Piotr Kulesza, M.Sc., Eng.


Conference papers
1.Lewandowski M., Walczak M., Witek B., Kulesza P., Sielewicz K., Modular & Scalable Ultrasound Platform with GPU Processing, IUS 2012, IEEE International Ultrasonics Symposium, 2012-10-07/10-10, Dresden (DE), DOI: 10.1109/ULTSYM.2012.0518, pp.2071-2074, 2012
Abstract:

The objective of our project is to develop a complete ultrasound platform with real-time GPU processing. The platform is designed to be modular and scalable both in number of ultrasound channels (64-256), as well as in communication bandwidth and processing power. By standardizing on the PCIe switch fabric, we are planning to integrate all the ultrasound modules and processing resources (GPU) in a single rack enclosure. Using PCIe direct peer-to-peer communication for transferring the data from the ultrasound acquisition modules to the GPUs, we maximize the system bandwidth and minimize CPU usage. The first developed module of our platform is RX64 - a 64-channel ultrasound acquisition PCIe card. The RX64 contains a high-end FPGA Altera Stratix IV 70 GX interfaced to: two 32-channels mixed-signal front-end ultrasound modules and two 64-bit 8GB DDR3 SO-DIMM memories for data buffering. We also develop GPU kernels for SAFT based ultrasound imaging, as well as GPU Framework for building complete signal processing pipeline.

Keywords:

ultrasonic imaging, synthetic aperture, GPU, FPGA

Affiliations:
Lewandowski M.-IPPT PAN
Walczak M.-IPPT PAN
Witek B.-IPPT PAN
Kulesza P.-IPPT PAN
Sielewicz K.-IPPT PAN
2.Walczak M., Kulesza P., Lewandowski M., Karwat P., Witek B., Implementacja w układzie FPGA wybranego filtru ech stałych dla wielobramkowego systemu Dopplera przezczaszkowego, 57 Otwarte Seminarium z Akustyki, 2010-09-20/09-24, Gliwice (PL), pp.209-212, 2010
Abstract:

W artykule opisano wybór i implementację filtrów ech stałych w programowalnych układach logicznych (FPGA) dla ultradźwiękowego wielobramkowego systemu przezczaszkowego przepływomierza krwi opracowywanego w Zakładzie Ultradźwięków IPPT PAN. Implementacja filtrów w FPGA miała na celu redukcję obciążenia softwarowego przetwarzania sygnałów dopplerowskich. W pracy przedstawiono badania modelowe i porównanie filtrów ech stałych o skończonej odpowiedzi impulsowej (SOI) oraz nieskończonej odpowiedzi impulsowej (NOI). Przeanalizowany został zakres stabilnej pracy filtru NOI. Wyselekcjonowany filtr górnoprzepustowy typu SOI został następnie zaimplementowany i zoptymalizowany do architektury układów FPGA oraz zastosowania w przepływomierzu. Zastosowano ekonomiczny układ FPGA Altera Cyclone III EP3C25F324C8. Opracowany filtr ech stałych realizuje 100 identycznych górnoprzepustowych filtrów typu SOI, co zapewnia filtrowanie sygnału dopplerowskiego w 100 bramkach jednocześnie. Filtry operują na 16 bitowych próbkach sygnału, a ich charakterystyka jest programowalna przez 65 16-bitowych współczynników. Zweryfikowano poprawność przetwarzania na komputerze PC w środowisku Altera Quartus II 9.1 oraz ModelSim 6.5b poprzez symulacje i porównanie odpowiedzi impulsowej oraz skokowej filtrów. W wyniku opisanych prac powstała struktura logiczna filtru ech stałych przeznaczona do implementacji w układzie FPGA Cyclone III, zajmująca 5% zasobów logicznych układu oraz 34% zasobów pamięciowych.

Keywords:

ultradźwiękowy Doppler przezczaszkowy, filtry ech stałych, cyfrowe przetwarzanie, FPGA

Affiliations:
Walczak M.-IPPT PAN
Kulesza P.-IPPT PAN
Lewandowski M.-IPPT PAN
Karwat P.-IPPT PAN
Witek B.-IPPT PAN