專利名稱：基于gpu加速的螺旋ct圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法。
背景技術(shù)：
多層螺旋CT的圖像重構(gòu)速度一直是CT技術(shù)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，現(xiàn)有加速方法中比較常見(jiàn)的技術(shù)可以分為三種類型:
第一種類型為利用CPU集群進(jìn)行加速計(jì)算，如專利號(hào)為CN02805089.4的中國(guó)專利中公開(kāi)了一種使用一個(gè)或多個(gè)微處理器CPU的快速并行錐形線束重建系統(tǒng)和方法。但是該方法只是針對(duì)錐形線束重建，并沒(méi)有提及多層螺旋CT相關(guān)的重建方案，并且CPU價(jià)格昂貴，要達(dá)到比較好的加速效果成本相對(duì)過(guò)高。第二種類型為利用FPGA這類特殊計(jì)算硬件設(shè)備進(jìn)行加速，如:文章《HighSpeed CT Image Reconstruction using FPGA)) (International Journal of ComputerApplications (0975 - 8887) Volume 22 - N0.4, May 2011)中公開(kāi)的方法。然而該方法也只是提到基本的CT重構(gòu)，并沒(méi)有涉及多層螺旋CT相關(guān)技術(shù)，并且FPGA這種特殊計(jì)算硬件在算法設(shè)計(jì)好之后移植性不強(qiáng)，對(duì)硬件的依賴嚴(yán)重。第三種類型為利用圖形處理器(GPU)進(jìn)行加速。這種方式的成本相對(duì)于CPU集群來(lái)說(shuō)降低了很多，并且現(xiàn)有GPU的浮點(diǎn)處理能力遠(yuǎn)高于CPU，而其需要的僅僅是一塊顯卡，移植性和兼容性比FPGA這種特殊計(jì)算硬件設(shè)備都好，因此利用GPU進(jìn)行CT重構(gòu)算法的加速能夠在低成本的條件下達(dá)到更快的重構(gòu)速度。針對(duì)這個(gè)方面的專利也比較多，如專利號(hào)為CN200810114478.1的中國(guó)專利公開(kāi)了一種CT并行重建系統(tǒng)及成像方法，利用GPU集群進(jìn)行CT重構(gòu)；專利號(hào)為CN200810113846.0的中國(guó)專利公開(kāi)了一種CT圖像重建的GPU加速方法，但是這兩種方法并不適用于多層螺旋CT圖像重構(gòu)，也沒(méi)有包含對(duì)孔徑加權(quán)函數(shù)的計(jì)算問(wèn)題。另外，雖然專利號(hào)為CN200910248774.5的中國(guó)專利公開(kāi)了一種利用圖形處理器，實(shí)現(xiàn)三維反投影的方法，該方法適用于多層螺旋CT圖像重構(gòu)，但是也未提及孔徑加權(quán)值的計(jì)算，及其歸一化的計(jì)算問(wèn)題。在多層螺旋CT圖像重構(gòu)中，孔徑加權(quán)數(shù)值的計(jì)算對(duì)重構(gòu)算法的效率和重構(gòu)圖像的質(zhì)量都有著非常重要的影響。在螺旋CT掃描過(guò)程中，病人一直沿著平行于探測(cè)器方向移動(dòng)，對(duì)于探測(cè)器邊緣的幾個(gè)檢測(cè)單元而言會(huì)存在探測(cè)信號(hào)從無(wú)到有的一個(gè)突變過(guò)程，進(jìn)而影響探測(cè)到數(shù)據(jù)的一致性。因此需要加入一個(gè)孔徑加權(quán)函數(shù)來(lái)平滑這個(gè)從無(wú)到有的一個(gè)過(guò)程，從而減少弓形偽影，在文章《Weighted FBP一a simple approximate 3D FBP algorithmfor mult1-slice spiral CT with good dose usage for arbitrary pitchKPhys.Med.Biol.49 (2004) 2209 - 2218)中對(duì)孔徑加權(quán)函數(shù)計(jì)算的重要性有詳盡的描述。但是該文章只是對(duì)這個(gè)加權(quán)函數(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)的理論分析，并沒(méi)有涉及如何具體實(shí)現(xiàn)，更加沒(méi)有提及怎樣利用GPU進(jìn)行加速。 因此，確有必要提供一種在圖形處理器(GPU)加速的多層螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，能夠解決邊緣檢測(cè)器單元探測(cè)數(shù)據(jù)的不平滑性，并且不需要條件語(yǔ)句就能準(zhǔn)確計(jì)算多層螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)及歸一化值，提高重構(gòu)圖像的質(zhì)量和重構(gòu)算法的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，能夠有效解決邊緣檢測(cè)器單元探測(cè)數(shù)據(jù)的不平滑性，并且不需要條件語(yǔ)句就能準(zhǔn)確計(jì)算多層螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)及歸一化值，從而提高重構(gòu)圖像的質(zhì)量和重構(gòu)算法的效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，包括如下步驟:a.確定每一體素的所有對(duì)稱射線的孔徑加權(quán)值
叫^)) ;b.對(duì)每個(gè)體素所有對(duì)稱射線的孔徑加權(quán)值的巧，&))進(jìn)行相
力口，得到該體素的孔徑加權(quán)值；c.對(duì)所有體素的孔徑加權(quán)值進(jìn)行歸一化計(jì)算，得到每個(gè)體
素歸一化后的孔徑加權(quán)值
權(quán)利要求
1.一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，包括如下步驟: a.確定每一體素的所有對(duì)稱射線的孔徑加權(quán)值 b.對(duì)每個(gè)體素所有對(duì)稱射線的孔徑加權(quán)值A(chǔ)))進(jìn)行相加，得到該體素的孔徑加權(quán)值； c.對(duì)所有體素的孔徑加權(quán)值進(jìn)行歸一化計(jì)算，得到每個(gè)體素歸一化后的孔徑加權(quán)值 _2q_,3 N-1
2.如權(quán)利要求1所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，所述孔徑加權(quán)值知…七))按如下公式計(jì)算；
3.如權(quán)利要求2所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，所述探測(cè)器在Z方向的坐標(biāo)q按公式(2)計(jì)算得到:
4.如權(quán)利要求3所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，所述螺旋CT為多層螺旋CT，計(jì)算探測(cè)器在Z方向的坐標(biāo)q時(shí)，將螺旋掃描中相差180°或360°的對(duì)稱射線分為奇數(shù)編號(hào)的對(duì)稱射線和偶數(shù)編號(hào)的對(duì)稱射線，并分別進(jìn)行計(jì)笪ο
5.如權(quán)利要求4所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，所述偶數(shù)編號(hào)為η的對(duì)稱射線在探測(cè)器ζ方向的坐標(biāo)按如下公式(3)計(jì)算，其中η為大于或等于O的整數(shù)；
6.如權(quán)利要求4所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，所述奇數(shù)編號(hào)為η的對(duì)稱射線在探測(cè)器ζ方向的坐標(biāo)按如下公式(6)計(jì)算，其中η為大于或等于O的整數(shù)；
7.如權(quán)利要求5所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，所述偶數(shù)編號(hào)η范圍為身。
8.如權(quán)利要求6所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，所述奇數(shù)編號(hào)η范圍為
9.如權(quán)利要求1 8所述的任一項(xiàng)基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，所述歸一化后的孔徑加權(quán)值( ，^;)按如下公式(11)計(jì)算:
10.如權(quán)利要求1所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，其特征在于，所述歸一化后的孔徑加權(quán)值
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計(jì)算方法，包括如下步驟a.確定每一體素的所有對(duì)稱射線的孔徑加權(quán)值；b.對(duì)每個(gè)體素所有對(duì)稱射線的孔徑加權(quán)值進(jìn)行相加，得到該體素的孔徑加權(quán)值；c.對(duì)所有體素的孔徑加權(quán)值進(jìn)行歸一化計(jì)算，得到每個(gè)體素歸一化后的孔徑加權(quán)值。本發(fā)明通過(guò)孔徑加權(quán)的方法有效解決邊緣檢測(cè)器單元探測(cè)數(shù)據(jù)的不平滑性，并且不需要條件語(yǔ)句就能準(zhǔn)確計(jì)算多層螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)及歸一化值，從而提高重構(gòu)圖像的質(zhì)量和重構(gòu)算法的效率。
文檔編號(hào)A61B6/03GK103211608SQ201210014199
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者全國(guó)濤 申請(qǐng)人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司