《数字超声成像原理和架构体系设计》在超声成像的硬件和体系构架设计基础上，以B型超声成像系统为主要分析对象，详细介绍了数字超声成像中宽频带传感器、高速前端AD转换、数字波束合成、回波信号的处理技术、图像显示处理、可控波形编码发射、线性调频波、Golay互补码和Barker码等编码技术的设计要点，以及合成孔径成像等方面的研究内容，重点介绍了数字声束合成技术。针对超声传播的独特性，《数字超声成像原理和架构体系设计》还涉及声传播的基础理论和超声弹性成像方面的内容。
《数字超声成像原理和架构体系设计》可供从事超声仪器开发的工程技术人员、超声设备的检修与操作人员以及使用技术人员参考，也可作为高等院校、研究所超声学相关专业的研究生和本科生的教学参考书。

前言
第1章绪论1
1.1超声成像的背景与意义1
1.2超声成像方法的现状1
1.3波束形成技术4
参考文献5
第2章数字超声的基础理论与成像原理6
2.1数字B型超声成像系统原理6
2.2超声成像基础理论7
2.2.1超声波产生与接收原理7
2.2.2超声波信号的特性7
2.2.3超声波的反射、折射和散射9
2.2.4超声波的衰减10
2.2.5超声波声场特性11
2.3高速采样的AD转换12
2.4时间增益控制13
2.5超声成像质量的评价标准14
2.5.1轴向分辨率14
2.5.2横向分辨率14
2.5.3对比度14
2.5.4时间分辨率15
2.5.5动态范围15
参考文献15
第3章数字超声硬件系统的设计与研究17
3.1数字B型超声系统的原理17
3.2超声发射电路18
3.3超声扫描线的生成19
3.3.1超声扫查的原理19
3.3.2间隔扫查方法20
3.3.3收发交叉扫查方法20
3.3.4收发间隔交叉扫查方法22
3.3.5飞越扫查方法22
3.4发射阵列开关23
3.4.1发射阵列23
3.4.2超声发射信号的整序网络24
3.4.3超声发射信号的产生28
3.5TR接收电路30
3.6时间增益控制电路32
3.6.1时间增益控制原理32
3.6.2时间增益控制电路的设计33
3.7高速AD转换36
3.8接收整序网络37
参考文献42
第4章敢字波束舍成技术43
4.1延时叠加被束形成43
4.2聚焦技术44
4.2.1聚焦技术的实现过程45
4.2.2声场分布的计算46
4.2.3凸阵探头的仿真47
4.2.4超声圄像的仿真50
4.3动态聚焦的工程实现方法51
4.4非均匀采样法动态聚焦55
4.5均匀采样内插法动态聚焦59
4.5.1聚焦延时参数实时修正的产生方法59
4.5.2聚焦延时参数的压缩存储与实时生成方法62
4.5.3逐点聚焦算法的FPGA实现67
4.5.4改进聚焦算法的性能分析与讨论69
4.6数字多波柬逐点聚焦技术70
4.7幅度变迹技术74
4.7.1单一幅度变迹74
4.7.2分段动态变迹技术的研究77
4.7.3动态幅度变迹技术的实现方法82
4.8动态孔径技术83
4.8.1动态孔径的优点84
4.8.2动态孔径的原理及实现算法85
4.8.3仿真成像87
4.9动态孔径与动态聚焦延时参数的融合设计90
4.9.1聚焦延时的计算90
4.9.2动态孔径控制方法91
4.9.3融合动态孔径聚焦延时参数的压缩91
4.9.4Geabr0实验数据集成像95
参考文献95
第5章超声回渡信号的处理技术97
5.1动态滤波技术97
5.1.1数字滤披器98
5.1.2动态滤波器设计99
5.1.3动态滤披棒的FPGA实现101
5.2包络检测技术104
5.3对数压缩技术108
参考文献109
第6章超声的数字图像处理技术110
6.1数字扫描变换技术110
6.1.1坐标变换11111
6.1.2线性插值111
6.2图像的帧相关112
参考文献114
第7章基于虚拟阵元的超声成像双黯焦波束合成115
7.1基于虚拟阵元的双聚焦波束合成方法115
7.2披束合成器BF1的延迟参数计算117
7.3被束合成器BF2的延迟参数计算118
7.4仿真结果及讨论119
参考文献122
第8章自适应波束合成算法123
8.1标准的最小方差波束合成算法123
8.2稳健的自适应加权波束合成算法124
8.2.1对角加载法124
8.2.2空间平滑法125
8.2.3特征空问法127
8.2.4广义相干系数128
8.3最小方差波束合成与基于最小方差相干系数融合的超声成像方法129
8.4基于特征壁间的前后向最小方差波束合成130
8.5仿真结果及讨论131
8.5.1传统延时叠加成像131
8.5.2最小方差波束合成与基于最小方差相干系数融合的成像134
8.5.3基于特征空间的前后向最小方差披束合成的成像138
参考文献142
第9章Chirp码与自适应加权融合的鲁棒双翼焦超声波束合成143
9.1Chirp编码信号143
9.2匹配滤波器与脉冲压缩144
9.3基于Chirp码与自适应加权的鲁棒超声双聚焦波束合成146
9.4仿真结果及讨论147
参考文献151
第10章数字超声系统设计中的若干问题与解决方法152
10.1控制策略与最最最的问题152
10.1.1分时复用的四波柬控制策略153
10.1.2数据码流的降频处理问题156
10.2超声硬件系统设计的噪声问题159
10.2.1超声硬件拓扑结构布局问题159
10.2.2超声电路的元器件参数选择问题160
10.2.3超声电路中的电源波动引人噪声问题162
10.2.4超声电路中信号传输阻抗匹配问题163
10.2.5超声电路中的信号串扰问题167
10.2.6超声回波信号的屏蔽问题169
10.2.7超声电路中的信号隔离与共地问题172
10.3高速AD转换器的时钟设计176
10.3.1AD转换器时钟的抖动问题177
10.3.2抑制AD转换器时钟的抖动179
10.3.3多路AD转换器同步时钟的设计180
10.4高速LVDS串行接口182
10.4.1E5805的LVDS充数据连接183
10.4.2LVDS数据线的皿配设计184
10.4.3LVDS数据的串行接收185
10.4.4LVDS数据的测试与分析187
参考文献188
第11章超声弹性成像基本原理和成像关键方程189
11.1弹性成像的形成背景190
11.1.1超声弹性成像的原理和方法190
11.1.2弹性固与声像图的区别191
11.1.3与超声弹性图质量有关的重要参数及理论方面的进展191
11.1.4算法方面的进展193
11.2弹性波与物质相互作用及超声弹性成像的物理基础195
11.2.1弹性披在生物组织中传播的物理方程197
11.2.2披动方程的导出198
11.2.3非齐次波动方程的Fredhohn解202
11.2.4声波与生物组织相互作用203
参考文献206
第口章声波与声子晶体207
12.1背景207
12.2声子晶体207
12.2.1声子晶体的带隙形成机制208
12.2.2声子晶体的研究方法209
12.2.3声子晶体的缺陆态210
12.2.4声子晶体的应用211
12.3转移矩阵方法与一维声子晶体的带结构212
12.3.1运动方程212
12.3.2转移矩阵方法213
12.4折射率呈余弦变化的一维光子晶体带结构216
12.4.1弹性波波动方程216
12.4.2电磁波动方程218
参考文献219
第13章弹性波在介质中的传播成像及Nα法正则参戴的选择221
13.1弹性波221
13.2Fredholm方程的离散化221
13.3逆散射成像中的正则化方法223
13.3.1Tikhonov方法223
13.3.2截断奇异值方法224
13.3.3L-曲线法225
13.4Burg谱估计与K-S检验225
13.5求正则参数的归一化累积频谱Burg法228
参考文献231
第14章NCB正则化Lanczos超声反卷积大规模逆成像232
14.1超声解卷面临的问题232
14.2Lanczos-NCB混合法解卷233
14.2.1卷积问题的离散化233
14.2.2Lanczos混合法求解大规模逆问题235
14.2.3正则NCB方法235
14.3算法实现与模拟236
参考文献237
第15章基于光流的超声心动圄心肌运动与变形分析238
15.1光流的基本概念239
15.1.1光流239
15.1.2运动场与光流240
15.1.3光流的梯度约束方程241
15.1.4孔径问题242
15.2光流法243
15.3不同模型光滑项选择248
15.4中值公式250
15.4.1以TV模型为基础的中值公式计算250
15.4.2图像离散的中值公式计算252
15.5经典Horn-Schunck鲁棒性p函数光流估计255
15.6离散中值滤波高阶TV模型的计算256
15.6.1P函数光流估计的全变差中值滤披离散方程256
15.6.2阶梯效应的消除257
15.6.3改进的p函数光流估计与中值公式的刮算259
15.6.4对高阶项模型的改进方式261
15.7实验结论与数值计算262
参考文献269