- Descripción general
- Introducción
Rendimiento y productividad para equipos de procesamiento de imágenes médicas de primer nivel y de próxima generación
AMD presentó las primeras bibliotecas de procesamiento de imágenes médicas para el entorno de software unificado de Vitis™ versión 2022.2. Utilizando una gama de opciones disponibles, desde bloques de construcción en el nivel 1 hasta un diseño completo de formador de haces de ultrasonido en el nivel 3, los clientes pueden empezar a comercializar sus productos de procesamiento de imágenes médicas más rápido. Las bibliotecas de software, la documentación y los ejemplos de diseño que ofrecemos demuestran cómo crear un diseño de este tipo utilizando dispositivos Versal™ con motores de IA. Cualquier fabricante de equipos de procesamiento de imágenes médicas puede optar por implementar rápidamente sus propios algoritmos utilizando bloques de construcción básicos en el nivel 1 y un lenguaje de programación de alto nivel.
Los fabricantes de equipos de ultrasonido pueden usar el nivel 2 de las bibliotecas para desplegar sus propios algoritmos utilizando un lenguaje de programación de alto nivel para lograr un rápido tiempo de comercialización. Nuestra caja de herramientas en el nivel 2 de la biblioteca contiene todas las funciones y los ejemplos sobre cómo construir un haz de ultrasonido personalizado de alto rendimiento, y el nivel 3 de la biblioteca proporciona una aplicación lista para usar con un formador de haz completamente funcional. Encuentra más detalles sobre los distintos niveles de biblioteca en las secciones posteriores.
Diseño de referencia de ultrasonido
Las bibliotecas aceleradas de procesamiento de imágenes médicas de Vitis se utilizan en el ejemplo de diseño de referencia del procesamiento de imágenes de próxima generación de UltraFast™ que se encuentra en el nivel 3 de las bibliotecas. Este diseño de referencia representa un cambio de paradigma en el procesamiento de imágenes médicas, en el que los usuarios pueden pasar de la adquisición secuencial normal a una adquisición paralela de todo el plano, utilizando ondas esféricas o planas. Esto proporciona la capacidad de crear imágenes enfocadas de manera óptima en cualquier lugar de la imagen capturada, ofrecer imágenes 3D/4D de una calidad extremadamente alta y obtener miles de imágenes por segundo.
Las plataformas ACAP de AMD, como las de las Series AI Core y AI Edge con su arquitectura basada en motor de IA, son capaces de ofrecer un formador de haz que ejecuta algoritmos de apertura sintética u onda plana, con 128 elementos activos y 200 líneas de resolución en un solo dispositivo, al tiempo que obtiene velocidades de escaneo de varios cientos de miles de cuadros por segundo de cualquier sección, desde imágenes cardíacas hasta imágenes abdominales o imágenes de porciones pequeñas.
Bibliotecas Vitis™ AI Engine Medical Imaging Library: funciones y organización
Las bibliotecas de procesamiento de imágenes médicas de Vitis AI Engine son una colección de elementos configurables que se pueden utilizar para desarrollar diversas aplicaciones médicas en motores Versal AI Engine. Estas bibliotecas de código abierto son para aplicaciones DSP específicas, entre ellas, la formación de haces de ultrasonido, la reconstrucción de imágenes por TC (Computed Tomography, tomografía computada), la reconstrucción de imágenes por MRI (Magnetic Resonance Imaging, resonancia magnética) utilizando FFT 2D, el control del procesador de gradientes para imanes de MRI, el procesamiento de imágenes de datos muestreados/digitalizados a partir de entradas en rayos X, ECG (electrocardiogram, electrocardiograma) y más. Las bibliotecas que se proporcionan aquí están probadas y destinadas a funcionar en la placa Versal ACAP VCK190 (versión de producción).
La versión actual es compatible con los bloques básicos de construcción en el nivel 1 para varias aplicaciones de procesamiento de imágenes médicas hasta un diseño de referencia completo para la construcción de un formador de haces de ultrasonido de primer nivel. Incluye las siguientes funciones:
- Compatibilidad con BLAS (similar a NumPy)
- Compatibilidad con DSP básica (como funciones de ventanas para apodización)
- Interpolación (interpolación spline)
- Un formador de haces de ultrasonido médico completo que utiliza todo lo anterior
Las bibliotecas están estructuradas en tres niveles diferentes:
L1: el nivel más bajo de abstracción (compuesto por operaciones simples de BLAS). Estas operaciones son una implementación de C++ de la biblioteca NumPy de código abierto. La biblioteca L1 es compatible con las operaciones aritméticas y con algunas operaciones de manipulación vectorial.
L2: las unidades funcionales del formador de haces (se pueden obtener componiendo bibliotecas de L1).
El nivel L2 de la biblioteca de ultrasonido está formada por los componentes matemáticos necesarios para la formación de haces de los datos de RF. Estos componentes, en comparación con las API de L1, son gráficos de AIE y ya no solo kernels individuales. Así, el nivel de abstracción se incrementa con respecto al nivel L1.
L3: un diseño completo de formador de haces.
El último nivel de abstracción es un formador de haces completo compuesto por las unidades proporcionadas por el nivel L2. Hay tres tipos de formador de haces proporcionados: SA (Synthetic aperture, apertura sintética), PW (plane wave, onda plana) y ScanLine.
En el diagrama de L3, se muestra un ejemplo del algoritmo de un formador de haces de PW.
Zoom de imagen
Ejemplo de L2
Zoom de imagen
Ejemplo de L3