元根据预定参数建立滤波器，如斜坡 (ramp)滤波器，并在步骤302对该滤波器数据进行快速傅立叶变换（FFT，Fast Fourier Transform)。该预定参数可由本领域技术人员依实际应用确定。在其它实施例中，滤波器 数据也可由中央处理器单元产生再传输给图像处理单元。
[0024] 同时，根据本发明实施例，需要对投影数据进行加权，如扩充（padding)获得的投 影数据，例如对该投影数据分别按其采集顺序进行正序和逆序扩充。可协调中央处理器单 元与图形处理单元共同分担扩充处理的任务。如在本实施例的步骤310中，CPU会传输投影 数据到GPU以由该GPU对该投影数据进行正序扩充。在投影数据的传输过程中，可利用开 放计算语言中队列间的异步特性，使投影数据的传输与kernel (在GPU上执行的开放计算 语言函数）的执行重合，从而掩盖除第一张投影之外其他投影数据的传输时间。即GPU在 对当前一张投影的数据进行扩充时，接收自CPU发送的下一张投影的投影数据，接收该下 一张投影的投影数据的时间并不会体现在整个层析图像的重建时间上，从而节约整个层析 图像的重建时间。在步骤312中，CPU会对投影数据进行逆序扩充，然后将扩充后的投影数 据传输给GPU。类似的，扩充后投影数据的传输也可与kernel的执行重合，从而节约整个层 析图像的重建时间。由于CPU与GPU是异步的，因而在其它实施例中，视CPU与GPU的处理 能力，如CPU处于空闲而GPU的数据扩充处理还未结束，则可将部分原本由GPU承担的扩充 处理交由CPU处理，从而进一步提高重建速度。
[0025] 在步骤320中，GPU会对扩充后的数据进行快速傅立叶变换。接着在步骤322中， 使经快速傅立叶变换后的扩充数据与步骤302中进行快速傅立叶变换的滤波器数据相乘 从而得到滤波后的频域结果。在步骤324中，将得到的频域结果进行快速傅立叶逆变换 (IFFT，Inverse Fast Fourier Transform)即可得到加权滤波后的投影。在步骤326中， 将该滤波后的投影复制到GPU的纹理结构（texture)。然后进入后续的反投影330及归一 化340等处理中，在反投影330过程中，可进一步利用GPU硬件插值加速对投影的采样。
[0026] 图4所示是一个根据本发明一实施例的反投影方法的流程示意图，该反投影方法 可适用于图3所示的反投影步骤330。在步骤400中，CPU根据预设几何关系生成投影矩 阵，并将该投影矩阵传输至GPU。同样，该预设几何关系及投影矩阵的生成可由本领域技术 人员依实际应用确定，此处不再赘述。在步骤402中，根据投影矩阵生成一体素在二维投影 的投影点并获得投影值，其中射线的方向由射线源和体素的位置决定。可利用GPU内置的 插值模块如双线性插值模块快速获取投影值，提进一步高层析图像的重建速度。接着，在步 骤404中加权该投影值并累加加权的投影值即可得到最终想要的体素值，而且经过上述处 理得到的该体素值极为准确。
[0027] 经反投影而重建的容积图像，会在步骤340进行归一化。由于本实施例中线性层 析是有限角扫描，因而本实施例中根据射线穿过相应体素的次数进行归一化，保证体素灰 度的连续性。
[0028] 综上所述，本发明实施例所提供的层析成像的重建方法通过协调CPU与GPU之间 的任务分担，巧妙利用开放计算语言的结构特点而减少数据传输占用的额外时间，可大幅 度提高重建的速度。另外，本发明实施例还通过加权及归一化等处理提高成像的质量。
[0029] 本发明的技术内容及技术特点已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基 于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰。因此，本发明的保护范 围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利 申请权利要求书所涵盖。
【主权项】
1. 一种层析成像的重建方法，包含： 获取投影数据； 图形处理单元使用开放计算语言对该投影数据进行滤波；及 该图形处理单元使用该开放计算语言对所滤波的投影数据进行反投影，对经该反投影 而重建的容积图像进行归一化处理。2. 如权利要求1所述的重建方法，其中所述对该投影数据进行滤波进一步包含建立斜 坡滤波器。3. 如权利要求1所述的重建方法，其中所述对该投影数据进行滤波进一步包含对该投 影数据分别按照投影采集顺序进行正序和逆序扩充。4. 如权利要求3所述的重建方法，其中由该图形处理单元对该投影数据进行正序扩 充。5. 如权利要求3所述的重建方法，其中由中央处理单元对该投影数据进行逆序扩充。6. 如权利要求3所述的重建方法，其中由中央处理单元与该图形处理单元协作对该投 影数据进行正序或逆序扩充。7. 如权利要求3所述的重建方法，其进一步包含分别对滤波器数据和扩充的投影数据 进行快速傅立叶变换，然后使快速傅立叶变换后的滤波器数据与快速傅立叶变换后的扩充 投影数据相乘而得到滤波后的频域结果。8. 如权利要求1所述的重建方法，其中所述对该投影数据进行滤波进一步包含对投影 数据进行加权，并对加权后的投影数据进行滤波。9. 如权利要求1所述的重建方法，其中所述对所滤波的投影数据进行反投影进一步包 含由中央处理器单元根据预设几何关系生成投影矩阵。10. 如权利要求9所述的重建方法，其进一步包含基于该投影矩阵生成一体素在二维 投影的投影点并获得投影值，其中射线方向由射线源和该体素的位置决定。11. 如权利要求10所述的重建方法，其中所述获得投影值是由该图形处理单元通过双 线性插值获得。12. 如权利要求10所述的重建方法，其进一步包含加权所获得的投影值并累加加权的 投影值。13. 如权利要求1所述的重建方法，其中所述归一化处理是根据射线穿过各体素的次 数进行归一化。
【专利摘要】本发明是关于层析成像的重建方法。根据本发明的一实施例，一层析成像的重建方法包含：获取投影数据；图形处理单元使用开放计算语言对该投影数据进行滤波；及该图形处理单元使用该开放计算语言对所滤波的投影数据进行反投影，对经该反投影而重建的容积图像进行归一化处理。本发明实施例所提供的层析成像的重建方法通过协调CPU与GPU之间的任务分担，巧妙利用开放计算语言的结构特点而减少数据传输占用的额外时间，可大幅度提高重建的速度。另外，本发明实施例还通过加权及归一化等处理提高成像的质量。
【IPC分类】G06T11/00
【公开号】CN105096357
【申请号】CN201410211463
【发明人】孔明明, 李冬东, 赵辉
【申请人】锐珂（上海）医疗器材有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月19日