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重慶西山科技有限公司、3D 再構成技術と FPGA をベースにした革新的な内視鏡プロトタイプを開発
Vision HDL Toolbox が組み込みハードウェア上でラピッド プロトタイピングを加速
「当社では HDL Coder を使用して標準コードを直接生成します。その後、適用シナリオに応じて、適切な調整と最適化を行います。」
主な成果
- モデルベースデザインにより、画像処理アルゴリズムの開発と実装で FPGA を用いた迅速なプロトタイピングが実現
- Vision HDL Toolbox のブロックと例を活用することで、モデリング効率を高め、FPGA へのビジョンアルゴリズムの実装を簡略化
- Simulink が、ハードウェアのチップアーキテクチャをベースにしたアルゴリズムモデルの展開を支援
- HDL Coder が、試行、反復、検証のためのコードを素早く自動生成
重慶西山科技有限公司は、低侵襲手術機器と関連消耗品を提供する医療機器メーカーです。その中でも内視鏡は、小さな切開部や自然開口部から消化管に挿入することで、体内の臓器を可視化して手術を行う医療機器です。
双眼カメラベースの 3D 再構成の場合、外科医はより鮮明に病巣を確認することができますが、内視鏡の画像チャネル内により多くのスペースを必要とします。重慶西山科技の研究チームは、単眼視ベースの新しい偏光 3D 再構成アルゴリズムを開発したいと考えていました。そのためには、FPGA をベースにした実際の内視鏡環境で、リアルタイムのラピッド プロトタイピングとデバッグを実行する必要がありました。さらに、リアルタイムのハードウェア プロトタイプをベースにした外科手術シナリオで、アルゴリズムの実装を微調整する必要もありました。しかし、FPGA を用いたリアルタイム プロトタイピングと反復デバッグの HDL コーディングを手作業で行うには、時間がかかり効率的ではありません。
こうした課題に対処するために、重慶西山科技は計算イメージングを内視鏡の光学システムに統合することにしました。MATLAB® でアルゴリズムを作成して、Simulink® と Vision HDL Toolbox™ でモデル化しながら、チームは 2 年間にわたりさまざまな画像処理アルゴリズムを開発しました。また、MATLAB モデルから標準化された読みやすいコードと詳細なレポートを自動生成する HDL Coder™ も活用しました。最後に、Simulink を使用して、画像処理アルゴリズムモデルを迅速に展開しました。
画像処理パイプラインの HDL ワークフローは、組み込みハードウェアへの展開が可能です。さらに、シンプルな光学システムを用いた高精度な 3D コンピュータ画像の生成は、画像処理アルゴリズムのプロトタイピングから開発、そして FPGA への展開に至る成功の裏付けとなりました。
