嵌入式电容层析成像系统的成像加速方法研究

作     者：陆程程 胡红利 唐凯豪 单宇杰 黄敬轩 董海健 LU Chengcheng;HU Hongli;TANG Kaihao;SHAN Yujie;HUANG Jingxuan;DONG Haijian

作者机构：西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室西安710049 四川大学电气工程学院成都610065 西安西电电力电容器有限责任公司西安710082 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52177009) 四川省自然科学基金资助项目(2023NSFSC1426) 四川大学中央高校基本科研业务费项目(2023SCU12007) 

出 版 物：《西安交通大学学报》 (Journal of Xi'an Jiaotong University)

年 卷 期：2024年第58卷第3期

页      码：183-192页

摘      要：为了提高嵌入式系统设计中电容层析成像(ECT)的图像重构速度,研究了一种针对进阶精简指令集机器加上现场可编程门阵列(ARM+FPGA)硬件架构的图像重构算法加速技术。针对广泛应用且鲁棒的Landweber迭代算法(ILA),首先分析算法结构,然后基于FPGA的流水线特点,改进ILA涉及的循环结构,从而达到加速的效果。同时,针对ARM+FPGA架构的特点,讨论了ARM核与FPGA核各自的任务分配方式,进一步优化了算法速度。为了验证算法的有效性,分别在使用MATLAB编程和使用提出的加速方法搭建的ZYNQ平台进行了图像重构实验,从图像重构耗时、图像相对误差和图像相关系数3个指标论证提出方法的有效性。实验结果显示,使用搭建的ZYNQ平台进行Landweber算法成像时,每个图像的运行时间比使用MATLAB编程的运行时间减少了30%~40%。该研究在保持重构精度的同时有效提升了迭代算法的速度,对于ECT系统的硬件加速具有一定适用性。

主 题 词：电容层析成像 图像重构算法 硬件加速 嵌入式系统 

学科分类：0711[理学-心理学类] 07[理学] 08[工学] 080401[080401] 0804[工学-材料学] 080402[080402] 

核心收录：

D　O　I：10.7652/xjtuxb202403017

馆 藏 号：203126633...