專利名稱：基于cuda架構的ct在線重建與實時可視化方法
技術領域：
本發(fā)明涉及X射線CT圖像在線重建的方法，特別是涉及一種基于CUDA架構的錐束CT圖像在線重建與實時可視化的方法。
背景技術：
隨著硬件的發(fā)展，CT掃描速度得到了提高，在實際應用中圖像重建時間大于掃描時間而成為應用的瓶頸。CT重建計算量大、耗時高，計算復雜度與被重建體數(shù)據量、投影視圖個數(shù)的乘積成正比，如何提高重建速度受到越來越多的人重視。針對三維重建加速問題，國際一些科研機構和公司已經作了卓有成效的研究和開發(fā)，加速可以從算法本身著手降低算法的時間復雜度，也可以開發(fā)適合某些特定硬件的算法，比如基于CPU重建、基于GPU重建、基于FPGA重建、基于Cell重建等等。FDK 重建:經典FDK算法由Feldkamp, Davis,和Kressl984年提出，F(xiàn)DK算法從二維經典算法出發(fā)，做了一個近似，從而得到三維重建算法。由于它保留了濾波反投影結構，高效穩(wěn)定，F(xiàn)DK算法及其改進算法一直以來是應用的主流。FDK算法效率高，在錐角較小的情況下能夠取得較好的重建效果。目前也有幾種改進的FDK算法來改善錐角問題，F(xiàn)DK算法主要有兩大步驟:第一步，加權濾波:
權利要求
1.一種基于統(tǒng)一計算設備CUDA架構CT在線重建與可視化的方法，包括:獲取投影數(shù)據并對獲取的投影數(shù)據進行預處理；CPU實現(xiàn)FDK加權濾波過程；CUDA加速實現(xiàn)FDK加權反投影；CUDA加速實現(xiàn)體繪制。
2.如權利I所述的方法，其特征在于所述預處理包括:在正式采集投影數(shù)據之前采集一組平場數(shù)據和多幀暗場數(shù)據。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于對多幀暗場數(shù)據取平均值，以降低噪聲波動的影響。
4.如權利要求2所述的方法，其特征在于對所述平場數(shù)據做暗場去除處理，對掃描數(shù)據進行平場處理。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于對圖像中的壞點進行補償，其中，使用周圍正常的像素插值代替壞點的值。
6.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述加權包括:事先將加權值存儲在數(shù)組中，對投影數(shù)據進行逐點加權。
7.如權利要求1所述的方法，其特征在于濾波包括:通過對投影數(shù)據進行補零操作，逐行執(zhí)行傅氏變換；投影數(shù)據的每一行與傅氏變換后的濾波函數(shù)進行逐點相乘；對投影數(shù)據逐行執(zhí)行傅氏逆變換。
8.如權利要求1所述的方法，其特征在于使用Kernel函數(shù)執(zhí)行所述加權反投影。
9.如權利要求8所述的方法,其特征在于將Kernel函數(shù)中的blockDim固定設置為16*16，同時一個SM至少包含三個block。
10.如權利要求1所述的方法，其特征在于在反投影前先計算好三角函數(shù)的值，存入常數(shù)存儲器的幾何參數(shù)數(shù)組中。
11.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述加權反投影包括:對于海量投影數(shù)據的CT重建，依次重建物體的各個切片，根據每個切片所需的投影數(shù)據層，分批重建并寫回磁盤。
12.如權利要求1所述的方法，其特征在于所述CPU處理完單幅投影數(shù)據后，不等待GPU的計算，直接返回繼續(xù) 下一幅的采集，所述CPU和GPU通過全局變量實現(xiàn)信號同步。
全文摘要
一種基于統(tǒng)一計算設備CUDA架構CT在線重建與可視化的方法，包括獲取投影數(shù)據并對獲取的投影數(shù)據進行預處理；CPU實現(xiàn)FDK加權濾波過程；CUDA加速實現(xiàn)FDK加權反投影；CUDA加速實現(xiàn)體繪制。本發(fā)明所述的基于CUDA架構的CT在線重建與實時可視化方法，能夠對錐束CT數(shù)據實施在線重建，使得錐束CT系統(tǒng)在采集投影數(shù)據的同時重建出CT三維圖像，隨著投影數(shù)據的完善最終得到完整的CT圖像，從而實現(xiàn)實時的在線反饋。
文檔編號G06T15/08GK103077547SQ20121047780
公開日2013年5月1日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權日2012年11月22日
發(fā)明者楊鑫, 田捷, 李勇保, 薛貞文 申請人:中國科學院自動化研究所