Techniques for Efficient Fourier Transform Computation in Ultrasound Simulations

Neinvazivní ultrazvukové operace jsou rychle se rozvíjející oblastí v lékařství. Předoperační plánování často vyžaduje výpočetně náročné ultrazvukové simulace. Tento článek se zaměřuje na metody, které mohou tyto simulace urychlit zkrácením času potřebného pro výpočet Fourierovy transformace, která je klíčovou částí simulace v nástroji k-Wave. Představíme dva experimenty a jejich výsledky. První experiment zkoumá, zda lze standardní rychlou Fourierovu transformaci (FFT) nahradit řídkou Fourierovou transformací (SFT). Druhý přístup využívá filtrování frekvenčního spektra, inspirované algoritmy pro kompresi obrazu. Cílem obou experimentů je najít vhodný způsob, jak urychlit výpočet Fourierovy transformace nad akustickým tlakem. Naše výsledky ukazují, že druhý přístup přináší výrazně lepší výsledky z hlediska výpočetní chyby, a jeho použití by tak mohlo vést k významnému zkrácení celkové doby simulace.