高速大气激光通信收发模块设计

采用高速垂直腔面发射激光器和雪崩二极管,结合专用集成芯片设计高速大气激光通信收发模块,使系统传输速率达1.25Gbps,突出了带宽成本比,推动大气激光通信系统的实用化进展.     

单探测器偏振相干层析信号的傅里叶变换分析

研究了生物组织的双折射率、质地密度及层次结构等不同特性对单探测器偏振相干层析(PS-OCT)信号傅里叶频谱的影响。探讨了单探测器PS-OCT的成像理论,建立了多层组织模型。以该模型为样品模拟了它的单探测器偏振OCT信号,并分析了不同模型参数对信号傅立叶频谱的影响。以牛软骨、新鲜及干牛腱为样品,利用单探测器PS-OCT系统对它们进行A型扫描,并对获得的数据进行傅里叶变换。获得的傅里叶频谱显示,随着样品双折射率、背散射率、结构层次等特性的改变,频谱中的谱峰形状及所对应的频率也发生变化,结果证实了单探测器PS-OCT系统检测多种生物组织特性的能力。     

基于DSP的运动目标识别与跟踪系统的设计

为了实现对运动物体的智能反馈跟踪,设计了墓于TMS320DM642 DSP芯片和Cam-shift算法的嵌入式运动目标识别与跟踪系统.在Cam-shift跟踪算法原理基础上,详细描述了系统视频信号处理的各个模块,并进行了系统的有效性和实时性验证.实验结果表明,系统可对简单背景下的单一运动目标进行连续跟踪,算法稳定、计算量小,满足实时性要求.     

超声内窥数字成像技术

超声内窥镜系统将微型超声探头通过电子内窥镜的活检通道插入消化道器官,既可通过内窥镜直接观察粘膜表面的病变形态,又可进行超声扫描成像,获得消化器官管壁各个断层的组织学特征.利用编码激励技术,以4位Barker编码的方式激励换能器,在不增加峰值负声压的前提下,显著提高超声换能器的发射功率,增大系统探测深度以及成像的信噪比;用数字下变频技术实现超声回波的中频采样、编码信号的脉冲压缩以及信号包络的提取;采用装有超声耦合液的玻璃烧杯作为实验样品,对其进行旋转扫描,得到256级灰度的超声图像,轴向分辨率达0.4 mm,验证了系统原理的正确性.     

基于信道频域模型及OFDM技术的超分辨率时延估计算法

就非自由空间电磁波测距这一课题,给出了信道的参数化频域模型,提出了互相关MUSIC超分辨率时延估计(TDE)算法,进一步结合先进的OFDM技术提出了基于信道频域响应及OFDM技术的互相关MUSIC算法,利用OFDM这一特殊的调制解调技术方便可靠的获得了信道的频域响应.对该算法的时延估计性能进行了仿真,结果表明该算法在[SNR]=0dB、[BW]=20 MHz条件下可实现精确的TDE,对应的测距误差不大于30 cm,充分体现了算法的超分辨率特性及抗噪性.     

医用超声内窥镜高速成像系统的USB2.0接口设计

提出了一种基于USB2．0的DMA方式下实现医用超声内窥镜高速图像采集的新方法。该方法以CPLD（复杂可编程逻辑器件）作为数据传输的控制核心,并采用了外部高速缓存模块以实现数据传输的完整性,结构简单,灵活性强,方便易行,完全满足医用超声内窥镜系统实时显示图像的要求。该设计可被广泛的应用于要求高精度高速实时数据采集的场合。     

冠状动脉树三维重建理论模型的研究

冠状动脉树的三维信息对于心血管疾病的评价和诊断具有十分重要的意义，研究了基于两幅冠脉造影图像重建三维冠状动脉树的理论模型，首先根据透视投影原理建立一个双平面冠脉造影系统的投影模型．并分析两幅不同角度的造影图像之间的几何变换关系。然后提出一种新型的深度求解方法．最后给出冠状动脉树模型的三维重建结果。     

冠状动脉造影图像序列中估计二维运动及变形的弹性配准算法

提出一种由单面血管造影图像序列分析心脏冠状动脉运动和变形的方法，即利用弹性配准算法，将动脉运动的估计简化为对连续两帧图像的骨架像素的匹配．采用动态规划的方法进行配准，同时引入自回归建模，二者结合起来互相作用：动态规划为自回归模型参数的估计提供样本值；自回归模型为动态规划提供适当的成本函数。采用临床得到的单面冠状动脉造影图像序列对该算法进行了验证。实验结果表明应用该方法计算血管骨架图像中各点的光滑移动向量场，能够得到精确的结果。     

冠脉树三维重建中血管段的匹配

针对冠状动脉树三维重建中血管段难以配准的问题，提出了一种新型的血管段匹配方法。该方法采用“有向二叉树”描述冠状动脉树的拓扑结构，然后根据外极线约束和拓扑约束，从冠状动脉树的根结点开始，沿血管行走方向逐级匹配分支点和端点，从而实现血管段的自动匹配。实验结果表明，该方法降低了冠状动脉树三维重建的复杂度，提高了重建的速度和精度。     

基于FPGA的数字超声内窥镜接收系统设计

根据数字超声成像的要求和超声信号的特点,设计了由高速采样电路和FPGA正交解调电路组成的数字超声内窥镜接收系统。采样电路由AD8138和AD9235实现,对放大后的超声回波信号直接进行模数转换;FPGA利用内部RAM、乘法器、IP核和宏模块构建数字正交解调电路,提取超声回波信号的幅度;获取的幅度信息经USB2.0接口电路送入计算机显示。对玻璃杯进行的静止扫描成像实验,验证了接收系统的小信号检测能力,可以检测到信噪比约为4dB的回波信号;对玻璃杯进行的旋转扫描成像实验,表明接收系统可用于数字超声内窥镜成像。