面向掌心尺寸光声断层扫描的基于模型的图像重建硬件架构设计
图像与视频处理
2024-08-13 v1
摘要
光声(PA)成像技术融合了光学成像和超声成像的优势，展现出在生物医学应用中的巨大潜力。许多前临床研究和临床应用迫切需要快速、高质量、低成本且便携的成像系统。将先进的图像重建算法转化为硬件实现备受推崇。然而，现有的迭代式PA图像重建虽然比延迟求和算法更精确，但 suffer from 高计算成本。本文提出一种基于叠加波(s-Wave)的模型驱动硬件加速架构，用于掌心尺寸光声断层扫描(palm-PAT)，旨在以更低的系统成本提升图像重建的速度和性能。为实现此目标，我们提出一种创新的数据复用方法，可显著降低硬件存储资源消耗。我们通过FPGA实现该算法，并使用phantoms和体内人手指数据进行实验，以验证所提方法的可行性。结果表明，我们提出的架构在保持高成像性能的同时，可显著降低系统成本。该模型驱动算法的硬件加速实现相较于CPU可实现约270倍的加速速度，而相应的能效比提升了超过2700倍。
引用
@article{arxiv.2408.06049,
title = {Hardware Architecture Design of Model-Based Image Reconstruction Towards Palm-size Photoacoustic Tomography},
author = {Yuwei Zheng and Zijian Gao and Yuting Shen and Jiadong Zhang and Daohuai Jiang and Fengyu Liu and Feng Gao and Fei Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2408.06049},
year = {2024}
}
备注
11 pages, 13 figures