錐束CT三維重建算法的FPGA加速研究.pdf

1、由于探測器分辨率的逐年提高，以及微創(chuàng)、介入手術(shù)帶來的實時、準(zhǔn)實時三維成像應(yīng)用需求，使得錐束CT重建加速越來越受重視。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平臺對FDK錐束重建算法進(jìn)行了實現(xiàn)，對FDK算法的加權(quán)、濾波、反投影三大步驟的數(shù)學(xué)計算復(fù)雜度、內(nèi)存訪問量及耗時進(jìn)行了評估。結(jié)合FDK和FPGA的特點，對FPGA加速重建系統(tǒng)進(jìn)行了整體設(shè)計，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)動態(tài)范圍進(jìn)行數(shù)據(jù)的定浮點轉(zhuǎn)化。數(shù)據(jù)傳輸部分，通過EZ-USB FX2芯片方案的實現(xiàn)和優(yōu)化，實現(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)通過流水線的方式實現(xiàn)反投影的各個計算步驟，其中提出便于硬件計算反投影坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)的CORDIC算法，以提高反投影中坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)計算性能；為了