APS-SoCベースの電気抵抗断層撮影測定システムのシステムレベル統合と評価
System-Level Integration and Evaluation of an APS-SoC-Based Electrical Resistance Tomography Measurement System
本研究では、ZYNQ-7020 APS-SoCをベースとした電気抵抗断層撮影(ERT)測定プラットフォームのシステムレベル最適化を提示・評価する。この設計は、決定論的PL(プログラマブルロジック)取得、PS(プロセッシングシステム)構成と通信スケジューリング、AXI/DMAデータ移動、ギガビットイーサネット伝送、および7次バターワース励振フィルタを組み合わせている。FFTベースの振幅抽出とティホノフ再構成はホストコンピュータ上で実行されるため、再構成アルゴリズムと正則化設定はベースラインシステムと提案システムで同一である。16電極の水道水テスト構成において、平均フレームレートは58.23 ± 1.88 FPSから123.02 ± 1.62 FPSに増加し、エンドツーエンド遅延は5.2 msから2.1 msに減少し、SFDRは68 dBから95 dBに増加し、SSIMは0.72から0.94に増加した。160 kHzでの代表的な静的ハードウェア記録では、計算された振幅安定性SNR値はベースラインと提案された励振パスでそれぞれ65 dBと100 dBであり、全高調波歪は15.2%から7.5%に減少した。フレームレートの向上は、PL/PSデータパスとギガビットイーサネットのアップグレードの組み合わせによるものである。
- ZYNQ-7020 APS-SoCをベースとした電気抵抗断層撮影(ERT)測定システムのシステムレベル最適化により、平均フレームレートが58.23 FPSから123.02 FPSに増加した。
- 提案システムではエンドツーエンド遅延が5.2 msから2.1 msに減少し、SFDRが68 dBから95 dBに改善、SSIMが0.72から0.94に向上した。
- 160 kHzでの静的ハードウェア記録において、振幅安定性SNRはベースラインと提案励振パスでそれぞれ65 dBと100 dBとなり、全高調波歪は15.2%から7.5%に減少した。
ZYNQ-7020 APS-SoC(Xilinx/AMD製FPGA SoC)をベースとした医療・産業用計測プラットフォームの性能向上を示す研究であり、FPGAベースの組み込み計測システムの実用性を高める結果を示している。ただし、特定企業の業績や具体的な商業化の発表を含むものではなく、学術的な性能評価に留まる点に注意が必要。