基于cuda架构的gpu加速x光图像重建方法和装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法和装置，所述方法通过将获取的X光图像投影数据通过CPU传输至CPU内存中；通过CPU将所述X光图像投影数据分割为多块投影数据区域，且使相邻的投影数据区域存在部分重叠，并将所述多块投影数据区域发送至GPU内存；通过GPU并行核函数加速shiftandadd算法对每块投影数据区域进行层析重建，得到相应的局部重建图像；将局部重建图像拼接合成为重建图像；通过CUDA架构下的GPU硬件加速实现并行shiftandadd算法，大幅度提高了运算速度并同时节省了成本，给用户带来了大大的方便。
【专利说明】基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗图像处理领域，尤其涉及的是一种基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法和装置。
【背景技术】
[0002]随着X光设备的不断发展，现有的X射线装置通过球管和平板，在固定SID (X线装置系统标识码系统标识)的情形下，通过线阵球管的一次扫描发射射线，获得多帧X光图像。然后针对多帧X光图像通过Shift and add算法重建出断层图像。而现有采用的是传统串行shift and add算法或FPGA硬件加速shift and add算法来进行图像重建,但串行shift and add算法来进行图像重建的方法耗时过长,而FPGA硬件加速shift and add算法来进行图像重建的方法硬件成本过高。现有的X光图像重建技术中存在因数据量过大导致的算法耗时过长、以及硬件成本过高的问题，给用户带来了大大的不便。
[0003]因此，现有技术还有待于改进和发展。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法和装置，旨在解决现有的X光图像重建技术中因数据量过大导致的算法耗时过长、以及硬件成本过高的问题。
[0005]本发明解决技术问题所采用的技术方案如下:
一种基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其中，包括以下步骤:
A、将获取的X光图像投影数据通过CPU传输至CPU内存中；
B、通过CPU将所述X光图像投影数据分割为多块投影数据区域，且使相邻的投影数据区域存在部分重叠，并将所述多块投影数据区域发送至GPU内存；
C、通过GPU并行核函数加速shiftand add算法对每块投影数据区域进行层析重建，得到相应的局部重建图像；
D、将局部重建图像拼接合成为重建图像。
[0006]所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其中，在所述步骤A之前还包括:
A10、通过CPU对获得的X光图像投影数据进行预处理，并对线程进行分支预测。
[0007]所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其中，所述对获得的X光图像投影数据进行预处理具体包括:
All、计算层析图像的像素之间的间距；
A12、计算两相邻源点对层析图像同一像素点所发的X射线被探测器平板所接收的位置之间的间距；
A13、计算同一源点对层析图像两相邻像素点所发X射线被探测器平板所接受的位置之间的间距。[0008]所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其中，所述对线程进行分支预测具体包括:
A21、计算重建层析图像中心单个像素点所需源点的个数；
A22、根据层析图像不同位置处像素点所述源点的个数，通过CPU划分出层析图像的中心区域，并去除边缘区域。
[0009]所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其中，所述步骤B还包括: B1、将CPU内存中的X光图像投影数据分割为大小相等的多块投影数据区域，相邻的投
影数据区域设置为部分重叠。
[0010]所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其中，所述步骤B满足:
【权利要求】
1.一种基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，包括以下步骤: A、将获取的X光图像投影数据通过CPU传输至CPU内存中； B、通过CPU将所述X光图像投影数据分割为多块投影数据区域，且使相邻的投影数据区域存在部分重叠，并将所述多块投影数据区域发送至GPU内存； C、通过GPU并行核函数加速shiftand add算法对每块投影数据区域进行层析重建，得到相应的局部重建图像； D、将局部重建图像拼接合成为重建图像。
2.根据权利要求1所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，在所述步骤A之前还包括: A10、通过CPU对获得的X光图像投影数据进行预处理，并对线程进行分支预测。
3.根据权利要求2所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，所述对获得的X光图像投影数据进行预处理具体包括: All、计算层析图像的像素之间的间距； A12、计算两相邻源点对层析图像同一像素点所发的X射线被探测器平板所接收的位置之间的间距； A13、计算同一源点对层析图像两相邻像素点所发X射线被探测器平板所接受的位置之间的间距。
4.根据权利要求2所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，所述对线程进行分支预测具体包括: A21、计算重建层析图像中心单个像素点所需源点的个数； A22、根据层析图像不同位置处像素点所述源点的个数，通过CPU划分出层析图像的中心区域，并去除边缘区域。
5.根据权利要求1所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，所述步骤B还包括: B1、将CPU内存中的X光图像投影数据分割为大小相等的多块投影数据区域，相邻的投影数据区域设置为部分重叠。
6.根据权利要求5所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，所述步骤B满足:
7.根据权利要求5所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，所述步骤C具体包括； Cl、分配CUDA核函数的线程块数以及每个线程块所包含的线程数，将每个线程与每个像素点一一对应，进行所有像素点的并行运算； C2、对每一个线程进行平移、累加操作得到对应的局部重建图像； C3、通过CPU控制多个CUDA流的运行顺序，同步运行当前CUDA流所进行的数据复制运算和相邻CUDA流所进行的核函数运算。
8.一种基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建装置，其特征在于，包括: 传输模块，用于将获取的X光图像投影数据通过CPU传输至CPU内存中； 分割模块，用于将所述X光图像投影数据分割为多块投影数据区域，且使相邻的投影数据区域存在部分重叠，并将所述多块投影数据区域发送至GPU内存； 重建模块，用于通过GPU并行核函数加速shift and add算法对每块投影数据区域进行层析重建，得到相应的局部重建图像； 拼接模块，用于将局部重建图像拼接合成为重建图像。
9.根据权利要求8所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建装置，其特征在于，还包括: 预处理模块，用于通过CPU对获得的X光图像投影数据进行预处理，并对线程进行分支预测。
10.根据权利要求8所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建装置，其特征在于，所述分割模块，还用于将CPU内存中的X光图像投影数据分割为大小相等的多块投影数据区域，且相邻的投影数`据区域有部分重叠。
【文档编号】G06T5/50GK103700123SQ201310704313
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】陈榕齐 申请人:北京国药恒瑞美联信息技术有限公司