FPGA在發(fā)射光譜層析中的應(yīng)用.pdf

1、發(fā)射光譜層析技術(shù)(Emission Spectral Tomography,簡(jiǎn)稱EST)是一種不干擾待測(cè)場(chǎng)分布的新型診斷測(cè)量技術(shù)，它結(jié)合了發(fā)射光譜測(cè)量和光學(xué)層析技術(shù)(Optical Computed Tomography，簡(jiǎn)稱OCT)。它在熱物理量測(cè)試、等離子體診斷等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，是機(jī)械、冶金、航空航天等領(lǐng)域不可缺少的檢測(cè)技術(shù)。為了順應(yīng)工業(yè)技術(shù)的需求，現(xiàn)在層析技術(shù)在向?qū)崟r(shí)化方向發(fā)展。 而EST技術(shù)的實(shí)時(shí)化要求速度能有

2、較大的提高，目前的EST技術(shù)大都是由計(jì)算機(jī)編程，采集到的圖像由編程軟件來(lái)處理，但都沒有能夠做到實(shí)時(shí)層析重建。本文就是尋求這樣一種解決辦法，能夠使層析重建的速度大大提高，以此實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)層析。 經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)的優(yōu)勢(shì)日益凸顯，它的最大優(yōu)勢(shì)——并行運(yùn)算而導(dǎo)致的高速運(yùn)算能力是本文選擇其來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)射光譜層析算法的首要依據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)和FPGA的局限性，本文提出一種浮點(diǎn)數(shù)處理方法，該方法的提出不僅解決了在FPGA上處理浮點(diǎn)數(shù)的問

3、題，為在FPGA上實(shí)現(xiàn)發(fā)射光譜層析技術(shù)SIRT 算法鋪平了道路；而且突破了以往FPGA業(yè)界在處理浮點(diǎn)數(shù)時(shí)只能采用定點(diǎn)處理的局限，拓寬了FPGA的應(yīng)用范圍。本文還提出一種FPGA的加速方法，該法將矩陣分塊的數(shù)學(xué)原理與FPGA的并行運(yùn)算的優(yōu)勢(shì)有機(jī)結(jié)合，使運(yùn)算速度得到成倍提升，進(jìn)一步提高了層析計(jì)算的實(shí)時(shí)性.本文結(jié)合算法的基本流程，在QuartusII編程環(huán)境下，通過(guò)Verilog語(yǔ)言編程，定制宏功能模塊；經(jīng)過(guò)大量仿真、驗(yàn)證及調(diào)試，最終將通過(guò)軟