图6说明本发明的CT系统。图6是本发明的CT系统的系统构成图。 如图6所示，CT系统通过X射线对扫描对象进行扫描，输出扫描对象的CT图像，具有CT扫 描仪、CT图像重建装置和CT图像输出装置。
[0070] CT扫描仪通过X射线对扫描对象进行扫描，获得扫描对象的投影图像。具体而言， 通过单一轴面的射线穿透扫描对象，根据扫描对象各部分对X射线的吸收与透过率不同， 获得扫描对象的投影图像。
[0071] CT图像重建装置具有多核处理器，根据投影图像重建CT图像。为了重建CT图像， CT图像重建装置利用多核处理器对图像并行地W如上所述的方式进行滤波处理。其中，CT 图像重建装置所具有的多核处理器可W是GPU。
[0072] CT图像输出装置输出由CT图像重建装置重建的CT图像。在此，CT图像输出装置 例如是CT图像显示装置，由液晶显示器或触摸屏等显示设备实现，显示由CT图像重建装置 重建的CT图像。另外，CT图像输出装置也可W是打印设备等，打印由CT图像重建装置重 建的CT图像。当然，CT图像输出装置只要能够输出CT图像即可，也可W是通用的I/O接 n。
[0073] 根据本发明的上述实施方式，将每一个像素点的滤波计算拆分成几部分，所有线 程每次同时完成其中的一部分，直至所有部分完成，累加便得到最终结果。目P，本发明将图 像滤波计算按照计算方向进行划分，每次所有的线程共同并行完成图像上所有像素在一个 计算方向上的计算，直至所有计算方向都完成。前面已经讲过，邻域内像素a对像素b的影 响，与像素b对像素a的影响应该是相同的。利用该一点，按照方向计算，像素a与b的计 算结果既可W用于像素a的滤波，也可W用于像素b的滤波，因此就避免了传统并行方法中 的重复计算。
[0074] 而且，根据本发明的上述实施方式，对全局存储器无重复读写访问。计算中的所有 读写都在共享内存中进行，充分利用了缓存。本发明方法对全局存储器的访问只有读入一 次输入图像数据和写出一次输出图像数据。而传统的并行方法中，每个线程负责处理一个 点的所有滤波计算，处理第1片图像时需要第2片图像，处理第3片图像时也需要第2片图 像，第2片图像需要被读取3次。因此，本发明中全局存储器中图像读取次数大幅减少，处 理速度大幅提升。
[00巧]在上述实施方式中，W邻域像素与对象像素的像素值相减该一运算作为基本运算 说明了图像滤波计算。但是，本发明能够使用的图像滤波计算不限于此，只要是满足互为邻 域像素的像素a对像素b的影响与像素b对像素a的影响相同该一原则的图像滤波计算， 本发明的图像滤波方法都适用。本发明主要针对的是并行处理方法，而不是具体的图像滤 波计算。
[0076] 在上述各实施方式中，WGPU处理器作为多核处理器的例子。但不限于此，只要是 能够并行多线程处理的多核处理器，都能够用于实现本发明。
【主权项】
1. 一种图像滤波方法，利用多核处理器，并行地对图像进行滤波处理，其特征在于，包 括以下步骤： 计算方向确定步骤，根据所述图像的维数及所述滤波处理的预定的邻域范围，确定所 述滤波处理的多个计算方向； 各方向滤波计算步骤，按所确定的多个计算方向中的每个计算方向分别进行下述处 理：由多个线程中的每个线程分别针对所述图像中的一行像素，以该行的每个像素作为对 象像素，在对象像素与该对象像素在该计算方向上的各邻域像素之间进行预定的滤波计 算，并将所述滤波计算的结果分别以累加的方式保存为该对象像素和各邻域像素的滤波结 果，其中所述邻域像素是位于对象像素的所述邻域范围中的像素；以及 图像滤波结果获得步骤，将通过所述各方向滤波计算步骤针对所确定的全部计算方向 得到的滤波结果按所述图像的每个像素累加，从而获得所述图像的图像滤波结果。2. 如权利要求1所述的图像滤波方法，其特征在于， 在所述各方向滤波计算步骤中，多个线程中的每个线程相互并行地进行滤波计算。3. 如权利要求1所述的图像滤波方法，其特征在于， 在所述各方向滤波计算步骤中，每个线程分别针对所述图像中的一行像素，从该行的 起始像素开始直到该行的最终像素为止依次作为对象像素，在对象像素与该对象像素在该 计算方向上的各邻域像素之间进行所述滤波计算，并将所述滤波计算的结果分别以累加的 方式保存为该对象像素和各邻域像素的滤波结果。4. 如权利要求1所述的图像滤波方法，其特征在于， 在所述计算方向确定步骤中确定了相对于所述图像中的像素排列方向倾斜的计算方 向的情况下，在所述各方向滤波计算步骤中，按该倾斜的计算方向进行处理时，每个线程所 计算的各行像素的像素数量相等。5. 如权利要求1~4中任一项所述的图像滤波方法，其特征在于， 在针对2维图像进行滤波处理、且滤波处理的邻域范围的半径为1的情况下， 在所述计算方向确定步骤中，所确定的计算方向的数量为4， 在所述图像滤波结果获得步骤中，将通过所述各方向滤波计算步骤针对所确定的4个 计算方向得到的滤波结果按所述图像的每个像素累加，从而获得所述图像的图像滤波结 果。6. 如权利要求1~4中任一项所述的图像滤波方法，其特征在于， 在针对3维图像进行滤波处理、且滤波处理的邻域范围的半径为1的情况下， 在所述计算方向确定步骤中，所确定的计算方向的数量为13， 在所述图像滤波结果获得步骤中，将通过所述各方向滤波计算步骤针对所确定的13 个计算方向得到的滤波结果按所述图像的每个像素累加，从而获得所述图像的图像滤波结 果。7. 如权利要求1~4中任一项所述的图像滤波方法，其特征在于， 在针对3维图像进行滤波处理、且滤波处理的邻域范围的半径为r的情况下，通过所述 计算方向确定步骤确定了多个计算方向之后进行下述处理： (1)从全局存储器向所述多核处理器的共享内存读入构成所述3维图像的多个2维图 像中的起始2r+l个2维图像，并对该2r+l个2维图像执行所述各方向滤波计算步骤和所 述图像滤波结果获得步骤， (2) 将读入的2r+l个2维图像中的前r+1个2维图像的各像素的滤波结果从共享内存 写入全局存储器， (3) 从全局存储器向共享内存读入构成所述3维图像的多个2维图像中的后续r+1个 2维图像，并对由该后续r+1个2维图像和在（2)中未从共享内存写入全局存储器的r个2 维图像组成的2r+l个2维图像，执行所述各方向滤波计算步骤和所述图像滤波结果获得步 骤， (4) 重复处理（2)和处理（3)，直到将构成所述3维图像的全部2维图像的图像滤波结 果从共享内存写入全局存储器，并将写入全局存储器的所述全部2维图像的图像滤波结果 作为所述3维图像的图像滤波结果。8. -种CT系统，通过X射线对扫描对象进行扫描，输出所述扫描对象的CT图像，其特 征在于，具有： CT扫描仪，通过X射线对扫描对象进行扫描，获得所述扫描对象的投影图像； CT图像重建装置，具有多核处理器，根据所述投影图像重建CT图像，在为了重建CT图 像而利用所述多核处理器对图像并行地进行的滤波处理中，根据图像的维数及所述滤波处 理的预定的邻域范围，确定所述滤波处理的多个计算方向，按所确定的多个计算方向中的 每个计算方向，由多个线程中的每个线程分别针对所述图像中的一行像素，以该行的每个 像素作为对象像素，在对象像素与该对象像素在该计算方向上的各邻域像素之间进行预定 的滤波计算，并将所述滤波计算的结果分别以累加的方式保存为该对象像素和各邻域像素 的滤波结果，将针对所确定的全部计算方向得到的滤波结果按所述图像的每个像素累加， 从而获得所述图像的图像滤波结果，其中所述邻域像素是位于对象像素的所述邻域范围中 的像素； CT图像输出装置，输出由所述CT图像重建装置重建的CT图像。9. 如权利要求8所述的CT系统，其特征在于， 所述CT图像重建装置所具有的所述多核处理器为GPU即图像处理器。
【专利摘要】本发明涉及一种图像滤波方法及CT系统，利用多核处理器，并行地对图像进行滤波处理。首先，根据图像的维数及滤波处理的预定的邻域范围，确定滤波处理的多个计算方向。然后，按每个计算方向，由多个线程中的每个线程分别针对图像中的一行像素，以该行的每个像素作为对象像素，在对象像素与该对象像素在该计算方向上的各邻域像素之间进行预定的滤波计算，并将滤波计算的结果分别以累加的方式保存为该对象像素和各邻域像素的滤波结果。最后，将针对全部计算方向得到的滤波结果累加，从而获得图像滤波结果。由此，能够减少现有并行计算中的重复计算，大幅提高图像滤波的并行计算速度。
【IPC分类】G06T11/00, G06T5/00
【公开号】CN104952043
【申请号】CN201410118326
【发明人】韩颖婕, 盛兴东
【申请人】株式会社日立医疗器械
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2014年3月27日
【公告号】WO2015144069A1