基于圖形處理器的超聲成像仿真平臺.pdf

1、超聲成像技術(shù)是三大現(xiàn)代醫(yī)學(xué)成像技術(shù)之一。其具有安全、無創(chuàng)、實時性好等優(yōu)點。從而在臨床中得到了廣泛的應(yīng)用。其綜合了在醫(yī)學(xué)超聲基礎(chǔ)理論研究、新型壓電材料、計算機信息技術(shù)等相關(guān)方面的最新成果。
　　 對超聲成像系統(tǒng)的仿真有重要的意義。通過仿真系統(tǒng)，可以設(shè)計成像系統(tǒng)參數(shù)，設(shè)計新的波束形成算法和聚焦策略等，從而可以快速的研究設(shè)計成像系統(tǒng)原型。
　　 設(shè)計一個成像仿真平臺，首先需要對實際的成像系統(tǒng)有完整和詳細的了解。本文闡述了超聲聲

2、學(xué)中與成像系統(tǒng)有關(guān)聯(lián)的聲學(xué)現(xiàn)象：入射、散射、聲衰減。并對其物理特性將如何影響成像系統(tǒng)的性能做出了說明。對超聲換能器的物理特性與在成像系統(tǒng)中至關(guān)重要的發(fā)射波特性的關(guān)系做了介紹。
　　 通過對數(shù)字超聲成像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分析，將仿真平臺劃分為3個模塊：探頭陣列設(shè)定與發(fā)射策略、波束形成、信號處理。探頭陣列設(shè)定與發(fā)射策略的實現(xiàn)采用Field2編程。Field2是線性聲場仿真軟件，其仿真計算基于線性系統(tǒng)理論，在其計算中核心是空間脈沖響應(yīng)的計算，

3、在此基礎(chǔ)上可以得到發(fā)射場、散射場和傳感器輸出信號。通過對傳感器設(shè)定、發(fā)射策略設(shè)定、激勵設(shè)定就可以計算出后續(xù)仿真所需要的完備集、數(shù)字前端數(shù)據(jù)或A-Line數(shù)據(jù)。GPU是計算機中用于圖形處理的數(shù)字芯片。其結(jié)構(gòu)相比CPU有極高的并行性，在TESLA架構(gòu)中GPU中存在了支持通用計算的SPA模塊，在并行編程模型下，可以提供近10倍于CPU的浮點數(shù)運算能力。通過引入CUDA編程模型，可以設(shè)計實現(xiàn)利用GPU的通用計算資源的波束形成程序。希爾伯特變換、