[发明专利]利用图形处理器实现三维反投影的方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像重建技术，具体的说是一种利用图形处理器实现三维反投影的方法。

背景技术

CT图像三维重建速度一直是重建算法领域人们热议的话题，目前制约三维重建速度的主要瓶颈是其中的反投影部分，如何从软、硬件方面提高此部分的运算速度一直是人们关注的焦点。

目前，主流计算机中的处理器主要是中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU)。传统上，GPU只负责图形渲染，而大部分的处理都交给了CPU。早在2000年就已经有人开始把部分CPU工作放在GPU上执行，以此来加速完成某些具有计算密度高、逻辑分支简单的大规模数据并行任务。但此方法受软、硬件资源的限制，无法大面积推广使用，这种情况随着NVDIA公司于2007年正式发布的CUDA(Computer Unified Deviece Architecture计算统一设备架构)发生了改变，CUDA是一种使用类C语言(支持现有C语言的基础，进行了部分扩展)进行通用计算的开发环境和软件体系，它提供了更丰富的硬件资源，同时使用类C语言的开发易于人们掌握。与CPU相比，CUDA借助GPU的卓越并行运算能力可以显著提高具有并行性特征的算法的运算速度。

美国US 2007/0014486A1专利文献中描述了使用GPU进行反投影处理的方法，该方法利用投影射线驱动的方式实现反投影。该专利利用二维反投影原理，其主要思想是：使用一个视图(View)下的所有射线数据，借助GPU纹理与顶点着色器的自动插值功能，从所采用的视图的所在角度，一次性投射到整幅待建目标图像区中，然后在下一个View所在角度再次投射其下所有通道的值到整幅目标图像区中，重复迭代该过程，直到完成所有View的投射过程。

上述专利方法不适应更高层数的医学CT图像的重建。

文章《Accelerating Backproj ections via CUDA Architecture》(HaiquanYang，Meihua Li，Kazuhito Koizumi，and Hiroyuki Kudo 2007.07.9 9thInternaltional Meeting on Fully Three-Dimensional Image Reconstruction inRadiology and Nuclear Medicine)公开了FDK三维反投影方法，是一种仅基于基本的三维反投影原理的GPU实现，图像重建速度慢。

发明内容

针对现有技术中的方法不适应更高层数的医学CT图像的重建或图像重建速度慢等不足之处，本发明要解决的技术问题是提供一种可以显著提高反投影的运算速度、适应更高层数的利用图形处理器实现三维反投影的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种利用图形处理器实现三维反投影的方法包括以下步骤：

将CT扫描器采集的投影数据保存在主机内存中，同时计算待重建的CT图像即目标图像中各像素点的Hermite系数及螺旋权的采样值；

将主机内存中的投影数据及各像素点的Hermite系数及螺旋权的采样值拷贝到图形处理器的显存中，将显存中的数据进行纹理绑定；

在GPU中进行三维反投影，得到CT重建图像；

将上述得到CT重建图像拷贝到主机内存。

所述计算Hermite系数的公式为：