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)研究的一個熱點，現(xiàn)有加速方法中比較常見的技術(shù)可以分為三種類型:
第一種類型為利用CPU集群進(jìn)行加速計算，如專利號為CN02805089.4的中國專利中公開了一種使用一個或多個微處理器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錐形線束重建，并沒有提及多層螺旋CT相關(guān)的重建方案，并且CPU價格昂貴，要達(dá)到比較好的加速效果成本相對過高。第二種類型為利用FPGA這類特殊計算硬件設(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)中公開的方法。然而該方法也只是提到基本的CT重構(gòu)，并沒有涉及多層螺旋CT相關(guān)技術(shù)，并且FPGA這種特殊計算硬件在算法設(shè)計好之后移植性不強，對硬件的依賴嚴(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于CPU集群來說降低了很多，并且現(xiàn)有GPU的浮點處理能力遠(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。針對這個方面的專利也比較多，如專利號為CN200810114478.1的中國專利公開了一種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)；專利號為CN200810113846.0的中國專利公開了一種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)，也沒有包含對孔徑加權(quán)函數(shù)的計算問題。另外，雖然專利號為CN200910248774.5的中國專利公開了一種利用圖形處理器，實現(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)值的計算，及其歸一化的計算問題。在多層螺旋CT圖像重構(gòu)中，孔徑加權(quán)數(shù)值的計算對重構(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掃描過程中，病人一直沿著平行于探測器方向移動，對于探測器邊緣的幾個檢測單元而言會存在探測信號從無到有的一個突變過程，進(jìn)而影響探測到數(shù)據(jù)的一致性。因此需要加入一個孔徑加權(quán)函數(shù)來平滑這個從無到有的一個過程，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)中對孔徑加權(quán)函數(shù)計算的重要性有詳盡的描述。但是該文章只是對這個加權(quán)函數(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)的理論分析，并沒有涉及如何具體實現(xiàn)，更加沒有提及怎樣利用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)的計算方法，能夠解決邊緣檢測器單元探測數(shù)據(jù)的不平滑性，并且不需要條件語句就能準(zhǔn)確計算多層螺旋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)的計算方法，能夠有效解決邊緣檢測器單元探測數(shù)據(jù)的不平滑性，并且不需要條件語句就能準(zhǔn)確計算多層螺旋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)的計算方法，包括如下步驟:a.確定每一體素的所有對稱射線的孔徑加權(quán)值
叫^)) ;b.對每個體素所有對稱射線的孔徑加權(quán)值的巧，&))進(jìn)行相
力口，得到該體素的孔徑加權(quán)值；c.對所有體素的孔徑加權(quán)值進(jìn)行歸一化計算，得到每個體
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稱射線的孔徑加權(quán)值 b.對每個體素所有對稱射線的孔徑加權(quán)值A(chǔ)))進(jìn)行相加，得到該體素的孔徑加權(quán)值； c.對所有體素的孔徑加權(quán)值進(jìn)行歸一化計算，得到每個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)的計算方法，其特征在于，所述孔徑加權(quán)值知…七))按如下公式計算；
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)的計算方法，其特征在于，所述探測器在Z方向的坐標(biāo)q按公式(2)計算得到:
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)的計算方法，其特征在于，所述螺旋CT為多層螺旋CT，計算探測器在Z方向的坐標(biāo)q時，將螺旋掃描中相差180°或360°的對稱射線分為奇數(shù)編號的對稱射線和偶數(shù)編號的對稱射線，并分別進(jìn)行計笪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)的計算方法，其特征在于，所述偶數(shù)編號為η的對稱射線在探測器ζ方向的坐標(biāo)按如下公式(3)計算，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)的計算方法，其特征在于，所述奇數(shù)編號為η的對稱射線在探測器ζ方向的坐標(biāo)按如下公式(6)計算，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)的計算方法，其特征在于，所述偶數(shù)編號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)的計算方法，其特征在于，所述奇數(shù)編號η范圍為
9.如權(quán)利要求1 8所述的任一項基于GPU加速的螺旋CT圖像重構(gòu)中孔徑加權(quán)的計算方法，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)的計算方法，包括如下步驟a.確定每一體素的所有對稱射線的孔徑加權(quán)值；b.對每個體素所有對稱射線的孔徑加權(quán)值進(jìn)行相加，得到該體素的孔徑加權(quán)值；c.對所有體素的孔徑加權(quán)值進(jìn)行歸一化計算，得到每個體素歸一化后的孔徑加權(quán)值。本發(fā)明通過孔徑加權(quán)的方法有效解決邊緣檢測器單元探測數(shù)據(jù)的不平滑性，并且不需要條件語句就能準(zhǔn)確計算多層螺旋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A61B6/03GK103211608SQ201210014199
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月18日
發(fā)明者全國濤 申請人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司