مرور جامع بر معماری پردازش لبه مبتنی بر شتاب دهنده های سخت افزاری (FPGA/DSP) و مدارهای جاسازی شده در پردازش بلادرنگ تصاویر تجهیزات پزشکی و ربات های جراح

پردازش بلادرنگ تصاویر در تجهیزات پزشکی پیشرفته و ربات های جراح، نیازمند محاسبات بسیار حجیم، دقت بالا و تاخیر زمانی (Latency) در حد میکروثانیه است. معماری های سنتی مبتنی بر پردازش ابری یا رایانش متمرکز به دلیل چالش های مربوط به پهنای باند شبکه، عدم قطعیت در تاخیر و مسائل امنیتی حریم خصوصی بیمار، پاسخگوی نیازهای حیاتی اتاق عمل نیستند. این پژوهش به صورت جامع به بررسی معماری پردازش لبه (Edge Computing) با تکیه بر شتاب دهنده های سخت افزاری نظیر آرایه های گیت منطقی برنامه پذیر (FPGA) و پردازنده های سیگنال دیجیتال (DSP)، همراه با مدارهای جاسازی شده (Embedded Systems) کم مصرف می پردازد. یافته ها نشان می دهد که معماری های سخت افزاری موازی روی تراشه های FPGA و DSP، امکان فیلترینگ، بخش بندی (Segmentation) و بازسازی بلادرنگ تصاویر پزشکی را با بالاترین پایداری لوپ های کنترلی فراهم می کنند. همچنین چالش های الکترونیکی نظیر مدیریت توان، اتلاف حرارتی و غلبه بر تداخلات الکترومغناطیسی (EMI) در بردهای حساس پزشکی مورد تحلیل قرار گرفته است.

کلیدواژه ها:

پردازش لبه ، شتاب دهنده های سخت افزاری ، FPGA ، DSP ، ربات های جراح ، پردازش بلادرنگ تصویر.