[发明专利]一种基于CUDA架构加速CT图像重建的方法

摘要

本发明公开了一种基于CUDA架构加速CT图像重建的方法，本发明装置主要实现了数据的异步并行处理，包括数据读入模块、基于GPU的CT数据加权滤波模块、基于GPU的CT图像重建反投影模块和数据输出模块。本发明利用了CUDA流技术，使应用程序实现任务级的并行化，即GPU可以并行执行两个或多个不同的任务。

主权项

一种基于CUDA架构加速CT图像重建的方法，其特征在于，所述基于CUDA架构加速CT图像重建的方法包括以下步骤：(1)数据输入，从扫描的X射线强度数据获得投影数据，经过预处理后，由CPU读入到内存中；(2)应用程序实现任务级的并行化，通过使用四个流，使GPU在执行核函数的同时，能在主机与设备之间执行复制操作；包括基于GPU的CT数据加权滤波，基于GPU的CT图像重建反投影；(3)数据输出；所述CT数据加权滤波包括：在GPU中执行，为每个待加权滤波元素分配至GPU中的单独线程来执行，其中，所述线程分配过程如下：根据GPU的特性设置每个线程块的尺寸；根据补零后投影数据的水平长度和垂直长度设置所述线程块的个数；按照所述线程块设置执行内核程序；所述CT图像重建反投影包括：在GPU中执行，为每个待重建像素分配至GPU中的单独线程来执行，重建所需滤波后的数据存储在GPU的纹理内存中，其中线程分配过程如下：根据GPU的特性设置每个线程块的尺寸；根据待重建图像的尺寸设置所述线程块的个数；按照所述线程块设置执行内核程序；所述投影数据通过所述基于GPU的CT数据加权滤波，以及所述基于GPU的CT反投影采用滤波反投影算法获得重建体；其中，所述基于GPU的CT数据加权滤波，将投影数据首先在GPU上进行加权处理后，再通过GPU上FFT变换到频域，频域滤波后通过GPU上的逆FFT获得滤波后的数据；所述基于GPU的图像重建反投影在GPU上实现纹理绑定,将显存中的数据与纹理参照系相关联，并进行纹理拾取操作；纹理缓存中的数据可以被重复利用，而且一次拾取坐标位置附近的几个像元，提高局部性的访存效率；所述四个流处理数据互不影响；数据从内存复制到显存、GPU上的投影数据加权操作、GPU上的投影数据滤波操作及GPU上的CT图像重建的反投影操作为异步并行执行；输入数据存储为无符号短整型；GPU的CT加权滤波数据、GPU的CT图像重建反投影数据及输出数据存储成32位浮点格式。