- Visão geral
- Introdução
Desempenho e produtividade para equipamentos de imagens médicas Premium de última geração
A AMD introduziu as primeiras bibliotecas de imagens médicas para o ambiente de software unificado do Vitis™ 2022.2. Usando uma variedade de opções disponíveis, desde blocos de construção no Nível 1 (L1) até um projeto completo de formador de feixes de ultrassom no Nível 3 (L3), os clientes podem colocar seus produtos de imagens médicas no mercado mais rapidamente. Nossas bibliotecas de software, documentação e exemplo de projeto demonstram como criar um projeto usando dispositivos Versal™ com mecanismos de IA. Qualquer fabricante de equipamentos de imagens médicas pode escolher implantar rapidamente seus próprios algoritmos usando blocos de construção básicos no Nível 1 (L1) e uma linguagem de programação de alto nível.
Para os fabricantes de equipamentos de ultrassom, o Nível 2 (L2) das bibliotecas pode ser usado para implantar seus próprios algoritmos usando uma linguagem de programação de alto nível para atingir um rápido tempo de lançamento no mercado. Nossa caixa de ferramentas na biblioteca Nível 2 (L2) contém todas as funções e exemplos sobre como criar um formador de feixes de ultrassom personalizado de alto desempenho, e a biblioteca Nível 3 (L3) fornece um aplicativo pronto para uso com um formador de feixes totalmente funcional. Mais detalhes sobre vários níveis de biblioteca podem ser encontrados em seções posteriores.
Projeto de referência de ultrassom
As bibliotecas de imagens médicas aceleradas do Vitis são usadas no exemplo de projeto de referência de imagens UltraFast™ de última geração encontrado no Nível 3 (L3) das bibliotecas. Este projeto de referência representa uma mudança de paradigma em imagens médicas, onde os usuários podem ir da aquisição sequencial normal para uma aquisição paralela de todo o plano, usando ondas esféricas ou planas. Isso possibilita a criação de imagens com foco ideal em todos os lugares da imagem capturada, proporcionando imagens 3D/4D de altíssima qualidade e obtendo milhares de imagens por segundo.
As plataformas AMD ACAP, como as Séries AI Core e AI Edge com sua arquitetura baseada em AI Engine, são capazes de oferecer uma formação de feixes com abertura sintética ou algoritmos similares a ondas planas, com 128 elementos ativos e 200 linhas de resolução em um único dispositivo, enquanto ainda obtêm taxas de varredura de centenas a milhares de frames por segundo em qualquer coisa, desde imagens cardíacas até imagens abdominais e imagens de pequenas partes.
Bibliotecas de imagens médicas do Vitis™ AI Engine — Funções e organização
As bibliotecas de imagens médicas do Vitis AI Engine são um conjunto de elementos configuráveis que podem ser usados para desenvolver várias aplicações médicas em mecanismos de IA do Versal. Essas bibliotecas de código aberto são para aplicações de DSP direcionadas, incluindo formação de feixes de ultrassom, reconstrução de imagens de TC, reconstrução de imagens de RM usando 2D-FFT, controle de processador de gradiente para magnetos de RM, processamento de imagens em dados digitalizados/amostrados a partir de entradas em raios X, ECGs e muito mais. As bibliotecas fornecidas aqui são testadas e destinadas a funcionar na placa ACAP Versal VCK190 (versão de produção).
A versão atual oferece suporte aos blocos de construção básicos no Nível 1 (L1) para várias aplicações de imagens médicas para um projeto de referência completo para a construção de um formador de feixes de ultrassom premium. Inclui:
- Suporte para BLAS (como NumPy)
- Suporte para DSP básico (como funções de sistema de janelas para apodização)
- Interpolação (interpolação de spline)
- Um formador de feixes de ultrassom médico completo que usa todas as opções acima
As bibliotecas são estruturadas em três níveis diferentes:
L1 - O nível mais baixo de abstração (composto por operações BLAS simples). Essas operações são uma implementação C++ da biblioteca NumPy de código aberto. A biblioteca L1 suporta operações aritméticas e algumas operações de manipulação de vetores.
L2 - As unidades funcionais do formador de feixes (podem ser obtidas através da composição de bibliotecas L1).
O nível L2 da biblioteca de ultrassom é composto pelos componentes matemáticos necessários para a formação de feixes dos dados de RF. Esses componentes, assim como as APIs L1, são grafos AIE e não mais apenas kernels únicos. Assim, o nível de abstração é aumentado em relação ao nível L1.
L3 — Um projeto de formação de feixes completo
O último nível de abstração é um formador de feixes completo composto pelas unidades fornecidas pelo nível L2. Existem três tipos de formador de feixes fornecidos: Abertura sintética (SA), Onda plana (PW) e Linha de varredura.
O diagrama L3 mostra um exemplo de algoritmo de um formador de feixes PW.
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Exemplo L2
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Exemplo L3