一种基于GPU的快速重建成像方法技术

本发明专利技术涉及一种基于GPU的快速重建成像方法，包括，S01，设置初始预设图像；S02，将获得图像进行初步重建，并将重建的图像与预设图像进行对比，获取图像差异区域；S03，根据差异的程度，分配线程，进行图像二次重建；S04，对重建的图像进行迭代重建，获取精准图像。本发明专利技术通过CPU对重建图像与预设图像拆分成数量相等的空间块，并针对每一组位置相对应的空间块单独进行对比，获取空间块的差异度信息；CPU对各空间块的差异度信息进行整合，根据差异度的大小进行线程与算力分配，以进行图像迭代重建；通过设置预设图像进行对比，使得加快图像的评判速度，从而提升重建速度。从而提升重建速度。从而提升重建速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPU的快速重建成像方法


[0001]本专利技术涉及图像重建
，尤其涉及一种基于GPU的快速重建成像方法。

技术介绍

[0002]作为二十一世纪影响人类发展的十大技术之一，计算机断层成像技术是一种在各个角度下利用X射线穿透物体得到的投影信息反求物体密度分布的成像技术。该技术的主要理论是数学和核物理学，在此基础上又集成了自动控制技术、计算机技术和探测器技术等多个学科，且其已广泛应用于各个重要领域，如生物研究、医疗诊断、公共安全、工业检测，国防建设等，尤其是作为获取人体内部结构信息的最佳手段在临床诊断中应用。但是，在当前的图像重建技术中，图像重建算法复杂度高，重建时间长，无法满足实时重建的需求。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术提供一种基于GPU的快速重建成像方法，用以克服现有技术中图像重建算法复杂度高导致重建时间长的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于GPU的快速重建成像方法，包括，S01，设置初始预设图像；S02，将获得图像进行初步重建，并将重建的图像与预设图像进行对比，获取图像差异区域；S03，根据差异的程度，分配线程，进行图像二次重建；S04，对重建的图像进行迭代重建，获取精准图像；在进行图像重建过程中，设置x个并联GPU进行图像重建，设置一个CPU进行数据判断与线程分配，设置储存模块进行数据存储；各所述GPU按照设置顺序分为第1GPU,第2GPU，
…
第xGPU，其中x≥2；所述储存模块设有预设图像，各所述GPU对图像进行初次重建，并将重建后的图像传递至所述CPU，CPU对重建图像的空间大小进行调节，使其与预设图像的大小相等；所述CPU将重建图像与预设图像拆分成数量相等的空间块，并针对每一组位置相对应的空间块单独进行对比，获取空间块的差异度信息；所述CPU对各所述空间块的差异度信息进行整合，根据差异度的大小进行线程与算力分配，以进行图像迭代重建；对于单个空间块的差异度，所述CPU内设有异度评价参数，当单个空间块的差异度达标时，所述CPU不对其分配算力。
[0005]进一步地，在上述步骤S01中，向所述储存模块内设置预设图像Kz；在上述步骤S02中，各所述GPU对接收到的待重建数据进行初步重建，生成初步图像K1并将生成的图像传递至所述CPU，所述CPU将初步图像K1与预设图像Kz进行一次对比，所述CPU获取预设图像Kz的长度L1，宽度L2，高度L3；
所述CPU对初步图像K1的大小进行调节使初步图像K1长度为L1,宽度L2，高度L3。
[0006]进一步地，所述CPU内设置有三维直角坐标系，CPU将初步图像K1投放至三维直角坐标系中使得初步图像K1长度方向与坐标系X轴方向重合，宽度方向与坐标系Y轴方向重合，高度方向与坐标系Z轴方向重合;所述CPU对初步图像K1进行分割，将图像K1沿X轴分割为n1块，沿Y轴分割为n2块，沿Z轴分割为n3块，所述CPU将预设图像Kz按照初步图像K1的投放方法同样投放至三维直角坐标系中，并对预设图像Kz进行相同分割；所述CPU对投放的初步图像K1进行整理，生成初步图像K1空间块矩阵A1，对于A1{a1b1c1,a2b1c1,a3b1c1,
…
a
n1
b1c1,a
n1
b2c1,a
n1
b3c1,
…
a
n1
b
n2
c1,a
n1
b
n2
c2,a
n1
b
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c3,
…ꢀ
a
n1
b
n2
c
n3
}，对于任一空间块a
i
b
j
c
k
表示位于沿X轴方向第i、沿Y轴方向第j、沿Z轴方向第k块的空间块，i=1，2，3
…
n1，j=1，2，3
…
n2，k=1，2，3
…
n3；所述CPU对投放的预设图像Kz进行整理，生成初步图像K1空间块矩阵Az，对于Az{p1q1r1,p2q1r1,p3q1r1,
…
p
n1
q1r1,p
n1
q2r1,p
n1
q3r1,
…
p
n1
q
n2
r1,p
n1
q
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n1
q
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r3,
…ꢀ
p
n1
q
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r
n3
}，对于任意空间块p
i
q
j
r
k
表示位于沿X轴方向第i、沿Y轴方向第j、沿Z轴方向第k块的空间块。
[0007]进一步地，所述CPU从空间块矩阵A1中选取空间块a1b1c1对其进行投影，获取空间块a1b1c1沿X轴方向投影Bx1，沿Y轴方向投影By1，沿Z轴方向投影Bz1，同时，所述CPU从空间块矩阵Az中选取空间块p1q1r1对其进行投影，获取空间块p1q1r1沿X轴方向投影Cx1，沿Y轴方向投影Cy1，沿Z轴方向投影Cz1;对于投影Bx1，所述CPU获取图像起始点位于Y
‑
Z平面的起始点位置与终止点位置，并进行连接生成线段Ex1;对于投影By1，所述CPU获取图像起始点位于X
‑
Z平面的起始点位置与终止点位置，并进行连接生成线段Ey1;对于投影Bz1，所述CPU获取图像起始点位于X
‑
Y平面的起始点位置与终止点位置，并进行连接生成线段Ez1;对于投影Cx1，所述CPU获取图像起始点位于Y
‑
Z平面的起始点位置与终止点位置，并进行连接生成线段Cx1;对于投影Cy1，所述CPU获取图像起始点位于X
‑
Z平面的起始点位置与终止点位置，并进行连接生成线段Cy1;对于投影Cz1，所述CPU获取图像起始点位于X
‑
Y平面的起始点位置与终止点位置，并进行连接生成线段Cz1。
[0008]进一步地，所述CPU将线段Ex1和线段Cx1进行对比，所述CPU内设有对比函数f（d,e）,当d= Ex1，e=Cx1时，有其中，∠（Ex1，Cx1）表示线段Ex1和线段Cx1在Y
‑
Z平面内的角度θx1，∥（Ex1，Cx1）
表示线段Ex1和线段Cx1在Y
‑
Z平面内的水平距离αx1，
⊥
（Ex1，Cx1）表示线段Ex1和线段Cx1在Y
‑
Z平面内的垂直距离βx1，Δ（Ex1，Cx1）表示线段Ex1和线段Cx1在Y
‑
Z平面内的长度距离差γx1；所述CPU计算空间块a1b1c1与空间块p1q1r1在Y
‑
Z平面的差异度Px1，Px1=θx1
×
R1+αx1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于GPU的快速重建成像方法，其特征在于，包括，S01，设置初始预设图像；S02，将获得图像进行初步重建，并将重建的图像与预设图像进行对比，获取图像差异区域；S03，根据差异的程度，分配线程，进行图像二次重建；S04，对重建的图像进行迭代重建，获取精准图像；在进行图像重建过程中，设置x个并联GPU进行图像重建，设置一个CPU进行数据判断与线程分配，设置储存模块进行数据存储；各所述GPU按照设置顺序分为第1GPU,第2GPU，
…
第xGPU，其中x≥2；所述储存模块设有预设图像，各所述GPU对图像进行初次重建，并将重建后的图像传递至所述CPU，CPU对重建图像的空间大小进行调节，使其与预设图像的大小相等；所述CPU将重建图像与预设图像拆分成数量相等的空间块，并针对每一组位置相对应的空间块单独进行对比，获取空间块的差异度信息；所述CPU对各所述空间块的差异度信息进行整合，根据差异度的大小进行线程与算力分配，以进行图像迭代重建；对于单个空间块的差异度，所述CPU内设有异度评价参数，当单个空间块的差异度达标时，所述CPU不对其分配算力。2.根据权利要求1所述的基于GPU的快速重建成像方法，其特征在于，在上述步骤S01中，向所述储存模块内设置预设图像Kz；在上述步骤S02中，各所述GPU对接收到的待重建数据进行初步重建，生成初步图像K1并将生成的图像传递至所述CPU，所述CPU将初步图像K1与预设图像Kz进行一次对比，所述CPU获取预设图像Kz的长度L1，宽度L2，高度L3；所述CPU对初步图像K1的大小进行调节使初步图像K1长度为L1,宽度L2，高度L3。3.根据权利要求2所述的基于GPU的快速重建成像方法，其特征在于，所述CPU内设置有三维直角坐标系，CPU将初步图像K1投放至三维直角坐标系中使得初步图像K1长度方向与坐标系X轴方向重合，宽度方向与坐标系Y轴方向重合，高度方向与坐标系Z轴方向重合;所述CPU对初步图像K1进行分割，将图像K1沿X轴分割为n1块，沿Y轴分割为n2块，沿Z轴分割为n3块，所述CPU将预设图像Kz按照初步图像K1的投放方法同样投放至三维直角坐标系中，并对预设图像Kz进行相同分割；所述CPU对投放的初步图像K1进行整理，生成初步图像K1空间块矩阵A1，对于A1{a1b1c1,a2b1c1,a3b1c1,
…
a
n1
b1c1,a
n1
b2c1,a
n1
b3c1,
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}，对于任一空间块a
i
b
j
c
k
表示位于沿X轴方向第i、沿Y轴方向第j、沿Z轴方向第k块的空间块，i=1，2，3
…
n1，j=1，2，3
…
n2，k=1，2，3
…
n3；所述CPU对投放的预设图像Kz进行整理，生成初步图像K1空间块矩阵Az，对于Az{p1q1r1,p2q1r1,p3q1r1,
…
p
n1
q1r1,p
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q2r1,p
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q3r1,
…
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n3
}，对于任意空间块p
i
q
j
r
k
表示位于沿X轴方向第i、沿Y轴方向第j、沿Z轴方向第k块的空间块。4.根据权利要求3所述的基于GPU的快速重建成像方法，其特征在于，所述CPU从空间块矩阵A1中选取空间块a1b1c1对其进行投影，获取空间块a1b1c1沿X轴方向投影Bx1，沿Y轴方向
投影By1，沿Z轴方向投影Bz1，同时，所述CPU从空间块矩阵Az中选取空间块p1q1r1对其进行投影，获取空间块p1q1r1沿X轴方向投影Cx1，沿Y轴方向投影Cy1，沿Z轴方向投影Cz1;对于投影Bx1，所述CPU获取图像起始点位于Y
‑
Z平面的起始点位置...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙贤志，
申请(专利权)人：广州汇图计算机信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：