[实用新型]一种用于工业CT图像重建的并行加速装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及CT图像重建的技术领域，更具体的说是涉及一种用于工业CT图像重建的并行加速装置。

背景技术

计算机断层摄像技术CT(Compute ri zed Tomography)是20世纪医学的重大成果之一，被广泛应用于工业无损检测和医学图像处理中。

CT技术的核心是由投影进行图像重建的理论，目前图像重建的方法主要有两种：变换法和迭代法。变换法虽具有计算量小，重建速度快等优点，但对于不完全投影数据，不能获得很好的重建质量。迭代算法计算量巨大，重建时间成为制约其大范围实时性应用的瓶颈。

实现CT图像重建加速的基本机制可以分为硬件加速和软件加速，软件加速是常规的用CPU完成CT图像的重建，主要方法是针对重建算法做出改进及优化，近几年来采用软件加速的方法主要有以下3类：一种是查找几何参数表的方法，该方法针对三维重建的FDK算法，用几何参数表以及预插值和最近邻插值的办法避免大量、重复的函数运算及线性插值运算，与精确重建相比也能保证图像质量。还有一种利用重建算法的对称性并结合递归技术来降低重建过程的复杂度，实现快速重建。利用反投影算法的对称性，对于扇形束CT扫描只计算部分图像数据并对称得到其他图像数据，计算量仅为原来的四分之一。利用对称性并结合递归技术的SBP-RT算法实现了Feldkamp算法在普通微机上的快速重建，其重建速度提高约32倍，且不会带来新的重建误差。最后一种采用单指令多数据(SingleInstruction Multiple Data，SIMD)技术进行数据并行处理。主要原理是基于Intel Pentium 4CPU的PC平台，利用SSE/SSE2技术开发了三维图像快速重建引擎。实验结果表明该方法非常有效，与原始重建算法相比，在保证图像质量不受损失的前提下取得了20倍以上的重建加速比。

软件加速的方法只是通过算法的改进来达到加速目的，一定条件下会受到硬件的制约，加速效果有限，因此硬件加速方法成为当前的重要研究对象，是我们急需解决的一个问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足之处，提供一种用于工业CT图像重建的并行加速装置。

本实用新型的实现由以下技术方案完成：

一种用于工业CT图像重建的并行加速装置，其包括处理装置和存储装置：

所述处理装置包括控制装置和运算装置，所述控制装置确定整个成像处理过程中的数据选择和数据流向，所述运算装置根据控制装置所确定的数据选择和数据流向，对需要进行运算的数据进行运算处理和更新处理；

所述存储装置包括内部存储器和外部存储器，所述内部存储器采用双组奇偶双口RAM结构，并采用了并行加速技术，内部存储器用于存储运算过程中的中间数据，所述外部存储器用于存储CT图像。

优选的，所述运算装置包括运算器模块、预运算模块和更新模块：

所述运算器模块用于对相应CT图像的测量投影值和估算投影值以及系数平方和做减法和除法运算；

所述预运算模块用于对运算器模块中得到的运算结果进行预处理；

所述更新模块用于对预运算模块中得到的结果和从外部存储器取出的CT图像的像素值进行处理，得到更新后的像素值。

优选的，所述控制装置将相应CT图像的测量投影值从外部存储器中取出，同时将相应CT图像的估算投影值以及系数平方和从内部存储器中取出来，送到运算器模块中做减法和除法运算，再把运算的结果存到内部存储器中，直到把每一个探测器的测量投影值和估算投影值运算完毕并将运算结果存到内部存储器，然后控制将运算结果从内部存储器中取出，运算结果先经预运算模块处理，再和外部存储器存储的CT图像的像素值一起送到更新模块中进行更新，再控制将更新的结果存储到外部存储器中的相应位置，从而得到重建的CT图像。

优选的，所述外部存储器采用闪存。

本实用新型的优点是，内部存储器采用了双组奇偶双口RAM结构，并采用了并行加速技术，对CT图像的重建过程进行加速，本实用新型具有运行速度快、装置性能高的优点，可以大大的缩短CT图像重建的时间。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中双组奇偶双口RAM结构的示意图；

图3是本实用新型中寻址计算时的双线性插值数据关系图；

图4是本实用新型中外存储器的引脚图。