ХНУРЕ Харківський національний університет радіоелектроніки

Конференція MC&FPGA

Мова:

Sobel Algorithm for Processing Medical Images on FPGA

DOI: 10.35598/mcfpga.2023.013

Sobel Algorithm for Processing Medical Images on FPGA
Valeriia Chumak, Deryuga Ilya

V International Scientific and Practical Conference Theoretical and Applied Aspects of Device Development on Microcontrollers and FPGAs (MC&FPGA-2023), Kharkiv, Ukraine, 2023, pp. 40-41.

Date of Conference: 22–23 June 2023

Abstract

TFPGAs are gaining interest in microchip manufacturing due to their high computational power and parallelization capabilities. This makes them suitable for compact, integrated devices handling diverse computational tasks, particularly in the medical field. The Sobel operator is a simple method for determining image contours. It utilizes 2D convolution with kernel matrices to approximate brightness derivatives along horizontal and vertical axes. FPGA implementation allows for easy parallelization. However, as a standalone algorithm, it is not ideal for medical image processing due to limited accuracy and noise sensitivity. Instead, it can be used as an additional filter to enhance edges in conjunction with other algorithms, improving diagnostic detail. FPGA implementation enables rapid edge detection, making it suitable for integration into medical image recognition systems.

Keywords: image processing, medical images, optimization, Sobel operator, parallelization.

Full Text:   PDF

References

  1. В.С. Чумак, И.В. Свид. Перспектива использования продукта FPGA в медицинских системах. // ХІІІ Міжнародна науково-практична конференція магістрантів та аспірантів «Теоретичні та практичні дослідження молодих науковців» (19–22 листопада 2019 року): матеріали конференції. – Харків : НТУ «ХПІ», 2019. – С. 288-289.
  2. Чумак, В. С., Аврунін, О. Г., Чугуй, Є. А., & Свид, І. В. (2021). Аналіз принципів побудови телемедичних комплексів широкого призначення. АСУ та прилади автоматики, 177, 80–85.
  3. Кирпота, Ф. В. Алгоритм канні для обробки зображень на FPGA / Ф. В. Кирпота, Я. І. Халімонов, науковий керівник – Чумак В. С. // Науковий простір : аналіз, сучасний стан, тренди та перспективи : матеріали III Всеукр. студ. наук. Конф. – м. Київ, 2023р. – С. 119-120.
  4. V. Semenets, V. Chumak, I. Svyd, O. Zubkov, O. Vorgul, N. Boiko. Designing the Structure of a General-Purpose Telemedicine Complex. // III International Scientific and Practical Conference Theoretical and Applied Aspects of Device Development on Microcontrollers and FPGAs (MC&FPGA), Kharkiv, Ukraine, 2021, pp. 47-48, doi: 10.35598/mcfpga.2021.016.
  5. Луценко О. В. Використання FPGA для реалізації штучної нейронної мережі / О. В. Луценко, В. С. Чумак // Автоматизація, електроніка та робототехніка. Стратегії розвитку та інноваційні технології : матеріали ІV форуму, 24–25 листопада 2022 р. – Харків : ХНУРЕ, 2022. – С. 26-27.
  6. Чумак В. С. Реализация структуры нейронных сетей на FPGA / Чумак В.С., Свид І.В. // Наука, технології, інновації: тенденції розвитку в Україні та світі: матеріали міжнародної студентської наукової конференції, 17 квітня, 2020 рік. – Харків, Україна: Молодіжна наукова ліга. –Т.2– С. 30-32.
  7. I. Svyd, O. Vorgul, V. Semenets, O. Zubkov, V. Chumak, N. Boiko. Special Features of the Educational Component “Design of Devices on Microcontrollers and FPGA”. // II International Scientific and Practical Conference Theoretical and Applied Aspects of Device Development on Microcontrollers and FPGAs (MC&FPGA), Kharkiv, Ukraine, 2020, pp. 55-57. doi: 10.35598/mcfpga.2020.017.
  8. Чумак В. С. Применение FPGA при реализации искусственной нейронной сети для информационных систем. Науковий керівник: Свид І. В. // Авіація, промисловість, суспільство : матеріали ІІ Міжнар. наук.-практ. конф., (м. Кременчук, 12 трав. 2021 р.) : у 2 ч. / МВС України, Харків. нац. ун-т внутр. справ, Кременчуц. льотний коледж. – Харків : ХНУВС, 2021. – Ч. 1. – C. 109-111.
  9. В. Чумак, І. Свид. Створення модуля VHDL-опису при проектуванні цифрових систем на ПЛІС в Xilinx ISE Design Suite. // Перспективні напрямки сучасної електроніки, інформаційних і комп’ютерних систем (MEICS-2019). Тези доповідей на IV Всеукраїнській науково-практичній конференції: 27-29 листопада 2019 р., м. Дніпро. – Дніпро, Дніпровський національний університет імені Олеся Гончара, Кременчук: ПП Щербатих О. В., 2019. – С. 94-95.
  10. O. Zubkov, I. Svyd, O. Maltsev, L. Saikivska. In-circuit Signal Analysis in the Development of Digital Devices in Vivado 2018. First International Scientific and Practical Conference «Theoretical and Applied Aspects of Device Development on Microcontrollers and FPGAs» MC&FPGA-2019, р. 12-13, 2019. Kharkiv, Ukraine, DOI: 10.35598/mcfpga.2019.003.
  11. В.С. Чумак, И.В. Свид. Современные тенденции подготовки технических специалистов. Сучасна освіта – доступність, якість, визнання: збірник наукових праць XI Міжнародної науковометодичної конференції, (С. 245-247) 13–14 листопада 2019 року, м. Краматорськ, Україна.
  12. I. Svyd, O. Maltsev, L. Saikivska, O. Zubkov. Review of Seventh Series FPGA Xilinx. First International Scientific and Practical Conference «Theoretical and Applied Aspects of Device Development on Microcontrollers and FPGAs» MC&FPGA-2019, July 26-27, 2019. Kharkiv, Ukraine, DOI: 10.35598/mcfpga.2019.008.
  13. V. Semenets et al., “Features of the design of a telemedicine complex of a wide profile based on FPGA,” 2021 III International Scientific and Practical Conference Theoretical and Applied Aspects of Device Development on Microcontrollers and FPGAs, 2021. doi:10.35598/mcfpga.2021.014.
  14. Computing Models for FPGA-Based Accelerators / M. C. Herbordt et al. Computing in Science & Engineering. 2008. Vol. 10, no. 6. P. 35–45. URL:  (date of access: 13.06.2023).
  15. Zhao J., Zhang L., Yin M. Medical Image Segmentation Based on Wavelet Analysis and Gradient Vector Flow. Journal of Software Engineering and Applications. 2014. Vol. 07, no. 12. P. 1019–1030.