On the usage of the Sparse Fourier Transform in ultrasound propagation simulation

Simple item page
dc.contributor.authorOlšák, Ondřejcs
dc.contributor.authorJaroš, Jiřícs
dc.date.accessioned2025-06-19T08:56:20Z
dc.date.available2025-06-19T08:56:20Z
dc.date.issued2024-02-27cs
dc.description.abstractThe Fourier transform is an algorithm for transforming the signal from the space/time domain into the frequency domain. This algorithm is essential for applications like image processing, communication, medicine, differential equations solvers, and many others. In some of these applications, most of the Fourier coefficients are small or equal to zero. This property of the signals is used by the Sparse Fourier transform which estimates significant coefficients of the signal with a lower time complexity than the Fourier transform. The goal of this paper is to evaluate available implementations of the Sparse Fourier transform on a set of benchmarks solving the ultrasound wave propagation in 1D, 2D, and 3D heterogeneous media. The results show that the fastest available implementation in 1D domains is MSFFT, however, it is not possible to use it in our implementation of the 2D Sparse Fourier transform. Thus the AAFFT 0.9 is selected for our implementation of the 2D Sparse Fourier transform as the most stable and acceptably fast implementation. The results on 3D simulation data show, that by using the SpFFT library it is possible to reduce the computation time of the Fourier transform in ultrasound wave propagation simulation.en
dc.description.abstractFourierova transformace je algoritmus pro transformaci signálu z časové/prostorové domény do domény frekvenční. Tento algoritmus je nezbytný pro aplikace, jako je zpracování obrazu, komunikace, medicína, řešení diferenciálních rovnic a mnoho dalších. V některých z těchto aplikací je většina koeficientů frekvenční domény malá nebo rovna nule. Této vlastnosti využívá řídká Fourierova transformace, která dokáže nalézt významné koeficienty daného signálu s nižší časovou složitostí než Fourierova transformace. Cílem tohoto článku je vyhodnotit dostupné implementace řídké Fourierovy transformace na souboru referenčních úloh obsahujících šíření ultrazvukových vln v 1D, 2D a 3D heterogenním prostředí. Výsledky ukazují, že nejrychlejší dostupnou implementací v 1D doménách je MSFFT, kterou však není možné použít v naší implementaci 2D řídké Fourierovy transformace. Pro naši implementaci 2D řídké Fourierovy transformace je tedy vybrána AAFFT 0.9 jako nejstabilnější a přijatelně rychlá implementace. Výsledky na 3D simulačních datech ukazují, že použitím knihovny SpFFT je možné zkrátit dobu výpočtu Fourierovy transformace při simulaci šíření ultrazvukových vln.cs
dc.formattextcs
dc.format.extent107-113cs
dc.format.mimetypeapplication/pdfcs
dc.identifier.citationICBRA '23: Proceedings of the 10th International Conference on Bioinformatics Research and Applications. 2024, p. 107-113.en
dc.identifier.doi10.1145/3632047.3632064cs
dc.identifier.isbn979-8-4007-0815-2cs
dc.identifier.orcid0000-0002-9098-962Xcs
dc.identifier.orcid0000-0002-0087-8804cs
dc.identifier.other188187cs
dc.identifier.researcheridH-2445-2016cs
dc.identifier.scopus58928185200cs
dc.identifier.scopus13408713400cs
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/11012/254265
dc.language.isoencs
dc.publisherAssociation for Computing Machinerycs
dc.relation.ispartofICBRA '23: Proceedings of the 10th International Conference on Bioinformatics Research and Applicationscs
dc.relation.urihttps://dl.acm.org/doi/10.1145/3632047.3632064cs
dc.rightsCreative Commons Attribution 4.0 Internationalcs
dc.rights.accessopenAccesscs
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/cs
dc.subjectFourier transformen
dc.subjectSparse Fourier transformen
dc.subjecthigh performance computingen
dc.subjectk-Waveen
dc.subjectultrasound wave propagationen
dc.subjectFourierova transformace
dc.subjectŘídká Fourierova transformace
dc.subjectvysoce náročné výpočty
dc.subjectk-Wave
dc.subjectšíření ultrazvukových vln
dc.titleOn the usage of the Sparse Fourier Transform in ultrasound propagation simulationen
dc.title.alternativePoužití řídké Fourierovy transformace při simulaci šíření ultrazvukucs
dc.type.driverconferenceObjecten
dc.type.statusPeer-revieweden
dc.type.versionpublishedVersionen
sync.item.dbidVAV-188187en
sync.item.dbtypeVAVen
sync.item.insts2025.06.19 10:56:20en
sync.item.modts2025.06.19 10:33:19en
thesis.grantorVysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. Ústav počítačových systémůcs
Files
Original bundle
Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
Sparse_FFT_Ultrasound.pdf
Size:
1.31 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Description:
file Sparse_FFT_Ultrasound.pdf
Download
Collections
Ústav počítačových systémů