[发明专利]一种多级并行的图像重建方法及装置

权利要求书

1.一种多级并行的图像重建方法，其特征在于，包括：

根据预先设置的统一圆轨道平行束系统结构参数对本地所有GPU进行初始化；

当接收到被检对象有限视角的投影数据时，根据所述圆轨道平行束系统结构参数将所述有限视角的投影数据分别重排为有限视角的统一圆轨道平行束投影数据；

通过CPU多线程方式将不同排的平行束投影数据分配到处于空闲状态的GPU中，以使所述空闲GPU通过GPU内部线程级并行方式对所述投影数据进行第一预设处理，以得到所述被检对象对应的图像；

输出所述被检对象对应的图像；

所述根据所述圆轨道平行束系统结构参数将所述有限视角的投影数据重排为有限视角的统一圆轨道平行束投影数据，包括：

将系统结构不同的各排直线投影数据分别进行投影空间变换，以得到所述直线投影对应的统一系统结构的圆轨道平行束投影数据；其中，所述统一系统结构的圆轨道平行束投影的扫描起止视角范围一致、扫描视角采样间距相同，探测器单元等效采样间距相同。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述投影数据进行第一预设处理，包括：

对所述投影数据通过GPU内线程级并行方式进行SART加TV全变分最小约束的迭代重建，以生成预设重建图像；

确定满足预设条件的所述重建图像为所述被检对象对应的图像；其中，所述满足预设条件包括：SART加TV全变分最小约束迭代的次数达到预设次数或者所述重建图像正投影和所述投影数据的差值达到预设阈值。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述投影数据为双能投影数据时，所述对所述投影数据进行第一预设处理，包括：

对所述双能投影数据通过GPU内线程级并行方式进行双能投影分解处理及SART加TV全变分最小约束的迭代重建，以生成多种预设重建图像；

确定满足预设条件的所述多种预设重建图像为所述被检对象对应的多种预设格式图像；其中，所述满足预设条件包括：SART加TV全变分最小约束迭代的次数达到预设次数或者所述重建图像正投影和所述投影数据的差值达到预设阈值；

根据所述多种预设重建图像，通过GPU线程级并行方式生成所述被检对象对应的等效原子序数图像和电子密度图像。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下至少一种方式对本地所有GPU进行初始化：

统一圆轨道平行束系统结构参数初始化、GPU设备初始化、分配单排投影数据重建中需要的显存空间、计算并存储系统权值矩阵到显存空间和将预先离线生成的投影分解查找表存储到二维纹理存储器。

5.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述对所述预设投影数据进行SART迭代重建，包括：

对每个视角的预设投影数据进行第二预设处理；其中，所述第二预设处理包括：采用射线驱动的GPU内部线程级并行方式计算得到一个投影视角的各个射线对应的正投影和投影修正值；采用体素驱动的GPU内部线程级并行方式计算得到一个投影视角下的各个体素对应的反投影更新值；

当所有视角的预设投影数据的第二预设处理执行完毕时，生成预设重建图像，其中，所述预设重建图像包括以下至少一种图像：

线衰减系数图像、投影基材料分解的重建图像、投影基效应分解的重建图像。

6.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述通过GPU内线程级并行方式对所述预设重建图像进行TV全变分最小约束迭代，包括：

通过梯度下降法求解所述重建图像的TV最小值；

采用体素驱动方式实现GPU内部线程级并行计算TV的梯度，采用并行归约算法计算归一化的TV梯度和TV修正系数。