计算机断层成像技术(CT,Computed Tomography)被广泛应用于人体组织成像领域,是进行人体医疗诊断的重要手段。CT应用中,图像重建算法的实现是一个关键问题。2002年,Katsevich提出了螺旋锥束CT三维图像重建算法,这是一种精确三维图像重建算法,它逐渐成为CT成像领域的研究热点。Katsevich算法数据量巨大且运算复杂,如何实现该算法的加速是其临床应用的一个难点。本文讨论的是Katsevich螺旋锥束CT三维图像重建中插值算法的FPGA设计与实现,这为该算法的硬件加速实现提供了研究基础,也为其临床应用起到了良好的促进作用。本文主要研究Katsevich锥束三维重建算法插值部分的硬件设计与实现,这是整个算法硬件实现的重要组成部分之一。在锥束三维图像重建中,插值算法分为滤波前插值和滤波后插值两部分,主要用来实现数据的重新排列,为反投影计算做准备。本文首先介绍了Katsevich锥束CT三维图像重建理论及其插值算法的软件实现,比较分析了最邻近点插值法和线性插值法对图像重建速度和重建质量的影响,选择线性插值算法进行三维图像重建。考虑FPGA资源和速度的因素,本文进行了插值算法的定点仿真,确定了定点数据的位数。之后,进行了插值算法的FPGA硬件建模,在硬件资源和速度间进行了合理权衡,实现了插值算法单元的流水线设计,完成了该硬件系统的功能仿真、综合、布局布线和时序分析。最后,进行了插值硬件系统的优化设计,通过模块并行化和查找表实现这两种方式进行了插值系统的优化设计,并完成了性能分析和速度评估。相对于软件实现方式,FPGA插值硬件系统在运算速度上能达到近36倍加速比。本设计在Katsevich螺旋锥束CT三维图像重建的硬件加速上作出了有益的探索和研究,为三维图像重建系统的硬件加速实现提供了必要准备。