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차세대 프리미엄 의료 영상 장비의 성능 및 생산성
AMD는 Vitis™ 2022.2 통합 소프트웨어 환경을 위한 최초의 의료 영상 라이브러리를 선보였습니다. 레벨 1의 빌딩 블록에서 레벨 3의 완벽한 초음파 빔포머 설계에 이르기까지 다양한 옵션을 사용하여 고객은 의료 영상 제품을 더 빨리 출시할 수 있습니다. AMD의 소프트웨어 라이브러리, 문서 및 예제 설계는 AI 엔진과 함께 Versal™ 디바이스를 사용하여 이러한 설계를 구축하는 방법을 제시합니다. 모든 의료 영상 장비 제조업체는 레벨 1의 기본 빌딩 블록과 고수준 프로그래밍 언어를 사용하여 자체 알고리즘을 신속하게 배포할 수 있습니다.
초음파 장비 제조업체의 경우 라이브러리의 레벨 2를 사용하여 고수준 프로그래밍 언어를 사용하는 자체 알고리즘을 배포함으로써 출시 기간을 단축할 수 있습니다. 라이브러리 레벨 2의 도구 상자에는 맞춤형 고성능 초음파 빔포머 구축 방법에 대한 모든 기능과 예제가 포함되어 있으며, 라이브러리 레벨 3은 완벽하게 작동하는 빔포머가 포함된 기성 애플리케이션을 제공합니다. 다양한 라이브러리 레벨에 대한 자세한 내용은 이후 섹션에서 확인할 수 있습니다.
초음파 참조 설계
Vitis 가속 의료 영상 라이브러리는 라이브러리의 레벨 3에서 찾을 수 있는 차세대 UltraFast™ 영상 참조 설계 예제에 사용됩니다. 이 참조 설계는 사용자가 구면파 또는 평면파를 사용하여 일반적인 순차 획득에서 전체 평면의 병렬 획득으로 전환할 수 있는 의료 영상의 패러다임 전환을 나타냅니다. 이를 통해 캡처된 이미지 어디에서든 최적으로 초점을 맞춘 이미지를 생성하고, 초고화질 3D/4D 이미지를 제공하며, 초당 수천 개의 이미지를 얻을 수 있습니다.
AI 엔진 기반 아키텍처를 갖춘 AI Core 및 AI Edge 시리즈와 같은 AMD ACAP 플랫폼은 단일 디바이스에서 128개의 능동 소자와 200라인의 해상도를 갖춘 합성 조리개 또는 평면파와 같은 알고리즘을 실행하는 빔포머를 제공하는 동시에, 심장 영상부터 복부 영상, 협소 부위 영상에 이르기까지 초당 수백에서 수천 프레임의 스캔 속도를 얻을 수 있습니다.
Vitis™ AI Engine 의료 영상 라이브러리 - 기능 및 구성
Vitis AI Engine 의료 영상 라이브러리는 Versal AI Engine에서 다양한 의료 애플리케이션을 개발하는 데 사용할 수 있는 구성 가능한 요소 모음입니다. 이 오픈 소스 라이브러리는 초음파 빔포밍, CT 이미지 재구성, 2D-FFT를 이용한 MRI 이미지 재구성, MRI 마그넷용 그래디언트 프로세서 제어, X-레이, ECG 등의 입력에서 샘플링/디지털화된 데이터의 이미지 처리 등 타겟 DSP 애플리케이션에 사용됩니다. 여기에서 제공되는 라이브러리는 테스트를 거쳤으며 Versal ACAP VCK190 보드(프로덕션 버전)에서 작동합니다.
현재 릴리스는 다양한 의료 영상 애플리케이션을 위한 레벨 1의 기본 빌딩 블록부터 프리미엄 초음파 빔포머 구축을 위한 전체 참조 설계까지 지원합니다. 포함 사항은 다음과 같습니다.
- BLAS 지원(NumPy-Like)
- 기본 DSP 지원(아포디제이션을 위한 윈도잉 함수 등)
- 보간(스플라인 보간)
- 위의 모든 기능을 사용하는 완전한 의료용 초음파 빔포머
라이브러리는 세 가지 레벨로 구성됩니다.
L1 - 가장 낮은 수준의 추상화입니다(간단한 BLAS 연산으로 구성). 이러한 연산은 오픈 소스 NumPy 라이브러리의 C++ 구현입니다. L1 라이브러리는 산술 연산과 일부 벡터 조작 연산을 모두 지원합니다.
L2 - 빔포머의 기능 단위입니다(L1 라이브러리를 구성하여 확보 가능).
초음파 라이브러리의 L2 레벨은 RF 데이터의 빔포밍에 필요한 수학적 구성 요소로 구성됩니다. 이러한 구성 요소는 L1 API와 달리 AIE 그래프이며 더 이상 단일 커널이 아닙니다. 따라서 추상화 수준은 L1 레벨에 비해 높아졌습니다.
L3 - 전체 빔포밍 설계
추상화의 마지막 수준은 L2 레벨에서 제공하는 유닛으로 구성된 완전한 빔포머입니다. 제공되는 빔포머 유형은 세 가지로, SA(Synthetic Aperture), PW(Plane Wave), ScanLine입니다.
L3 다이어그램은 PW 빔포머의 예제 알고리즘을 보여줍니다.
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L2 예제
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L3 예제