hào)處理891.B掃描B信號(hào)處理15B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)系統(tǒng)每次更改方案，每次更改掃描模式，后面的實(shí)現(xiàn)方式就會(huì)隨著更改，調(diào)試，，，在M5中的表現(xiàn)非常明顯；M7的突破點(diǎn)便是從哲學(xué)角度上概括超聲掃描接收處理特點(diǎn)。使得前端掃描，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)讀寫和隨后的處理分開，后面的實(shí)現(xiàn)處理只依賴參數(shù)，不依賴前端的掃描方式。哲學(xué)：從現(xiàn)實(shí)世界紛繁復(fù)雜的社會(huì)現(xiàn)象中，提煉出形而上的規(guī)律。“凡是現(xiàn)實(shí)的就是合理的，凡是合理的就是現(xiàn)實(shí)的”“人們首先必須吃、喝、住、穿，然后才能從事政治、科學(xué)、藝術(shù)、宗教等社會(huì)活動(dòng)?！薄拔宜脊饰以凇薄胺凑叩乐畡?dòng)，弱者道之用。天下萬物生于有，有生于無?！?0B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)系統(tǒng)每次更改方案，每次更改掃描模式B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)M7整體設(shè)計(jì)理念高于DC6,M5。M7的精髓：數(shù)據(jù)幀緩存，將正交解調(diào)后順序上不規(guī)則的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于FPGA片外DDRII中，讀的時(shí)候按所需的規(guī)則順序來讀取。M7的神奇點(diǎn)一：矩陣乘，對(duì)B來說實(shí)現(xiàn)相干累加，對(duì)C來說實(shí)現(xiàn)壁濾波，對(duì)TDI模式來說直通。M7的神奇點(diǎn)二：累加器，對(duì)B來說實(shí)現(xiàn)非相干累加，對(duì)C來說實(shí)現(xiàn)自相關(guān)后速度矢量的相干疊加。91B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)M7整體設(shè)計(jì)理念高于DC6,M5。B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)鑒于相干疊加，非相干疊加貫穿于超聲信號(hào)處理的整個(gè)過程，有必要加深對(duì)相干疊加，非相干疊加的認(rèn)識(shí)。對(duì)數(shù)據(jù)先IQ加權(quán)疊加，后求模的方式稱為相干疊加；對(duì)數(shù)據(jù)先IQ求模，后模值加權(quán)疊加的方式成為非相干疊加；超聲B信號(hào)處理中，有孔徑合成，多焦點(diǎn)拼接，線復(fù)合，正反向諧波數(shù)據(jù)獲取，頻率復(fù)合，空間復(fù)合等等。相干疊加方式：孔徑復(fù)合，線復(fù)合，正反向諧波數(shù)據(jù)獲取，非相干疊加方式：線復(fù)合，多焦點(diǎn)拼接，頻率復(fù)合，空間復(fù)合。92B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)鑒于相干疊加，非相干疊加貫穿于超聲B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)相干疊加，非相干疊加的概念來自于通信系統(tǒng)，在信道的相干時(shí)間之內(nèi)，相干疊加即IQ疊加可以最大限度提高信噪比。93B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)相干疊加，非相干疊加的概念來自于通B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)超出了相干時(shí)間后，信號(hào)相位差異較大，相干疊加無助于提高信噪比，反而會(huì)降低信噪比。此時(shí)采用非相干即模值疊加的方式，因?yàn)樾盘?hào)相位差異較大，但其包絡(luò)變化不大。94B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)超出了相干時(shí)間后，信號(hào)相位差異較大B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)什么是相干時(shí)間？從統(tǒng)計(jì)的角度看，維持信道單位沖擊響應(yīng)基本不變的一段時(shí)間。反比于多普勒頻移，即和組織運(yùn)動(dòng)的速度成反比。下面是兩種極端情況：假設(shè)組織絕對(duì)靜止，其速度為0，那么其相干時(shí)間為無窮大，即可以做無限多次的相干（IQ）疊加，使得其信噪比為無窮大。假設(shè)組織運(yùn)動(dòng)速度為無窮大，其相干時(shí)間為零，即不能做相干疊加。95B信號(hào)處理-M7的關(guān)鍵點(diǎn)211.B掃描2.M7的關(guān)鍵點(diǎn)3.M7的核心處理步驟B信號(hào)處理961.B掃描B信號(hào)處理22B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存DC6,M5數(shù)據(jù)重排模塊，僅在C處理時(shí)用到，借助片外SSRAM實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的重新整理。M7將數(shù)據(jù)重排的概念擴(kuò)展到B，統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)幀緩存。數(shù)據(jù)幀緩存的實(shí)質(zhì)是根據(jù)掃描模式，按照符合要求的數(shù)據(jù)格式，對(duì)FPGA片外緩存的讀寫?？梢哉J(rèn)為片外緩存是一個(gè)三維的矩陣，裝載數(shù)據(jù)方式如下：97B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存DC6,M5數(shù)據(jù)重排模塊，僅在B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存第一個(gè)焦點(diǎn)內(nèi)孔徑的頭8條線；第一個(gè)焦點(diǎn)外孔徑的頭8條線；第二個(gè)焦點(diǎn)內(nèi)孔徑的頭8條線；第二個(gè)焦點(diǎn)外孔徑的頭8條線；錯(cuò)開兩線掃描；------講到數(shù)據(jù)幀緩存，不可避免引入基本概念：子幀，子集，線集，線。以一個(gè)8波束，錯(cuò)開兩線復(fù)合，有孔徑合成，兩焦點(diǎn)為例，看看數(shù)據(jù)在三維矩陣中如何裝載讀寫：98B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存第一個(gè)焦點(diǎn)內(nèi)孔徑的頭8條線；講B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存接收線號(hào)先后順序如下圖：99B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存接收線號(hào)先后順序如下圖：25B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存100B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存26B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存101B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存27B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存上例中，同一線號(hào)的數(shù)據(jù)共16次得到，即子幀個(gè)數(shù)為16；數(shù)據(jù)分兩批讀出，每一批數(shù)據(jù)稱為一個(gè)線集，16個(gè)子幀的數(shù)據(jù)共2個(gè)線集；每一批數(shù)據(jù)包含8個(gè)子幀，即線集里面子幀的個(gè)數(shù)為8；將每一批8個(gè)子幀的數(shù)據(jù)送出去相干(IQ)疊加，即矩陣乘里面的系數(shù)為：[1111111]分屬不同線集的數(shù)據(jù)求模后，非相干疊加，合并為一幀數(shù)據(jù)送到后端顯示。在這個(gè)例子中，非相干疊加的次數(shù)即為線集的個(gè)數(shù)，相干疊加的次數(shù)即為矩陣?yán)锩嫦禂?shù)的個(gè)數(shù)。102B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存上例中，同一線號(hào)的數(shù)據(jù)共16次B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑合成，其接收線號(hào)如下：103B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑合成，往幀緩存中寫：104B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑合成，從幀緩存中讀數(shù)據(jù)：105B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑合成子幀個(gè)數(shù)為2；子集個(gè)數(shù)為1；線集個(gè)數(shù)為1；矩陣乘里面的系數(shù)為：[11]106B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例1：4波束，無復(fù)合，只有孔徑B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔徑合成，其接收線號(hào)如下：107B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔徑合成，寫幀緩存如下：108B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔徑合成，讀幀緩存如下：109B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔徑合成子幀個(gè)數(shù)為2；子集個(gè)數(shù)為1；線集個(gè)數(shù)為1；矩陣乘里面的系數(shù)為：[11]110B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例2：4波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例3：8波束，有復(fù)合，無孔徑合成，3角度的空間復(fù)合，其發(fā)射線號(hào)如下：111B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例3：8波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例3：8波束，有復(fù)合，無孔徑合成，3角度的空間復(fù)合，子幀個(gè)數(shù)共為12；子集個(gè)數(shù)為3；每個(gè)子集的線集個(gè)數(shù)為1；矩陣乘里面的系數(shù)為：[1111]112B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存例3：8波束，有復(fù)合，無孔B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存從正交解調(diào)的輸出，到數(shù)據(jù)輸出給矩陣乘，幀緩存處理數(shù)據(jù)過程分為三步：第一次變換：正交解調(diào)后的數(shù)據(jù)寫入DDRII之前，解交織一次；第二次變換：第一次變換的結(jié)果寫入DDRII，然后從DDRII中讀出；第三次變換：從DDRII中讀出的結(jié)果再交織一次，變?yōu)檫m合矩陣乘的數(shù)據(jù)格式。113B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存從正交解調(diào)的輸出，到數(shù)據(jù)輸出給B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存寫入DDRII之前，在FPGA中數(shù)據(jù)格式變換。114B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存寫入DDRII之前，在FPGAB信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存DDRII中數(shù)據(jù)格式變換。115B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存DDRII中數(shù)據(jù)格式變換。41B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存從DDRII中讀出數(shù)據(jù)后，在FPGA中數(shù)據(jù)格式變換。116B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存從DDRII中讀出數(shù)據(jù)后，在FB信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存深度變換，模式切換，即只要是涉及到掃描模式變換的，都是幀緩存的天敵。圖像無輸出，模式切換時(shí)圖像異常，圖像抖動(dòng)，丟包，幀率不正常，應(yīng)該優(yōu)先檢查幀緩存模塊；三次數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)變過程中，任何一次在時(shí)序上稍有不當(dāng)，整個(gè)管道就堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)數(shù)據(jù)流停滯?？梢圆捎孟铝惺侄屋o助診斷：采集分析波束合成數(shù)據(jù)(1)，用于檢查送給幀緩存的數(shù)據(jù)是否正確；分析幀緩存寫入到DDRII的數(shù)據(jù)(2)，用于驗(yàn)證寫操作是否正確；分析輸入到矩陣乘的數(shù)據(jù)(3)，用于驗(yàn)證幀緩存讀是否正確。117B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存深度變換，模式切換，即只要是涉B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存Bug27864BCM時(shí)數(shù)據(jù)丟包；Bug29141BM諧波時(shí)M圖像間或的亮線；Bug晃取樣框時(shí)，C突然死掉；BugBC奇偶幀掃描下，幀率只有理論的一半；------118B信號(hào)處理-M7：數(shù)據(jù)幀緩存Bug27864BCM時(shí)數(shù)B信號(hào)處理-M7：矩陣乘B的矩陣乘的實(shí)質(zhì)是對(duì)同一個(gè)線集內(nèi)，屬于同一線的不同子幀的同一深度的IQ加權(quán)求和。B矩陣的系數(shù)通常取1或-1。如果存在正反向諧波成像，系數(shù)有一半取-1，得到諧波數(shù)據(jù)成分。C的矩陣乘用于實(shí)現(xiàn)壁濾波或TDI模式的直通，和DC6,M5類似。119B信號(hào)處理-M7：矩陣乘B的矩陣乘的實(shí)質(zhì)是對(duì)同一個(gè)線集內(nèi)，B信號(hào)處理-M7：累加器對(duì)于B信號(hào)處理來說，累積器作用有兩個(gè)：1是用于基波和諧波處理結(jié)果的模值加權(quán)疊加；2是用于同一子集內(nèi)部不同線集結(jié)果的疊加，比如多焦點(diǎn)結(jié)果的模值疊加。對(duì)于C信號(hào)處理來說，累積器作用：實(shí)現(xiàn)速度矢量的相干疊加。120B信號(hào)處理-M7：累加器對(duì)于B信號(hào)處理來說，累積器作用有兩內(nèi)容提要：B信號(hào)處理C信號(hào)處理121內(nèi)容提要：B信號(hào)處理471.C掃描2.數(shù)據(jù)重排3.壁濾波4.自相關(guān)5.求速度6.KEYHOLE噪聲抑制C信號(hào)處理1221.C掃描C信號(hào)處理48速度對(duì)應(yīng)著多普勒頻移；要檢測(cè)血流速度，即求出多普勒頻移，也就是鑒頻；對(duì)于數(shù)字信號(hào)處理來說，鑒頻是在采樣數(shù)據(jù)中求出數(shù)據(jù)中可能的頻率成分，等價(jià)于鑒別數(shù)據(jù)的相位變化趨勢(shì)。C信號(hào)處理-C掃描123速度對(duì)應(yīng)著多普勒頻移；C信號(hào)處理-C掃描49上圖中第一，第二，，，次回波數(shù)據(jù)是如何得到的？對(duì)同一位置多次等間隔掃描，假設(shè)次數(shù)為P；等間隔時(shí)間T的倒數(shù)1／T稱為速度樣點(diǎn)采樣率；而非AD采樣率。從速度樣點(diǎn)采樣率，發(fā)射頻率，超聲速度，又能換算到血流速度范圍：Scale（cm/s）下面為多普勒頻移公式，以及測(cè)速范圍Scale的算法。C信號(hào)處理-C掃描上面的公式中Fs即為速度樣點(diǎn)的采樣率，各種模式下Fs含義如下所示：124上圖中第一，第二，，，次回波數(shù)據(jù)是如何得到的？C信號(hào)處理-C下圖中，K的取值表示不同位置的血流掃描線，對(duì)于正常的C掃描來說，采用的是下圖左邊的掃描方式，而不是右邊的掃描方式。為什么？C信號(hào)處理-C掃描125下圖中，K的取值表示不同位置的血流掃描線，對(duì)于正常的C掃描來前提條件1：取樣框的位置（深度）決定了C發(fā)射的PRF，假設(shè)PRF=4K；前提條件2：現(xiàn)在要檢測(cè)極其低速血流，速度范圍SCALE非常小，比如手指尖，采樣率1K即夠；按照下圖右邊的掃描方式，如果相鄰P之間的時(shí)間間隔倒數(shù)為1K，能達(dá)到要求的速度分辨率，最后顯示的幀率就太慢了。按照下圖右邊的掃描方式，如果相鄰P之間的時(shí)間間隔倒數(shù)為4K，幀率能滿足要求，能達(dá)到的速度范圍SCALE為原來的四倍，實(shí)際上對(duì)于低速血流來說，沒有必要需要如此高的SCALE，速度分辨率降低為原來的1／4。下面左圖的P,K交叉掃描是理想的掃描方式，既提高了幀率，又兼顧了速度分辨率。P，K值取多少，由很多因素折衷決定。C信號(hào)處理-C掃描126前提條件1：取樣框的位置（深度）決定了C發(fā)射的PRF，假設(shè)P典型的P,K以及C的PRF，C的速度樣點(diǎn)采樣率之間關(guān)系。C信號(hào)處理-C掃描127典型的P,K以及C的PRF，C的速度樣點(diǎn)采樣率之間關(guān)系。C信C線復(fù)合的掃描方式：4波束，間隔兩線掃描，B復(fù)合一次，C一個(gè)取樣框分成5個(gè)數(shù)據(jù)包掃描，每個(gè)包的P=14,K=2,包內(nèi)的K=0，K=1線號(hào)錯(cuò)開2；上一個(gè)包的最后一線和下一包的第一線線號(hào)錯(cuò)開2.每個(gè)包的開頭都有兩次無效的掃描；從下圖可以看出C最終顯示的線數(shù)是：5×4-2×2=16；C信號(hào)處理-C掃描128C線復(fù)合的掃描方式：4波束，間隔兩線掃描，B復(fù)合一次，C一個(gè)C線復(fù)合的掃描方式：C的子幀個(gè)數(shù)為28，以第一次得到的有效線為基準(zhǔn)，線號(hào)間隔四線得到的線數(shù)據(jù)放在子幀0至13中，即線集0的數(shù)據(jù)；線號(hào)間隔二線得到的線數(shù)據(jù)放在子幀14至27中，即線集1的數(shù)據(jù)。C的子集為1，線集共為2。在累加器中，實(shí)現(xiàn)速度矢量的累加，C信號(hào)處理-C掃描129C線復(fù)合的掃描方式：C的子幀個(gè)數(shù)為28，以第一次得到的有效線C奇偶幀復(fù)合的掃描方式：一個(gè)掃描控制幀分兩個(gè)顯示幀完成，稱為奇幀和偶幀。對(duì)于B來說，奇幀和偶幀掃描過程完全相同；對(duì)于C來說，下圖中P=12，K=13，一個(gè)C的取樣框由一個(gè)包組成；對(duì)于C來說，奇幀，偶幀錯(cuò)開兩線，C的線集數(shù)為0，累加器無累加。但是存在幀復(fù)合運(yùn)算；可以把幀復(fù)合當(dāng)作幀于幀之間的非相干疊加；下圖中C的線數(shù)一共為：13×4-2×2=48；C信號(hào)處理-C掃描130C奇偶幀復(fù)合的掃描方式：一個(gè)掃描控制幀分兩個(gè)顯示幀完成，稱為C的線復(fù)合屬于矢量的疊加，C的幀復(fù)合屬于標(biāo)量的加權(quán)疊加。例如：假設(shè)V0角度為25度，V1角度為90度，矢量量疊加后，其角度為35度。標(biāo)量疊加，假設(shè)權(quán)值為0.5，結(jié)果為（90+25）×0.5=57.5度；兩種方法計(jì)算出的結(jié)果稍有差異。如果權(quán)值為0.5，可以證明標(biāo)量疊加計(jì)算的結(jié)果要比矢量疊加的結(jié)果大一些。C信號(hào)處理-C掃描131C的線復(fù)合屬于矢量的疊加，C的幀復(fù)合屬于標(biāo)量的加權(quán)疊加。例如1.C掃描2.數(shù)據(jù)重排3.壁濾波4.自相關(guān)5.求速度6.KEYHOLE噪聲抑制C信號(hào)處理1321.C掃描C信號(hào)處理58在前面的數(shù)據(jù)幀緩存中講過，C的數(shù)據(jù)重排是通過對(duì)數(shù)據(jù)幀緩存的讀寫實(shí)現(xiàn)的。假設(shè)當(dāng)前數(shù)據(jù)點(diǎn)為D(P,K,F)，P表示樣點(diǎn)數(shù)據(jù)的編號(hào)，K表示線號(hào)，F(xiàn)表示深度。如果不考慮多波束的因素，輸入數(shù)據(jù)的先后順序?yàn)椋篎->K->P，如下圖左;數(shù)據(jù)重排后，輸出數(shù)據(jù)的順序?yàn)椋篜->F->K，如下圖右。C信號(hào)處理-數(shù)