Infraredx能够加速FPGA开发的首个,其独一无二的血管内成像系统

挑战

加速FPGA实现图像的和信号处理算法用于血管内成像设备

与MathWorks的咨询服务工作进行建模,仿真,验证,并生成VHDL代码使用Simulink和HDL编码器设备金宝app

结果

  • 开发时间缩短数个月
  • HDL代码效率提高
  • 在内部FPGA实现技能收购

“MathWorks的咨询服务帮助我们的模型在Simulink我们的信号和图像处理流水线,运行仿真,验证它是生产高质量的图像,然后实现在FPGA上,所有的设计,同时确保我们获取的知识金宝app做的工作我们下一次“。

约翰·贝克,Infraredx
的TVC成像系统的用户界面,与可视化工具,用于横向IVUS,chemogram,和纵向IVUS。

与脂质核心斑块(LCP)的患者更容易出现冠状动脉疾病(CAD),在发达国家如美国的头号杀手。为了帮助心脏病专家发现LCP,Infraredx开发的TVC成像系统™。该TVC成像系统是LCP检测唯一获得FDA批准的医疗器械。它结合了近红外光谱法(NIRS)与血管内超声(IVUS)在一个单一的冠状动脉导管,以提供有关容器的组成和结构的信息。

Infraredx从事MathWorks的咨询服务,以加速的IVUS信号和图像处理算法,在TVC成像系统使用MATLAB开发和FPGA实现®,S金宝appimulink的®和HDL编码器™。“在第一个项目,我们的工作与MathWorks的咨询服务,我们通过生成HDL为我们的核心IVUS算法缩短开发时间缩短了一半,”他志华博士,在Infraredx主要成像科学家说。“更重要的是顾问告诉我们,我们怎么能加快在未来的项目自己FPGA实现通过使用Simulink和HDL编码器”。金宝app

挑战

Infraredx手写HDL代码为英特尔实现其IVUS系统的第一个版本®(以前的Altera®)旋风FPGA。尽管代码是在业务,手工编码不是一个可行的长期解决方案。该Infraredx队依靠一个承包商来实现改进和修正,以高密度脂蛋白。这种安排放慢发展,使它不可能为了Infraredx科学家能够快速评估他们的算法,新的思路。此外,初步实现消耗几乎所有的FPGA的乘法器和其他资源,留下Infraredx曾计划几乎没有空间提高过滤器等多种功能。

“我们必须开发的图像处理和信号处理算法的能力,但我们缺乏熟练HDL实现它们在FPGA上,”戴夫·埃里克森,在Infraredx首席电气工程师说。“外面的公司都愿意帮忙,但他们想从开始做的工作为我们完成。我们的目标是开发内部,这样我们可以做的工作,自己的专业知识。”

Infraredx与MathWorks的咨询服务工作,以加快下一代IVUS系统的开发与FPGA实现。MathWorks公司的顾问提供培训,使Infraredx工程师和科学家们使用Simulink和HDL编码器自己对产品的未来版本。金宝app

Infraredx科学家和工程师开发了最初的算法MATLAB。Infraredx科学家和MathWorks的咨询服务的团队创建了一个Simulink模型基于这些算法,利用Simulink模块来实现FIR滤波器,IIR金宝app滤波器,信号和图像处理流水线的其他元素。他们跑了模拟,并通过其输出由MATLAB算法产生的输出比较,验证Simuli金宝appnk模型。

采用定点设计™,它们转换的浮点Simulink模型到定点,并进行位真模拟,以评估的精确调整对图像质量的影响。金宝app

该研究小组证实了验证模型Infraredx管理。在这个里程碑,管理层致力于用HDL编码器的FPGA实现。

为了实现对旋风FPGA设计,团队生成VHDL®从HDL编码器Simulin金宝appk模型的代码。然后,他们优化模型,添加多个同步时钟,使最有效地利用现有的FPGA资源。

该集团通过其输出与MATLAB仿真结果比较,验证的FPGA实现。

独立工作,Infraredx科学家和工程师,然后完成了IVUS系统,其中包括更高的图像分辨率,增加的深度渗透,强化组织功能的第三个版本。该集团目前正在使用Simulink和HDL编码器的TVC成金宝app像系统的持续改善。

结果

  • 开发时间缩短数个月。“我们的血管内超声处理管道的第一个版本历时半年的发展,”他博士说。“使用Sim金宝appulink和HDL编码器,第二代是在三个月内完成,并在六周内第三位。”

  • HDL代码效率提高。所生成的HDL使用,同时使用9%以下逻辑和3%更少的存储器相同数量的乘法器的手写HDL的。“HDL编码器,使我们能够增加的功能,包括一个显著量两倍的过滤器,并仍然适合在同一FPGA我们的设计,”约翰·贝克,在Infraredx首席软件工程师说。

  • 在内部FPGA实现技能收购。“与MathWorks的咨询服务帮助下,我们的算法开发人员和图像处理专家现在知道如何实现其在FPGA上的想法,”埃里克森说。“这是一个巨大的优势,以模拟在Simulink设计变更,生成HDL,并测试它实时地在30分钟内的FPGA。”金宝app