CBCT图像重建算法的定点化研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:may523
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Katsevich类的重建算法是现如今主流的重建算法。本文主要的研究对象就是此类算法。其次,定点算数在硬件实现时,相比较于浮点的硬件实现,可以获得更快的速度,更低的功耗和更小的面积,这些都是在硬件设计中必须考虑的制约条件,所以定点算数有其重要的应用空间。对于全定制的ASIC芯片,设计者都会使用定点的硬件机构。本文的主要目的是将CT的专用ASIC实现面积优化。对Katsevich FBP算法的定点化是本文主要研究内容。本文中首先对Katsevich FBP算法进行理论研究和推导,将整个算法简化的分为五部分,对于每个部分进行细致研究,同时提取各部分的数据流图,以用于下部分定点化分析中。定点化分析中,本文对于现行的定点化方法进行研究,经过充分的对比,分别为范围分析和精度分析选定方法,在范围分析部分,本文采用基于仿射算术(AA)的算法,在精度分析部分,本文选用量化误差传播模型的算法(QOE)和模拟自适应退火算法(ASA)两种方式相结合。对于所得到的结果,本文列出主要信号的整数位宽和小数位宽,在精度分析时,根据不同的精度要求,本文分别得到2-4,2-8,2-13三组精度分析的结果,对于不同的结果,本文采用MiniBit面积函数分别估算各部分的面积消耗。并将结果与matlab工具中自带的定点化函数进行比较,在范围分析和精度分析部分本文所得结果更为优化,同时在面积消耗方面也优于对方。同时,在定点化过程中本文采用的算法支持线性运算,所以本文选用CORDIC算法将算法中超越函数部分进行了线性化处理,并分别用软件和硬件实现,并根据医学用图像的要求,最终确定在硬件实现中,CORDIC算法所需要的流水级数。
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