基于GPU的醫(yī)學(xué)影像三維重建算法研究與實現(xiàn).pdf

1、伴隨著科學(xué)計算可視化技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像三維重建技術(shù)在疾病診斷、手術(shù)導(dǎo)航和輔助教學(xué)等方面也開始發(fā)揮著越來越重要的作用。其中的三維重建體繪制算法可以將各組織器官內(nèi)部的層次關(guān)系和結(jié)構(gòu)特征表現(xiàn)出來，呈現(xiàn)出具有豐富三維信息和強烈真實感的重建結(jié)果，因此具有廣泛的發(fā)展空間和良好的發(fā)展前景。
　　 由于醫(yī)學(xué)影像的數(shù)據(jù)規(guī)模較大，傳統(tǒng)的基于CPU的三維重建算法并不能很好的達到實時性的需求。近些年來，隨著基于GPU通用計算技術(shù)的迅速發(fā)展，使得這

2、一問題出現(xiàn)了新的解決思路。開發(fā)人員可以通過充分利用GPU具有大量流處理器的特性來優(yōu)化算法效率，醫(yī)學(xué)影像三維重建的典型體繪制算法光線投射法就具備可移植的特性，本文正是基于這一課題展開分析研究的。
　　 本文首先分析研究了基于GPU進行程序設(shè)計的兩種編程模型，分別是Cg語言和CUDA架構(gòu)。Cg語言是將著色器程序段嵌入到圖形固定渲染管線中來實現(xiàn)對GPU芯片中處理器與存儲器的控制，而CUDA架構(gòu)則是全新的面向通用并行計算的編程模型，可以

3、實現(xiàn)對GPU處理器與存儲器細粒度的控制。本文分析了基于GPU的多通道和單通道光線投射算法，并以此為基礎(chǔ)提出了一種改進的基于GPU的單步光線投射算法。只需要渲染體紋理立方體前后表面各一次就可以得到投射光線的入射點、方向和出射點等參數(shù)，并且通過深度值配合FBO對象來計算光線穿越的最大路徑，減少了渲染數(shù)據(jù)量。實驗結(jié)果表明，該算法能夠較好提升算法的執(zhí)行效率。
　　 本文分析了CUDA架構(gòu)的設(shè)計思想和編程模式，并且針對其特點對傳統(tǒng)的基于硬