迭代重建算法的研究与CUDA加速

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:onlysimon
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
锥束CT是当今国际CT研究领域最活跃的课题之一,与传统的二维扇束CT相比,它具有以下的几个优势:(1)具有更高的射线利用率,(2)扫描速度更快,(3)空间分辨率更高,这对工业无损检测以及医学影像诊断都具有重要的意义。   锥束CT重建的算法主要分为解析重建法和迭代重建法,解析重建算法的经典近似算法是FDK算法,在大多数商用锥束CT中主要算法都是基于FDK重建算法。而迭代重建算法主要包括经典迭代重建与概率模型迭代重建,与解析重建相比迭代重建能够使用较少的投影数据重建较高质量的图像。但是迭代重建的速度较慢,需要叫多次迭代才能收敛。所以实际应用并不广泛。   本文主要研究了三种经典迭代重建算法:代数重建算法(ART)、联合迭代重建法(SIRT)和联合代数重建法(SART)。通过对三种算法的研究看到联合代数重建算法(SART)在重建质量和重建速度上都具有一定的优势,本文讨论了基于射线驱动和基于体素驱动的投影矩阵的计算方法以及各自对SART重建结果的影响,最后选择了基于射线驱动投影SART重建算法进行进一步的优化,文中把投影系统的旋转映射成重建区域数据的旋转,这样做避免每个角度投影矩阵的计算,进一步利用投影系统的对称性可以只需要计算1/4数量的射线所对应的投影矩阵,其余的3/4可以通过对称性计算所得,这样既减少了投影矩阵计算时间也减少了重建所需的内存,使得进行较高分辨率的重建成为可能。经过这些改进之后的SART算法在重建速度上有了一定的提高,但是算法上的改进之后的重建速度与解析重建法相比仍相去甚远。   为了进一步提高SART的重建速度,本文中使用了NVIDIA公司推出的CUDA开发环境,有相对方便地将串行运行的程序该成在GPU上运行的并行程序,并且可以简单地通过硬件的性能的提升加快并行计算的速度,而无需为新的硬件修改代码。本文中基于CUDA加速的SART算法比CPU上运行的串行SART算法速度提高20至30倍,且图像质量与原图相比基本一致,从而使得SART重建与传统的解析FDK算法重建有竞争的可能。
其他文献
随着网络信息化的快速发展与普及,可靠的网络协议成为保障网络稳定的重要因素。为了保证网络协议实现符合它的规格说明,对协议进行一致性测试是非常有必要的。然而网络的发展
信息网络的飞速发展及电子文档的广泛使用给我们的生活带来了巨大的影响,一些影响有利于我们生活的方向发展,而一些影响却给我们的生活以及技术本身的发展带来了负面作用。相
近年来,随着我国通信业的高速发展,宽带接入的用户量越来越大,通信企业的内部业务结构也越来越复杂。宽带市场的持续增长,IPTV等业务对带宽和宽带质量提出更高的要求,因此,宽
随着近年的不断深入研究,人脸识别已经成为计算机视觉,人机交互和模式别等多领域的热门研究课题。人脸识别因其具有非侵犯性和强大的事后追踪可查性等优势成为当今最主要的生
近年来,随着当今社会对国际反恐、安防、人机交互等问题的关注度不断提高,具有非侵犯性、简便性、非接触性等优点的人脸识别技术受到广泛关注。人脸识别算法的关键技术是提取稳
随着计算机网络技术的发展,多媒体信息被人们广泛使用,这给人们的生活带来了极大的便利,但也使人们不得不面对网络作品版权保护的问题,与实体作品相比在网络中的数字作品更容
指纹分类工作中最朴素的分类方法是通过指纹脊谷线流向以及奇异点数量/位置信息对指纹类别进行判断。但受到指纹图像质量的影响这些信息难以准确地获得。故能否准确地提取方
Internet软件的开发和运行无可避免地依赖于所依存的网络环境,要实现Internet软件的自适应性和软件系统的动态演化,需要充分考虑与系统交互的外部网络环境,及时感知网络环境
中文自动分词技术是中文信息处理的一个基础性课题,在中文信息处理中,首先需要对词进行切分,然后才能进行更深层次应用研究,随着信息科技的高速发展,Internet的中文信息量的
随着计算机网络技术的飞速发展和广泛应用,物联网已经成为一种重要的新型网络广泛应用于各个领域。物联网可以通过嵌入式无线网络来实现。6LoWPAN (IPv6over Low-power Wirel