基于FPGA实现CT图像重建加速的设计.pdf

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1、第29卷第3期液晶与显示VoL29NO．32O14年6月ChineseJourna1ofLiquidCrystalsandDisplaysJun．2014文章编号：1007—2780(2O14)03—0455—06基于FPGA实现CT图像重建加速的设计张晓梦，张涛(1．中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林长春130033；2．中国科学院大学，北京100049；3．中国科学院苏州生物医学工程技术研究所，江苏苏州215163)摘要：为满足CT图像重建系统的实时处理要求，提出了一种基于FPGA实现CT图像重建的加速方法。首先将滤波反投影算法进行并行性分

2、解，然后采用并行流水线设计思想，给出了算法在FPGA上实现的总体结构，并且分别给出滤波、反投影、循环累加等主要功能单元的电路设计，最后在FPGA上实现了12条并行流水线重建系统。实验结果表明，与基于CPU的图像重建相比较，基于FPGA的重建系统重建出的图像绝对误差小于0．4，加速比在100倍以上，且重建图像的规模越大，加速效果越明显。关键词：现场可编程门阵列；图像重建；并行计算；加速中图分类号：TP391．41文献标识码：Adoi：10．3788／YJYXS20142903．0455DesignofCTimagereconstructionacceler

3、ationbasedonFPGAZHANGXiao—meng’。～．ZHANGTao(1．ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，China；3．SuzhouInstituteofBiomedicalEngineeringandTechnology，ChineseAcademyofSciences

4、，Suzhou215163，China)Abstract：Tofulfillthereal—timeprocessingrequirementofcomputerizedtomographyimagerecon—struction，aFPGA—basedacceleratedCTimagereconstructionmethodwasproposed．Firstly，filteringprojectionalgorithmwasbrokendownbyparallelism．ThentheFPGA—basedprocessingstructurewasp

5、roposedbyusingtheparallelpipelinetechnology，andthedesignsofthemainunitsofthemethodwerediscussed。includingthedesignsofthefilter，back—projection，andaccumulation．Lastly，thesys—temwhichincludes12parallelprocessingpipelineswasimplementedonFPGA．Thesimulationresultsshowedthat，comparedwi

6、ththeCPUreconstruction，theFPGA—basedreconstructionachievedthatre—constructionabsoluteerroris1essthan0．4andthespeedupratioismorethan100，itsspeedupeffectismoreobviouswhenitisappliedto1argeramountofreconstructedimage．Keywords：FPGA；imagereconstruction；parallelcomputing；acceleration收稿

7、日期：2013—08—02；修订日期：201309—14。基金项目：国家重大科学仪器设备开发专项(No．2011YQ040082)；国家科技支撑计划(No．2012BAI13B00)456液晶与显示第29卷1引言目前CT系统都需要将DAS(数据采集系统)采集的投影数据传输至工作站中进行重建，随着CT技术的发展，采集到的数据量越来越大，这不仅增加了数据传输的时间，而且对滑环等部件也提出了更高的要求。如果在CT的DAS中嵌入图像重建系统，在传输前对投影数据进行重建处理，可有效减少传输压力。但是这对图像重建图1中心切片定理原理图系统的实时性有很高的要求，并且系

8、统要具有体Fig．1Principlediagramofslicetheorem