螺旋錐束CT三維圖像重建插值算法的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)(CT，Computed Tomography)被廣泛應(yīng)用于人體組織成像領(lǐng)域，是進(jìn)行人體醫(yī)療診斷的重要手段。CT應(yīng)用中，圖像重建算法的實(shí)現(xiàn)是一個(gè)關(guān)鍵問題。2002年，Katsevich提出了螺旋錐束CT三維圖像重建算法，這是一種精確三維圖像重建算法，它逐漸成為CT成像領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。Katsevich算法數(shù)據(jù)量巨大且運(yùn)算復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)該算法的加速是其臨床應(yīng)用的一個(gè)難點(diǎn)。本文討論的是Katsevich螺旋錐束CT三維圖像

2、重建中插值算法的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，這為該算法的硬件加速實(shí)現(xiàn)提供了研究基礎(chǔ)，也為其臨床應(yīng)用起到了良好的促進(jìn)作用。
　　本文主要研究Katsevich錐束三維重建算法插值部分的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，這是整個(gè)算法硬件實(shí)現(xiàn)的重要組成部分之一。在錐束三維圖像重建中，插值算法分為濾波前插值和濾波后插值兩部分，主要用來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的重新排列，為反投影計(jì)算做準(zhǔn)備。本文首先介紹了Katsevich錐束CT三維圖像重建理論及其插值算法的軟件實(shí)現(xiàn)，比較分析了最

3、鄰近點(diǎn)插值法和線性插值法對圖像重建速度和重建質(zhì)量的影響，選擇線性插值算法進(jìn)行三維圖像重建?？紤]FPGA資源和速度的因素，本文進(jìn)行了插值算法的定點(diǎn)仿真，確定了定點(diǎn)數(shù)據(jù)的位數(shù)。之后，進(jìn)行了插值算法的FPGA硬件建模，在硬件資源和速度間進(jìn)行了合理權(quán)衡，實(shí)現(xiàn)了插值算法單元的流水線設(shè)計(jì)，完成了該硬件系統(tǒng)的功能仿真、綜合、布局布線和時(shí)序分析。最后，進(jìn)行了插值硬件系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過模塊并行化和查找表實(shí)現(xiàn)這兩種方式進(jìn)行了插值系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并完成了性