面向存儲(chǔ)優(yōu)化的CBCT反投影算法研究及硬件實(shí)現(xiàn).pdf

1、螺旋錐束CT（ConeBeamComputed Tomography）技術(shù)是使射線穿透物體，利用接收到的投影數(shù)據(jù)對(duì)物體截面進(jìn)行重建的一種技術(shù)。現(xiàn)代醫(yī)療中的CT主要是用于輔助醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域。當(dāng)前使用最廣泛的是一些非精確的算法。而Katsevich算法是CT重建的一種精確算法，屬于濾波反投影算法中的一種。由于算法復(fù)雜且計(jì)算量大，在需要快速處理數(shù)據(jù)并生成重建圖像的醫(yī)用CT領(lǐng)域尚不能廣泛使用。
　　本文對(duì)CBCT的重建算法及球面探測(cè)板進(jìn)行了

2、介紹，重點(diǎn)研究了反投影步驟。反投影是CBCT圖像重建中的重要步驟，其執(zhí)行所用時(shí)間在整個(gè)重建算法執(zhí)行時(shí)間中的占比高達(dá)50％。加速反投影過(guò)程對(duì)整個(gè)重建時(shí)間的減少起著至關(guān)重要的作用。隨著對(duì)圖像分辨率以及重建速度的要求提高，原先256×256分辨率的重建圖像已經(jīng)不能滿足需要，文中的重建的圖像分辨率為512×512。有限的FPGA資源，尤其是其存儲(chǔ)資源，不再能夠滿足要求。本文提出了一種存儲(chǔ)優(yōu)化的方法。針對(duì)提出的存儲(chǔ)優(yōu)化的方法，設(shè)計(jì)了有效的算法驗(yàn)證

3、流程，并利用軟件對(duì)提出的存儲(chǔ)優(yōu)化的方法，分別在平面探測(cè)板和球面探測(cè)板的情況下進(jìn)行了驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)存儲(chǔ)優(yōu)化后，無(wú)需在做反投影運(yùn)算之前就計(jì)算好所有的臨時(shí)數(shù)據(jù)，有效解決了反投影硬件實(shí)現(xiàn)過(guò)程中遇到的資源瓶頸問(wèn)題。長(zhǎng)期以來(lái)，由于反投影涉及到的計(jì)算比較復(fù)雜，硬件實(shí)現(xiàn)有一定的難度。本文在算法優(yōu)化的基礎(chǔ)上，為反投影設(shè)計(jì)了硬件電路。電路劃分了合理的模塊，詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)以及它們之間的信號(hào)聯(lián)系。計(jì)算核心采用32位浮點(diǎn) IP核搭建，流水線結(jié)構(gòu)。最后在實(shí)驗(yàn)