[发明专利]一种基于CUDA架构加速CT图像重建的方法

权利要求书

1.一种基于CUDA架构加速CT图像重建的方法，包括数据输入模块，基于GPU的CT数据加权滤波模块，基于GPU的CT图像重建反投影模块，以及数据输出模块，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）从扫描的X射线强度数据获得投影数据，经过预处理后，由CPU读入到内存中;

（2）应用程序实现任务级的并行化，通过使用两个或两个以上的流，使GPU在执行核函数的同时，能在主机与设备之间执行复制操作。

2.根据权利要求1所述的重建方法，其特征在于，所述CT数据加权滤波模块在GPU中执行，为每个待加权滤波元素分配至GPU中的单独线程来执行，其中，所述线程分配过程如下：

根据GPU的特性设置每个线程块的尺寸；

根据补零后投影数据的水平长度和垂直长度设置所述线程块的个数；

按照所述线程块设置执行内核程序。

3.根据权利要求1的重建方法，其特征在于，所述CT图像重建反投影模块在GPU中执行，为每个待重建像素分配至GPU中的单独线程来执行，重建所需滤波后的数据存储在GPU的纹理内存中，其中线程分配过程如下：

根据GPU的特性设置每个线程块的尺寸；

根据待重建图像的尺寸设置所述线程块的个数；

按照所述线程块设置执行内核程序。

4.根据权利要求2所述的重建方法，其特征在于，所述投影数据使用所述基于GPU的CT数据加权滤波模块，以及所述基于GPU的CT反投影模块采用滤波反投影算法获得重建体；其中，所述基于GPU的CT数据加权滤波模块，将投影数据首先在GPU上进行加权处理后，再通过GPU上FFT变换到频域，频域滤波后通过GPU上的逆FFT获得滤波后的数据。

5.根据权利要求3所述的重建方法，其特征在于，所述基于GPU的图像重建反投影模块在GPU上实现纹理绑定,将显存中的数据与纹理参照系相关联，并进行纹理拾取操作。

6.根据权利要求5所述的重建方法，其特征在于，纹理缓存中的数据可以被重复利用，而且一次拾取坐标对于位置附近的几个像元，提高一定局部性的访存效率。

7.根据权利要求1所述的重建方法，其特征在于，所述两个或两个以上的流处理数据互不影响。

8.根据权利要求1所述的重建方法，其特征在于，数据从内存复制到显存、GPU上的投影数据加权操作、GPU上的投影数据滤波操作及GPU上的CT图像重建的反投影操作为异步并行执行。

9.根据权利要求8所述的重建方法，其特征在于，输入数据存储为无符号短整型；GPU的CT加权滤波数据、GPU的CT图像重建反投影数据及输出数据存储成32位浮点格式。