中心議題：

• 利用NI FlexRIO開發高速
  、緊湊型OCT成像係統

解決方案：

• OCT提供更高的分辨率
• 通過快速圖像顯示率來測量快速移動的物體

• 使用通過NI LabVIEW FPGA模塊 的NI FlexRIO FPGA模塊

OCT是一種無創性成像技術
，按照與相同顯微鏡類似的分辨率，使組織或者其他物體可視化。OCT越來越受關注
，因為它可以提供比其他成像技術 [ 例如磁共振成像（MRI）或者正電子發射斷層成像術(PET) ] 更高的分辨率。OCT利用小功率光源和相應的光反射產生圖片，這種方法與使用光而不是使用聲音的超聲類似。在掃頻光源(Swept Source)-OCT (SS-OCT)應用中，激光器掃描樣本，同時快速數模轉換器(ADC)需要數據，並且處理係統產生斷層圖像。因此，係統必須能夠進行高速數據采集、複雜圖像處理並且精確控製激光器掃描。另外
，係統的數據采集和控製必須緊密同步，以實現優良性能。

在OCT係統中，獲取最終圖像需要進行重大處理，包括快速傅裏葉變換(FFTs)、neichahezhiliupianyijisuan。chuantongshangtongguozaizhujishangyunxingderuanjianjinxingchuli，xuyaoxiaohaodaliangshijianbingqieyingxiangxitongdezhengtichengxiangsudu。tongchangyezairuanjianzhongtiaojiejiguangqi
，jinyibujiazhongCPU的負擔。在常規係統中
，我們認識到進行數據處理所需要的時間使我們僅能夠實現10幀/秒的圖像顯示率，即使係統的其他部分能夠更快的運行。

常規係統配置
，它需要通過兩個裝置來獲取圖像數據並且控製激光掃描器。因為係統中有兩個板卡，所以接線更加複雜。

需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)快(kuai)速(su)圖(tu)像(xiang)顯(xian)示(shi)率(lv)來(lai)測(ce)量(liang)快(kuai)速(su)移(yi)動(dong)的(de)物(wu)體(ti)
，例(li)如(ru)人(ren)體(ti)器(qi)官(guan)或(huo)者(zhe)運(yun)動(dong)中(zhong)的(de)物(wu)體(ti)。在(zai)獲(huo)得(de)數(shu)據(ju)和(he)顯(xian)示(shi)數(shu)據(ju)之(zhi)間(jian)也(ye)存(cun)在(zai)延(yan)遲(chi)。商(shang)業(ye)現(xian)貨(huo)計(ji)算(suan)機(ji)不(bu)能(neng)夠(gou)為(wei)我(wo)們(men)需(xu)要(yao)的(de)成(cheng)像(xiang)性(xing)能(neng)提(ti)供(gong)足(zu)夠(gou)的(de)處(chu)理(li)

，並(bing)且(qie)會(hui)增(zeng)加(jia)係(xi)統(tong)成(cheng)本(ben)。所(suo)有(you)這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)帶(dai)動(dong)了(le)開(kai)發(fa)新(xin)係(xi)統(tong)的(de)需(xu)要(yao)。

下一代方案

為了對新的架構進行原型製作，我們使用通過NI LabVIEW FPGA模塊 的NI FlexRIO FPGA模塊。NI LabVIEW FPGA模塊是一種圖形設計語言，可以無需知道VHDL編碼設計FPGA電路。NI FlexRIO 把可互換、可定製的I/O適配器模塊與PXI或者PXI Express總線中的用戶可編程FPGA模塊結合在一起。

對於I/O，我們使用定製的適配器模塊，把用於數據采集的高速ADC(100 MS/秒、12位分辨率)與用於激光掃描器控製的數模轉換器(DAC)電路(50 kS/秒、12位分辨率)結合在一起。通過使用NI FlexRIO對新係統進行原型製作，我們能夠快速獲得工作方案並且確定是否需要改動。我們最初使用LabVIEW在主機端開發算法(FFTs
、內插和直流偏移)。在驗證算法之後
，這些算法被移至FPGA上，以加快處理性能。而且，由於I/O從為主機電腦提供PCI Express接口的FPGA後端分離，我們可以快速確定需要的硬件變更。在證實硬件和固件的運行令人滿意後，我們非常有信心地把算法移到了具有相同的規格
、且更易部署的PCI Express板卡上。圖3表示新的係統配置。

實現更快處理並且減少係統體積

獲取數據後，在FPGA中對數據進行處理，並且把數據送回至電腦。在把處理從電腦移至FPGA後，我們發現速度明顯加快，並且明顯提高了視頻顯示率。與以前10幀/秒的圖像顯示率相比，借助新的基於FPGA的係統配置，我們實現了40幀/秒的圖像顯示率，或者說性能提高了四倍。

我們的係統現在可以更快地顯示物體(包括人體器官和其他移動的樣品)的圖像。而且，新的基於FPGA的係統可以提供實時測量信號處理，通過消除測量和顯示之間的延遲，提高顯示性能。圖4表示成像係統的LabVIEW麵板。
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在常規係統配置中，我們需要兩個裝置 – 用於數據采集的數字化儀和用於控製掃描器的D/A 板卡。我們還需要進行額外布線
，使裝置同步。借助新的平台
，我們可以在單一模塊中合並數據采集並且控製I/O，並且利用FPGA使這兩種功能同步，因此可以更加容易地對係統進行構建、接線和配置。另外，由於不再需要進行額外接線，我們可以節省空間。

由於係統體積減少
，我們可以人工搬運整個係統，增加產品在各種地方中的新應用。

結論

如果使用常規係統，由於創建圖像需要進行密集計算處理，我們圖像顯示率會受到限製。借助NI FlexRIO平台並且使用基於FPGA的處理
，我們能夠把成像速度增加四倍並且明顯減少係統體積。

過去，我們需要使用功能強大的計算機進行數據處理；利用FPGA進行處理可以使我們減少對電腦性能的依賴。我們可以降低係統成本並且使用筆記本電腦或者低功率CPU板卡
，滿足需要體積更小、低成本係統的新市場的需要。另外，借助 LabVIEW FPGA
，我們可以在未來對FPGA進行修改或者定製，滿足特殊客戶需要
，節省開發時間和成本。