本文關(guān)鍵詞：磁共振成像實時信號接收與圖像重建研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：磁共振成像信號接收與重建圖像的質(zhì)量密切相關(guān),因此研究高性能的信號接收方法具有重要意義。由于采用專用數(shù)字下變頻器作為數(shù)字接收機的核心器件,傳統(tǒng)的磁共振成像信號接收方案不夠靈活,運算精度受限,影響圖像信噪比,這已成為當(dāng)前制約成像質(zhì)量的重要因素。針對這一問題,本研究采用高速數(shù)據(jù)采集卡對回波進行采集,以此為基礎(chǔ)開展相關(guān)數(shù)字接收機算法與硬件設(shè)備的研究。首先,本文研究了數(shù)字接收機的多級濾波抽取算法,使用Parks-McClellan設(shè)計法設(shè)計了等波紋濾波器組。通過對各級濾波器通帶容差、阻帶容差和過渡帶寬的優(yōu)化設(shè)計,有效降低了濾波器的階數(shù),提高了運算效率。近年來發(fā)展的圖形處理器(Graphics Processing Unit,GPU),處理速度可達到每秒十萬億次浮點運算,并且編程靈活。本研究采用基于GPU直接處理回波數(shù)據(jù)的技術(shù)方案(包括數(shù)字混頻、濾波抽取與傅里葉變換重建),在業(yè)內(nèi)尚屬首次。這樣,濾波算法可以靈活地實現(xiàn),并達到了最高的運算精度。將本文設(shè)計的等波紋濾波器組應(yīng)用到基于數(shù)據(jù)采集卡和GPU的數(shù)字接收機中,提高了成像信噪比。同時,對GPU程序進行優(yōu)化,有效的減少了信號接收和圖像重建的時間,達到了實時處理的效果。此外,鑒于TI公司的多核DSP-TMS320C667x系列是最快的浮點DSP,本文研究了多核DSP程序設(shè)計方法,對信號接收和圖像重建算法在多核DSP上進行了單核評估并設(shè)計了多核實現(xiàn)的方案。實驗結(jié)果表明,本文設(shè)計的基于數(shù)據(jù)采集卡和GPU的信號接收方法顯著減少了成像時間并提高了圖像信噪比,可以滿足磁共振成像實時信號接收與圖像重建的需求。
【關(guān)鍵詞】：磁共振成像 信號接收 圖形處理器 多核DSP 譜儀
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R445.2;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 磁共振成像簡介15
• 1.2 磁共振成像系統(tǒng)的組成15-16
• 1.3 MRI信號接收概述16-18
• 1.4 GPU并行計算概述18-19
• 1.5 論文的研究背景與意義19-20
• 1.6 論文的主要研究內(nèi)容20-21
• 第二章 磁共振成像原理21-25
• 2.1 核磁共振理論21-22
• 2.2 磁共振成像基本原理22-23
• 2.2.1 選層22
• 2.2.2 相位編碼22-23
• 2.2.3 頻率編碼23
• 2.3 k空間和傅里葉重建23-25
• 第三章 MRI數(shù)字信號接收器的優(yōu)化設(shè)計25-39
• 3.1 MRI信號接收原理25-27
• 3.2 MRI信號接收算法設(shè)計27-32
• 3.2.1 數(shù)字混頻28
• 3.2.2 多級濾波抽取算法28-32
• 3.3 Parks-McClellan FIR濾波器設(shè)計法32-35
• 3.4 多級抽取濾波器設(shè)計35-39
• 第四章 基于數(shù)據(jù)采集卡與GPU的MRI信號接收39-53
• 4.1 數(shù)字接收機設(shè)計39-40
• 4.2 GPU通用計算和CUDA簡介40-42
• 4.2.1 CUDA編程模型40-42
• 4.2.2 CUDA存儲器類型42
• 4.3 MRI信號接收的C語言實現(xiàn)42-45
• 4.4 MRI信號接收的GPU實現(xiàn)45-48
• 4.4.1 MRI信號接收算法的并行性分析45-47
• 4.4.2 數(shù)字混頻的GPU實現(xiàn)47
• 4.4.3 多級濾波抽取和圖像重建的GPU實現(xiàn)47-48
• 4.5 MRI信號接收程序的優(yōu)化48-51
• 4.5.1 存儲器優(yōu)化48-50
• 4.5.2 CUDA流優(yōu)化50-51
• 4.6 GPU實現(xiàn)MRI信號接收的性能51-53
• 第五章 基于多核DSP的MRI信號接收53-61
• 5.1 多核DSP簡介53-54
• 5.2 多核DSP的并行編程方法54-56
• 5.3 并行任務(wù)實現(xiàn)方法56-57
• 5.4 MRI信號接收算法在多核DSP上的實現(xiàn)57-61
• 第六章 成像實驗與分析61-71
• 6.1 濾波抽取算法分析61-66
• 6.2 成像實驗與信噪比分析66-71
• 第七章 總結(jié)與展望71-73
• 7.1 全文總結(jié)71
• 7.2 展望71-73
• 參考文獻73-75
• 致謝75-77
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文77-79
• 作者和導(dǎo)師簡介79-81
• 附件81-82

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前7條

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  本文關(guān)鍵詞：磁共振成像實時信號接收與圖像重建研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：285502