【技术实现步骤摘要】
一种多端口并行处理的三维光声显微成像方法及成像系统
本专利技术涉及显微皮肤图像处理领域,特别是一种基于多端口并行处理的三维光声显微成像方法及成像系统。
技术介绍
光声成像技术(PhotoacousticImaging)是一种新型无损医疗成像技术,它是用短脉冲激光辐照光吸收介质,光吸收介质吸收光能量后温度快速升高,介质膨胀产生机械波,由于光照时间远远小于介质内部的热传导时间,由此产生出超声信号,称为光声信号。光声成像技术具有高分辨率、高对比度、高穿透深度、无损活体实时成像等等优点,在近年里得到了迅速的发展。光声成像技术利用超声换能器接收光声信号,通过一定的算法重建图像,反映了内部组织的光吸收的分布,是一种基于光学吸收差异特性反演生物组织内部生理病变的功能成像技术。由于扫描的光声信号的数据量相当的大,光声成像的扫描数据会先进行一定的算法处理,再将处理后的数据进行成像。通常采用CPU进行计算,而CPU的串行处理数据的方式会极大消耗CPU的资源,占用系统的其他的任务,降低光声系统的成像速度。由于扫描数据多为浮点型数据,并不适合采用硬件处理器改进系统。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足,提供了一种多端口并行处理的三维光声显微成像方法,极大的提高了光声信号数据处理成像的运算速度,能够明显加快现有临床二维实时成像的速度,增加三维深度的成像。本专利技术的另一目的在于,提供一种多端口并行处理的三维光声显微成像系统。为了达到上述第一目的,本专利技术采用以下技术方案:本专利技术一种多端口并行处理的三维光声显微成像方法,包括下述步骤:读取数据步骤,数据采 ...
【技术保护点】
1.一种多端口并行处理的三维光声显微成像方法,其特征在在于,包括下述步骤:读取数据步骤,数据采集卡采集的数据信号,通过PCIE端口进入CPU,CPU控制将数据复制到GPU显存;数据滤波处理步骤,在GPU中,通过可设置的参数划分数据矩阵,对数据进行中值滤波处理;数据去噪处理步骤,对滤波处理后的数据进行矩阵间并行的小波变换去噪处理;反卷积处理步骤,将数据传入CPU,对数值进行转换后传入GPU,在GPU中作傅里叶正逆变换后进入CPU;插值步骤,对新得到的数据矩阵通过端口传入GPU作双线性插值;深度补偿步骤,对信号进行光学与声学的深度补偿;三维成像步骤,对插值结果进行三维重建及显示,多个B‑Scan扫描图进行深度成像,得到扫描组织的三维立体图像。
【技术特征摘要】
1.一种多端口并行处理的三维光声显微成像方法,其特征在在于,包括下述步骤:读取数据步骤,数据采集卡采集的数据信号,通过PCIE端口进入CPU,CPU控制将数据复制到GPU显存;数据滤波处理步骤,在GPU中,通过可设置的参数划分数据矩阵,对数据进行中值滤波处理;数据去噪处理步骤,对滤波处理后的数据进行矩阵间并行的小波变换去噪处理;反卷积处理步骤,将数据传入CPU,对数值进行转换后传入GPU,在GPU中作傅里叶正逆变换后进入CPU;插值步骤,对新得到的数据矩阵通过端口传入GPU作双线性插值;深度补偿步骤,对信号进行光学与声学的深度补偿;三维成像步骤,对插值结果进行三维重建及显示,多个B-Scan扫描图进行深度成像,得到扫描组织的三维立体图像。2.根据权利要求1所述多端口并行处理的三维光声显微成像方法,其特征在在于,所述读取数据步骤中,将采集卡读取的采样数据fn(x,y)存储在计算机内存中,为fn(x,y)分配内存,内存空间大小为n*x*y;其中fn(x,y)表示x位置上的第n次采集到的深度为y的光声信号;在GPU端显存空间为fn(x,y)分配相应的二维线程数,分配显存空间大小为n*x*y,将fn(x,y)从主机端内存复制到GPU端显存。3.根据权利要求2所述多端口并行处理的三维光声显微成像方法,其特征在在于,所述数据滤波处理步骤中,在GPU中根据输入不同的滤波次数n划分数据矩阵,将每个x采样到的n个A-Line数据进行中值滤波运算,对应位置的n个值进行取中间值运算,然后取中间值作为滤波后的该位置的数据值;并行将x个fn(x,y)根据进行中值滤波,得到f1(x,y);其中f1(x,y)表示x位置上的采集到的n次光声信号经过运算得到的一个光声信号。4.根据权利要求1所述多端口并行处理的三维光声显微成像方法,其特征在在于,所述数据去噪处理步骤中,小波变换的公式为:分解公式:重构公式:其中,是分解滤波器,是重构滤波器,f(t)是待变换的矩阵中的单个数据,A为数据长度,GPU并行将每个x采样到的y个A-Line数据进行小波变换运算,对v个数据进行延拓,分别与高通、低通分解滤波系数卷积,隔点取样,隔点插零后再与高通、低通重构滤波器卷积,结果相加取中间y个数值,该过程重复多次,得到该位置小波去噪后的数据值f2(x,y);其中f2(x,y)表示x位置y深度上采集到的光声信号经过小波去噪运算得到的光声信号。5.根据权利要求4所述多端口并行处理的三维光声显微成像方法,其特征在在于,所述反卷积处理步骤中,将f2(x,y)与系统函数通过端口由GPU进入CPU,将数据在CPU中架构为复数,经过多个端口进入GPU,在GPU中分别作傅里叶变换后传入CPU,在CPU作迭代计算返回GPU作傅里叶逆变换,并行将x个f2(x,y)进行去卷积运算,得到f3(x,y);其中f3(x,y)表示x位置y深度采集到的光声信号经过去卷积运算得到的光声信号。6.根据权利要求1所述多端口并行处理的三维光声显微成像方法,其特征在在于,所述插值步骤中,双线性插值公式为:F(x,y)=(1-u)*(1-v)*f(i,j)+u*(1-v)*f(i,j+1)+(1-u)...
【专利技术属性】
技术研发人员:杨思华,杨斐,马海钢,邢达,
申请(专利权)人:华南师范大学,
类型:发明
国别省市:广东,44
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