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基于FPGA的三维重建装置、方法、系统及存储介质
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2023-09-27 11:05:01
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 宋学姮 | 2023-10-07 11:07:25
本申请实施例提供了一种基于FPGA的三维重建装置、方法、系统及存储介质，涉及三维重建技术领域。其中，该装置包括：图像获取模块，用于获取待重建目标的至少一张二维图像；其中，各所述二维图像分别对应于所述待重建目标的一个投影角度；图像变换模块，用于对各所述投影角度的所述二维图像并行进行变换，得到对应于各投影角度的强度图像；三维重建模块，用于基于各投影角度的强度图像并行进行三维重建，得到所述待重建目标的三维图像。本申请实施例解决了相关技术中三维重建系统成本高、体积大的问题。
权利要求
1.一种基于FPGA的三维重建装置，其特征在于，所述装置包括：
图像获取模块，用于获取待重建目标的至少一张二维图像；其中，各所述二维图像分别对应于所述待重建目标的一个投影角度；
图像变换模块，用于对各所述投影角度的所述二维图像并行进行变换，得到对应于各投影角度的强度图像；
三维重建模块，用于基于各投影角度的强度图像并行进行三维重建，得到所述待重建目标的三维图像。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述图像变换模块包括多个变换单元；
各所述变换单元，用于对各所述投影角度的二维图像进行傅里叶正变换，得到完成所述傅里叶正变换的各二维图像；基于完成所述傅里叶正变换的各所述二维图像进行傅里叶逆变换，得到各所述投影角度的强度图像。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述三维重建模块还包括多个重建单元；
各所述重建单元，用于将所述待重建目标划分为若干个截面；基于各所述截面以及各所述投影角度的强度图像，得到对应于各所述截面的截面强度数据；其中，所述截面强度数据包括一个所述截面对应的各所述投影角度的强度图像；分别对各所述截面强度数据并行进行滤波反投影，
维重建是医学成像技术中的热点，目前，主要有两种方式实现对物体的三维重建，一是基于物体大量的二维图片进行拼接，得到三维图片，二是基于物体的三维信息，进行三维的频域到空域、空域到频域等变换，以得到三维图像。
然而，由于三维图像所包含的信息量大，无论利用何种方式实现对物体的三维重建，都会产生巨大的计算开销，因此，当前的三维重建系统，主要利用高性能计算机或者GPU实现对物体的三维重建，但是，通过高性能计算机或者GPU实现三维重建，存在许多缺点，一方面，高性能计算机或者GPU的成本高，另一方面，高性能计算机或者GPU的体积大，不便于嵌入到方便移植的设备。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
本申请提供的技术方案带来的有益效果是：
在上述技术方案中，基于待重建目标的各二维图像，利用三维重建系统中的FPGA单元进行并行重建，得到待重建目标的三维图像；一方面，基于FPGA单元的并行加速处理机制，减少了三维重建的功耗，保证了三维重建的速度，另一方面，FPGA单元的成本低、体积小，便于嵌入到方便移植的设备，有效地解决相关技术中存在的三维重建系统成本高、体积大的问题。
技术合作
本申请实施例中提供了一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括计算机程序，该计算机程序存储在存储介质中。计算机设备的处理器从存储介质读取该计算机程序，处理器执行该计算机程序，使得该计算机设备执行上述各实施例中的基于FPGA的三维重建方法。
与相关技术相比，本方案利用三维重建系统中的FPGA单元进行并行重建，得到待重建目标的三维图像；一方面，基于FPGA单元的并行加速处理机制，减少了三维重建的功耗，可以达到类比GPU的三维重建速度，另一方面，FPGA单元的成本低、体积小、能耗小，便于嵌入到方便移植的设备，例如，显微镜，有效地解决相关技术中存在的三维重建系统成本高、体积大的问题。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
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