錐束CT三維重建算法的FPGA加速研究.pdf

1、由于探測(cè)器分辨率的逐年提高，以及微創(chuàng)、介入手術(shù)帶來(lái)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)三維成像應(yīng)用需求，使得錐束CT重建加速越來(lái)越受重視。本文以目前最常用的錐束CT重建算法FDK算法為基礎(chǔ)，對(duì)利用FPGA進(jìn)行錐束CT重建加速的課題進(jìn)行了研究。
　　論文首先利用PC平臺(tái)對(duì)FDK錐束重建算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)，對(duì)FDK算法的加權(quán)、濾波、反投影三大步驟的數(shù)學(xué)計(jì)算復(fù)雜度、內(nèi)存訪問(wèn)量及耗時(shí)進(jìn)行了評(píng)估。結(jié)合FDK和FPGA的特點(diǎn)，對(duì)FPGA加速重建系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)，劃分

2、為上位機(jī)、數(shù)據(jù)傳輸、FPGA反投影三大功能模塊進(jìn)行詳細(xì)的討論。其中上位機(jī)部分計(jì)算FDK算法的加權(quán)和濾波步驟，并根據(jù)預(yù)估算的數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)的定浮點(diǎn)轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)傳輸部分，通過(guò)EZ-USB FX2芯片方案的實(shí)現(xiàn)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)和FPGA反投影之間的高速USB傳輸。FPGA反投影部分，算法邏輯單元(ALU)通過(guò)流水線的方式實(shí)現(xiàn)反投影的各個(gè)計(jì)算步驟，其中提出便于硬件計(jì)算反投影坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的CORDIC算法，以提高反投影中坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)計(jì)算性能；為了