基于振镜扫描光声成像系统设计与实现

发布时间：2017-08-07 02:12

  本文关键词：基于振镜扫描光声成像系统设计与实现

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【摘要】：光声成像是根据不同生物组织对特定波长的激光具有差别较大的光学吸收系数进而辐射不同强度超声波(光声信号)。光声信号体现的是生物组织的光学吸收分布特性,而这种光学吸收分布特性与生物组织的生理结构特性有紧密的联系,不同结构的生物组织对光的吸收具有差异性,因而通过探测光声信号并在后期进行图像重建便可了解生物组织的生理信息,从而为医疗工作者提供生物组织内部的生理状态、代谢情况和病变特征等有效信息。本文的主要研究内容是在现有实验室单元扫描光声成像系统基础上设计与实现基于振镜扫描光声成像系统。文章首先介绍了构建的扫描光声成像系统整体结构,主要包含振镜、信号调理电路、数据采集卡与FPGA等,并阐述了FPGA在系统中的作用。其次通过FPGA控制振镜周期性偏转,采用TLC7226芯片实现硬件电路部分,软件设计时要配合激光出光同步进行。接着基于VC开发数据采集卡,使其按实验需求对光声信号进行数据采集,同时FPGA也要控制数据采集卡配合触发激光,并进行了模拟样品实验验证了采集卡的采集功能。然后就光声信号调理电路的时序部分进行了设计,通过FPGA控制使电路的增益能按照不同的需求稳定变化,并同时要配合激光出光,在不同增益条件下进行了所搭建的振镜扫描系统实验。最后FPGA对光声信号数据进行了预处理、小波变换与希尔伯特变换等重现出光声信号图像,通过FPGA进行数据处理得到的还原图像与matlab处理重建的图像基本一致。考虑到最终是要实现基于FPGA的一体化光声成像系统,本文已实现FPGA控制激光出光、振镜偏转、信号调理、数据采集与图像处理。
【关键词】：光声成像系统 振镜 FPGA 数据采集 信号调理 图像处理
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH74;TN791
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 绪论7-17
• 第一节 研究背景与意义7-9
• 第二节 国内外研究现状9-14
• 第三节 本文的主要工作14-17
• 第一章 系统设计与搭建17-21
• 第一节 系统构建概述17-19
• 第二节 FPGA在系统中的作用19-20
• 第三节 本章小结20-21
• 第二章 振镜驱动与激光触发21-29
• 第一节 振镜驱动原理21-23
• 第二节 硬件与软件设计23-26
• 第三节 激光同步触发26-28
• 第四节 本章小结28-29
• 第三章 数据采集实现29-41
• 第一节 数据采集卡介绍29-33
• 第二节 基于VC对数据采集卡开发33-37
• 第三节 数据采集卡功能实现37-39
• 第四节 本章小结39-41
• 第四章 信号调理电路增益控制及系统实验41-51
• 第一节 信号调理电路介绍41-42
• 第二节 信号调理电路增益控制42-47
• 第三节 振镜扫描系统实验47-50
• 第四节 本章小结50-51
• 第五章 FPGA图像重现51-81
• 第一节 图像处理技术背景51-53
• 第二节 算法实现原理53-58
• 第三节 基于FPGA实现图像重现58-80
• 第四节 本章小结80-81
• 总结与展望81-83
• 参考文献83-89
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果89-91
• 致谢91-93
• 个人简历93-97

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本文编号：632402