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基于DSP的并行频域OCT图像预处理系统

作　者: 高峰
导　师: 李刚
学　校: 天津大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 并行频域OCT 图像预处理 DSP 实序列IFFT 插值查表取模 并行处理
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 97次
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内容摘要


光学相干层析成像(OCT)是一种基于一维光学相干域反射测量技术的无损伤、非介入、高分辨率的新型光学成像技术,在科学研究和医学临床具有广泛的应用前景。1999年Zyluaga等人实现了并行频域OCT(Parallel spectral-domain OCT, PSDOCT),无需横向和轴向扫描可以直接得到二维层析图像,该方法已成为实时OCT成像发展的趋势。现有的基于计算机的OCT图像预处理系统体积庞大、图像处理速度慢,所以不适合便携地对活体进行实时成像。鉴于此,本文设计了基于ADI公司的双核、高速视频处理芯片ADSP-BF561以及面阵CCD摄像机的并行频域OCT图像预处理系统,利用ADSP-BF561上两个支持视频数据格式的并行输入/输出外围接口单元与ADI的视频解/编码芯片无缝连接,实现了系统视频采集、处理、输出模块的集成;并对并行频域OCT图像处理的核心算法IFFT和取模运算的DSP实现进行了研究。开发了基于ADSP-BF561的并行频域OCT图像预处理硬件平台。该平台包括了ADSP-BF561最小系统、视频采集解码电路、视频编码显示电路等部分。并且结合视频输入模式以及PPI口传输特点的初始化程序设计省略了摄像机的控制电路。设计了基于Visual DSP++的多工程主从式应用程序的开发方法,并描述了并行频域OCT图像预处理系统中的ADSP-BF561在Visual DSP++ 4.5开发环境下应用程序的开发调试过程。在图像处理部分,采用一种将两行实序列合并为一行复序列进行IFFT运算的方法,并结合ADSP-BF561指令的并行性及硬件并行结构编制了在ADSP-BF561上进行实序列基-2 IFFT运算的程序。采用了一种综合近似计算法和查表法的插值查表取模运算算法,通过误差分析确定表的最优存储量,编制了在ADSP-BF561上对小数取模运算的程序。通过ADSP-BF561双核通信实现了图像的并行处理,并且使用C与汇编的混合编程优化了系统应用软件。最后,对系统性能进行了分析,并通过实验证明了系统对1帧并行频域OCT图像(180×512)进行处理所需的时间约为8.83 ms,并且灰度值误差约为0.205%。满足实时精确成像的要求。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章 绪论  8-14
  1.1 光学相干层析成像技术的特点及应用  8-10
    1.1.1 光学相干层析成像技术的原理及特点  8-9
    1.1.2 光学相干层析成像技术的应用  9-10
  1.2 光学相干层析成像技术发展历程  10-12
  1.3 课题的意义和目的  12
  1.4 论文的内容和结构  12-14
第二章 并行频域OCT原理及系统的组成  14-21
  2.1 并行频域OCT原理  14-18
    2.1.1 成像原理  14-16
    2.1.2 并行频域OCT的成像分辨率  16-18
  2.2 系统的组成  18-20
  2.3 本章小结  20-21
第三章 系统硬件设计  21-32
  3.1 ADSP-BF561 芯片介绍  21-26
    3.1.1 DSP内核  22-23
    3.1.2 存储器结构  23-24
    3.1.3 主要外设  24-26
  3.2 硬件平台设计  26-31
    3.2.1 ADSP-BF561 最小系统  26-29
    3.2.2 视频采集解码电路  29-30
    3.2.3 视频编码显示电路  30-31
  3.3 本章小结  31-32
第四章 系统软件设计  32-57
  4.1 集成开发环境  32-33
  4.2 程序整体设计  33-41
    4.2.1 系统软件流程  33-36
    4.2.2 基于Visual DSP++的系统软件设计  36-41
  4.3 视频采集控制程序设计  41-43
    4.3.1 整体设计  41-42
    4.3.2 视频输入同步控制  42-43
  4.4 实序列IFFT算法设计  43-48
    4.4.1 算法原理  44
    4.4.2 算法在ADSP-BF561 上的实现  44-46
    4.4.3 利用并行指令进行程序设计  46-47
    4.4.4 硬件的并行处理  47
    4.4.5 实验结果  47-48
  4.5 插值查表取模算法设计  48-53
    4.5.1 算法原理  48-49
    4.5.2 算法在ADSP-BF561 上对小数计算的实现  49-52
    4.5.3 实验对比  52-53
  4.6 直流项移位程序设计  53
  4.7 视频编码显示程序设计  53-54
  4.8 需要注意的几个问题  54-55
    4.8.1 表格的加载  54
    4.8.2 双核通信  54-55
    4.8.3 C与汇编的混合编程  55
  4.9 本章小结  55-57
第五章 系统评估实验及性能分析  57-61
  5.1 系统评估实验  57-59
  5.2 系统性能分析  59-60
    5.2.1 成像速度  59
    5.2.2 灰度值误差  59-60
  5.3 本章小结  60-61
第六章 总结与展望  61-63
参考文献  63-67
发表论文和参加科研情况说明  67-68
致谢  68

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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