[發明專利]基于GPU處理器的圖像正投影算法優化方法

在審

• 申請號: 201710115323.9
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN106897978A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 劉磊
• 申請（專利權）人: 賽諾威盛科技（北京）有限公司
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T1/20;G06T1/60
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司11100
• 代理人: 朱麗華

技術領域

本發明涉及一種基于GPU處理器的圖像正投影算法優化方法，屬于CT設備圖像處理技術領域。

背景技術

CT設備以其圖像分辨率高、三維信息豐富等特點，已廣泛應用于臨床診斷、工業探測等領域。CT重建算法包括正投影算法，其原理是模擬射線穿過被測物體的強度衰減，以得到CT值。正投影算法的計算量大，精度要求高，其計算結果對降低重建圖像的噪聲、去除圖像偽影、提高圖像的分辨率等圖像質量指標，具有重要的作用。

基于CPU處理器實現正投影算法，由于計算速率有限，已無法明顯提高CT重建的計算性能。GPU圖形處理器以其“單計算、多數據”的計算任務處理特性，具有強大的并行計算處理能力，特別適用于實現正投影算法，可大幅提高算法的計算速率，提升CT設備的整體性能。

發明內容

鑒于上述原因，本發明的目的在于提供一種基于GPU處理器的圖像正投影算法優化方法，基于GPU處理器實現優化的正投影算法，可提高正投影算法的計算速率，提升CT設備的計算性能。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于GPU處理器的圖像正投影算法優化方法，包括：

輸入源數據，包括圖像數據、正投影起始角度、正投影覆蓋的角度范圍、正投影的角度數M、通道數N，

對源數據進行預處理，得到正投影計算參數，該正投影計算參數包括角度參數和角度參數的三角函數值；

創建M*N個計算線程；

各計算線程根據圖像數據、正投影計算參數，計算相應通道于相應角度下，投影射線在投影路徑上經過圖像數據對應的所有有效像素點的像素值之和，

根據各計算線程的計算結果，得到正投影計算結果數據。

所述正投影計算參數的計算方法是：創建M個線程，各線程根據正投影起始角度、正投影覆蓋的角度范圍、正投影的角度數，計算得到M個角度參數，計算M個角度參數分別對應的M個三角函數值。

所述源數據還包括重建圖像對應的調整參數，根據該調整參數，對所述正投影計算結果進行調整，使得輸出的正投影結果接近于實際的被測物體。

所述重建圖像對應的調整參數包括通道寬度、調整比例。

依據相應的通道，根據相應的角度參數及角度參數的三角函數值，計算所有有效像素點的坐標，根據有效像素點的坐標，確定有效像素點的位置，將各有效像素點的像素值進行累加得到像素值之和。

基于GPU處理器的圖像正投影算法優化方法，包括如下步驟：

根據所述源數據，在顯存區分配存儲區域，用于保存源數據、中間計算數據及正投影計算結果數據；

將所述源數據從主機內存拷貝至該存儲區域；

對所述源數據進行預處理，得到所述正投影計算參數；

根據所述正投影計算參數，計算所述正投影計算結果數據；

根據所述重建圖像對應的調整參數，對所述正投影計算結果數據進行調整；

將調整后的正投影計算結果數據從顯存區拷貝至主機內存。

本發明的優點是：

1、基于GPU處理器實現優化的正投影算法，大幅提升CT設備的計算及運行性能；

2、對正投影算法的實現進行優化，減少了冗余資源占用，降低了冗余計算，避免了線程同步、顯存互斥訪問的計算性能損耗問題，整體計算性能大幅提升；

3、本發明的正投影優化算法不僅適用于CT重建圖像算法，還可延伸應用于計算機圖形學、雷達技術等領域。

附圖說明

圖1是本發明的方法流程示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，本發明公開的基于GPU處理器的圖像正投影算法優化方法，包括：

S1：根據輸入的源數據，在顯存區分配存儲區域，用于保存源數據、中間計算數據及正投影計算結果數據；

正投影算法輸入的源數據(即正投影算法輸入的參數)包括：原圖像數據(包括圖像數據、圖像尺寸數據等)、投影轉動方向、正投影起始角度StAng、正投影覆蓋的角度范圍RAng、正投影的角度數M(角度范圍RAng下正投影的角度數)、通道數N、正投影對應的中心通道、重建圖像對應的調整參數、投影中心的X坐標、投影中心的Y坐標等。

S2：將源數據從主機內存拷貝至顯存區分配好的存儲區域；

S3：對源數據進行預處理，得到正投影計算參數；