Elektronmikroszkópos felvételek hátterének levonása 3D-ben FPGA platformon

Abstract

A dolgozatom témája egy képfeldolgozási feladatokra alkalmas célprocesszor fejlesztése, amely elektronmikroszkópos képek zavaró háttér jeleinek kiszűrését képes hatékonyan elvégezni. A célprocesszor fejlesztésére Altera DE2 FPGA platformon került sor, amely megfelelő lehetőséget biztosított egyedi hardverkomponensek létrehozására és azok párhuzamos futtatásának demonstrációjára. A célprocesszor feladata, hogy a mikroszkóp által készített, adott paraméterekben különböző képsorozatot elemezve kiszűrje azon komponenseket, melyek ismert módon függnek a sorozat paramétereitől. A kiszűrendő komponensek zavaró hátteret alkotnak a képeken, aminek az eltávolítása a képminőség javulásához vezetett. Mivel a zavaró háttér kiszámítása a képsorozat hosszából és a képek méretéből adódóan nagyon időigényes feladat egy személyi számítógép számára, ezért célszerű volt egy a feladatra optimalizált hardveregység kifejlesztése, ami képes hatékonyan elvégezni a számolásokat majd a végeredményt visszajuttatni a számítógépnek. A dolgozatban ismertetek egy algoritmust és annak hardverre történő implementálását, melyet a zavaró háttér egy komponensének levonásra alkalmaztam, továbbá bemutatom a kifejlesztett processzor architektúráját és fizikai jellemzőit, a hardveregység és a hozzá tartozó számítógépen futtatható felhasználói felület működési elvét, valamint a célkitűzéseket és az elért eredményeket.