[發(fā)明專利]一種基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610013575.6
• 申請(qǐng)日: 2016-01-11
• 公開（公告）號(hào): CN105678820A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李磊;鄧林;王提;陳健;韓玉;孫艷敏;王敬雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍信息工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T11/00
• 分類號(hào): G06T11/00;G06T1/20
• 代理公司: 鄭州大通專利商標(biāo)代理有限公司 41111
• 代理人: 陳大通

1.一種基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法，其特征是含有如下步驟：

步驟1：從硬盤上讀取若干投影并在CPU中計(jì)算用于有限Hilbert逆變換的常數(shù)C；

步驟2：將若干投影從內(nèi)存?zhèn)魅腼@存并在GPU中實(shí)現(xiàn)求導(dǎo)-反投影，得到DBP圖像；

步驟3：對(duì)步驟2得到的DBP圖像進(jìn)行有限Hilbert逆變換并將結(jié)果從顯存?zhèn)骰貎?nèi)存。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法，其特征在于：所述步驟2 中GPU執(zhí)行求導(dǎo)-反投影的特征包含以下步驟：

2.1、對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)和求導(dǎo)；

2.2、將結(jié)果從全局存儲(chǔ)器拷貝到紋理存儲(chǔ)器中；

2.3、執(zhí)行反投影操作。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法，其特征在于：所述步驟3 中的有限Hilbert逆變換，需要將數(shù)據(jù)裝載到一個(gè)特定的數(shù)據(jù)類型cufftComplex中，具體執(zhí) 行流程為：

3.1、對(duì)PI線上的DBP數(shù)據(jù)加權(quán)并賦值到cufftComplex中；

3.2、使用CUFFT實(shí)現(xiàn)快速傅里葉變換；

3.3、在頻域進(jìn)行希爾伯特濾波；

3.4、使用CUFFT庫(kù)做逆傅里葉變換；

3.5、對(duì)其進(jìn)行加權(quán)并賦值DBP圖像；

3.6、將結(jié)果拷貝到CPU中。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法，其特征在于：所述步驟1 的通過使用兩倍投影大小的內(nèi)存空間解除讀取投影操作和計(jì)算常數(shù)C操作之間的耦合，再 利用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩者的并行執(zhí)行。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法，其特征在于：所述步驟2 通過使用步驟1中兩倍投影大小的顯存空間解除內(nèi)存-顯存的投影數(shù)據(jù)傳輸和GPU中求導(dǎo)- 反投影操作之間的耦合，再利用CUDA中的異步技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩者的并行執(zhí)行。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法，其特征在于：所述GPU執(zhí) 行求導(dǎo)-反投影方法通過使用兩倍于步驟1中投影大小的顯存空間來(lái)解除步驟2.1、步驟 2.2、步驟2.3中的耦合，再利用CUDA中的多流技術(shù)和異步技術(shù)實(shí)現(xiàn)GPU中數(shù)據(jù)傳輸和計(jì)算的 并行執(zhí)行。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法，其特征在于：所述GPU執(zhí) 行求導(dǎo)-反投影方法中，為了完全隱藏步驟2中數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，如CPU-GPU數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延和 GPU-GPU數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，根據(jù)GPU的性能和圖像重建的規(guī)模對(duì)反投影進(jìn)行了分塊處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法，其特征在于：所述步驟3 中的有限Hilbert逆變換方法中，為節(jié)約顯存，在一定圖像重建規(guī)模下，根據(jù)GPU計(jì)算和數(shù)據(jù) 傳輸性能，對(duì)有限Hilbert逆變換進(jìn)行分塊處理，實(shí)現(xiàn)了完全隱藏?cái)?shù)據(jù)傳輸時(shí)延。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于CUDA的S-BPF重建算法加速方法，其特征在于：所述步驟3 中的有限Hilbert逆變換方法中，利用兩倍分塊大小的顯存空間保證兩組有限Hilbert逆變 換-回傳操作的獨(dú)立性，再利用CUDA中的多流技術(shù)和異步技術(shù)實(shí)現(xiàn)一組有限Hilbert逆變換 與另一組的結(jié)果回傳操作的并行執(zhí)行。