基于边缘计算的FPGA实时材料分解系统用于光子计数CTCT
Mengqing Su1, Xiaopeng Yu2, Qianyu Wu1
1Laboratory of Image Science and Technology, School of Computer Science and Engineering, Southeast University, Nanjing, 210096, China; School of Biomedical Engineering, ShanghaiTech University, Shanghai, 201210, China; Jiangsu Provincial Joint International Research Laboratory of Medical Information Processing, Southeast University, Nanjing, 210096, China.
Computer methods and programs in biomedicine
|September 10, 2025
概括
光子计数计算机断层扫描 (PCCT) 面临着数据挑战. 这项研究将材料分解集成到CT门架内的现场可编程门阵列 (FPGA),从而实现更快,更高精度的成像.
科学领域:
- 医疗成像医学成像
- 计算机断层扫描 (CT) 是一种计算机断层扫描.
- 数据处理数据处理数据处理
背景情况:
- 光子计数计算机断层扫描 (PCCT) 使用光子计数探测器 (PCD) 提供更高的空间分辨率.
- 由于多个能量容器和较小的像素,PCCT产生了显著更大的原始数据 (传统CT的20-100倍).
- 现有的滑环带宽限制了大型PCCT数据集的离线处理转移.
研究的目的:
- 为PCCT数据处理开发一个高效的边缘计算解决方案.
- 实现实时材料分解,直接在CT门架内的FPGA上实现.
- 克服与高分辨率PCCT相关的数据传输瓶.
主要方法:
- 为PCCT数据处理设计了一个边缘计算框架.
- 一个快速的材料分解算法被开发和在FPGA上实现.
- 处理工作流由离线分析转移到CT门架,使用集成的FPGA资源.
主要成果:
- 拟议的系统成功地产生了无环文物材料分解结果.
- 在减少数据量的情况下,可以实现精确的材料分解.
- 真正的幻影数据集证明了系统的效率.
结论:
- 使用FPGA资源将离线材料分解处理迁移到探测器叶片.
- 与传统方法相比,该系统显著提高了处理速度和吞吐量.
- 拟议的方法保持了线下处理的精度,同时实现了快速的结果.
