GPU并行技术在螺旋CT重建中应用.pdfVIP

中国体视学学会cT理论与应用分会、中国工程物理研究院 2008年7月 应用电子学研究所、{CT理论与应用研究》编辑部论文集 GPU并行技术在螺旋CT重建中的应用 毕文元，陈志强，张丽，邢宇翔 (清华大学工程物理系，北京100084) 摘要：由于锥束螺旋cT系统具有扫描时间短，能够充分利用有限剂量的x射线等优点，目前正被多 个行业广泛的应用，而IICT-H}K则是针对这种系统的一种很有效的重建方法。然而和其他图象重建 方法一样，tZT-FDK的时间复杂度非常高，主要体现在对大规模数据进行卷积和反投影的过程中． 近年来利用GPU进行重建方法的并行加速工作成为了一个研究热点，而必威体育精装版的GPU具有一些非常好 的特性，比如大容量，多处理器，快速三维纹理映射，灵活的帧缓存对象，在重建工作中可以发挥 巨大的作用。本文的工作为螺旋CT重建提供了—个基于GPU的解决方案：在基本的HCr-FDK方法中 引入一个查找表，将卷积和反投影的过程在GPU中实现，利用GPU直接将重建结果进行后期处理和 6800GT和C-eforce 可视化。在实验中应用了Geforce 8800GTX两块GPU与CPU，分别在模拟数据和 真实实验数据上获得结果并进行对比，结果显示，在取得同样的躁声水平和图象质量的前提下，GPU 加速的HCr-FDK方法可以比CPU快10～100倍，而由于Geforce8800GTx具有一些更先进的特性， 其重建速度可比前代产品Geforce6800GT快10～20倍。 关键词：螺旋锥束cT；HCT-FDK：GPU并行；cT重建 1 原始的HCT_FDK方法 对HCT—FDK来说，最主要的两个步骤如下柱面探测器反投影： (1) f(x,y,z，=丢孽赤c2,7d,bm 其中P(X，儿，6)是反投影滤波的权重函数，计算如下： Pc见，厂。，6，=[j南c。sy。豆c名，厂。，6，]‘^c，。， (2) 2 建立HCT-FDK所使用的查找表 等式(1)的离散形式如下(忽略了一些常数) 一三- 厂(工，y，z)=￡声(五(z，口)，1，(z，y，口)，Ⅳ(工，y，印) (3) 目；一三 2 口和1，由以下公式得到 毕文元等：GPlJ并行技术在螺旋cr重建中的应用 。：竺：!五d丕sin(面y+0)+。U。．3 (4) “=————————————————；￡———一+ (5) s 2 6√d 2(，+口)+(d+口)+6)2 v-习蒸s暑in万百％—。os而(y+o 转中心的距离，口是探测器扇角。 砷≤ 鬟 E 图l计算}Ic卜印K的查找表 圆圆圈回回圆圈嗡园 =二二二五五互二二二=事蚓 圈2 6PI『查抗表反投影方法的工作流程示意圉 全国射线数字成像与cT新技术研讨会 3 在GPU中实现HCT-FDK