超声弹性成像技术可以定量地计算组织的运动场,进而获取定量、可视化的病变区组织弹性信息。超声弹性成像技术自从被提出以来就得到了迅速的发展,目前超声弹性成像被广泛用于人体软组织病变的诊断,对人体软组织癌症肿瘤等病变的临床诊断意义重大。组织运动场的计算是弹性成像算法的核心,选择准确的运动模型和高并行算法以及高性能的处理平台对组织运动快速计算具有十分重要的意义。将仿射运动模型和光流法结合,不但从根源上解决了组织运动描述不精确的问题,而且从一定程度上提高了算法的并行性,进一步提高了组织运动估计的速度。不过,目前上述算法的最大问题是在通用的串行处理器上计算仍然比较耗时,速度慢,其主要原因是每帧超声回波数据量大以及算法涉及大量矩阵运算,导致仿射光流算法在软件串行下运算速度下降很快,从而限制了其在实际系统中的应用。通用的串行处理器无法满足组织运动快速计算的需求。FPGA细粒度并行、可重构的灵活特性,使得基于FPGA的嵌入式应用系统被广泛关注。首先理论分析,使用前沿的HLS高级综合语言设计实现了仿射光流组织运动计算硬件加速器;并从软硬协同设计角度,实现了基于ZYNQ异构加速平台的仿射光流硬件加速器的系统级封装和测试,验证了仿射光流IP的移植性和通用性。本文最后通过综合实验可知,当处理的两帧压缩前后RF数据大小为1625*449时,并在选取的压缩前后ROI块上做一次仿射光流计算相比软件串行,速度提高了一个数量级。通过系统级的测试,整个组织运动计算系统完成所有块上的仿射光流计算,从原始数据到生成组织位移和应变图像(插值前)的速度比软件串行提高了4倍。