基于AVX指令集的螺旋錐束CT圖像重建研究.pdf

1、目前,螺旋錐束CT(Cone-BeamComputedTomography)在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)注程度越來越高,因?yàn)槁菪F束CT在三維CT圖像重建方面具有許多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。螺旋錐束CT圖像重建的精確算法中最具代表性的是Katsevich算法,它可以對(duì)重建圖像進(jìn)行精確重建,但是該算法的重建公式復(fù)雜,同時(shí)該算法所需要的數(shù)據(jù)量非常大,從而導(dǎo)致了成像速度慢,成為該算法在實(shí)際推廣應(yīng)用中的瓶頸之一。
　　本文是基于AVX(高級(jí)矢量擴(kuò)展)指令集的

2、C++語言,即在C++語言的基礎(chǔ)之上增加了許多AVX指令集的新特性。
　　本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:
　　1、對(duì)Katsevich算法成像中的各個(gè)步驟中數(shù)據(jù)的并行處理進(jìn)行相關(guān)分析,并提出了并行化的設(shè)計(jì)方案,特別是對(duì)算法中的希爾伯特變換模塊的并行化采用了FFT與IFFT的方案,在FFT的設(shè)計(jì)過程中為了數(shù)據(jù)的并行性,提出了基于混合基的方法和分裂基的方法相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)FFT運(yùn)算,從而使得希爾伯特變換能夠充分發(fā)揮AVX

3、指令集的并行性。
　　2、通過前面分析所得出的并行化設(shè)計(jì)方法,對(duì)Katsevich重建算法中的相關(guān)模塊進(jìn)行基于AVX指令集的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),特別是在設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)希爾伯特變換模塊時(shí),對(duì)16點(diǎn)的分裂基的FFT,通過優(yōu)化旋轉(zhuǎn)因子減少了內(nèi)存的使用。
　　3、完成了各個(gè)模塊的仿真驗(yàn)證:首先通過對(duì)各個(gè)模塊的運(yùn)算數(shù)據(jù)的結(jié)果與課題事先完成基于C++的重建算法得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證;然后對(duì)生成的重建圖像與基于C++的重建算法生成的圖像進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證