球面探測器CT圖像重建算法研究及其在GPU上的實現(xiàn).pdf

1、螺旋錐束CT(Cone-Beam Computed Tomography)目前被廣泛的應(yīng)用在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，應(yīng)用如此普遍是因為螺旋錐束 CT所具有的優(yōu)勢：采集速度非常快，檢測效率高以及圖像的分辨率高。這就滿足了例如在放射治療過程中，手術(shù)影像導(dǎo)航對于圖像的質(zhì)量以及成像的速度兩個方面上均較高的要求。在CBCT圖像重建的算法中， Katsevich算法可以精確的實現(xiàn)重建，所以對Katsevich算法的研究一直未停止過。
　　圖形處理單元（G

2、PU）目前在通用計算（GPGPU）領(lǐng)域中發(fā)展迅速，是因為它具有強大的并行計算能力。通過使用GPU編程方式進行加速計算的形式，通?？梢缘玫揭粋€比較理想的結(jié)果即一個數(shù)量級或以上的速度上的提高。其中基于GPU的醫(yī)學(xué)圖像重建技術(shù)與傳統(tǒng)方式比較，此類方法充分利用GPU本身所具有的硬件特性，滿足了重建速度快以及重建圖像質(zhì)量高的雙要求。
　　本論文中，首先對接收數(shù)據(jù)的探測器進行了改善，使用球面探測器，這是因為在應(yīng)用和錐束 X射線的發(fā)射面一致的球

3、面 X射線探測器，可以減少影像成像處理中的誤差，該誤差是由于其它曲面或平面等幾何形狀需要對探測器探測到的記量進行修正所引起的。因此，基于球面探測器的CT圖像重建算法就比基于平面探測器的減少了一個計算步驟，使得重建速度、重建圖像質(zhì)量均得到改善。其次，由于CPU的計算能力有限，如果讓其對錐束CT三維重建算法進行計算，是很難滿足快速以及精確的要求的，因為重建過程的計算量巨大，所以本文利用GPU的可編程、高精度以及并行計算等特性對圖像重建進行加

4、速。最后，本文基于可編程圖像處理器的體系結(jié)構(gòu)、CUDA編程模型及其并行化優(yōu)點，最終對基于球面探測器的CT圖像重建在GPU上進行設(shè)計與實現(xiàn)。本文所使用的GPU型號為GeForce GTX660，以CUDA C為編程語言在Visual Studio2010環(huán)境下運行基于球面探測器的CT圖像重建算法。而文獻[39]中的基于平面探測器的CT圖像重建算法，是在Inter core i7 processor上以Matlab R2010a為編程環(huán)境進