基于GPU硬件加速的三維重建算法研究.pdf

1、隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展，成像設(shè)備提供的二維數(shù)字?jǐn)鄬訄D像序列的分辨率在逐漸提高，其包含的人體內(nèi)部器官的三維信息也在逐漸增多。將三維重建技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)，可將解剖信息、結(jié)構(gòu)信息、位置信息等在醫(yī)學(xué)診斷中具有重要應(yīng)用價(jià)值的三維信息更加直觀的展示，為提高醫(yī)療診斷和治療規(guī)劃的準(zhǔn)確性與科學(xué)性奠定基礎(chǔ)。
　　三維可視化主要分為面繪制和體繪制兩大類。本文的研究重點(diǎn)是提高醫(yī)學(xué)圖像重建過(guò)程的實(shí)時(shí)性與交互性。對(duì)面繪制算法的實(shí)現(xiàn)，主要完成了以下三個(gè)方面的

2、工作。第一，在對(duì)面繪制移動(dòng)立方體算法（Marching Cubes，MC）的深入理解基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于區(qū)域增長(zhǎng)法的MC算法改進(jìn)。在VTK可視化平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)算法和改進(jìn)算法的三維重建過(guò)程，并對(duì)重建結(jié)果在成像質(zhì)量和重建時(shí)間兩個(gè)方面做出了分析。第二，將圖形處理單元（Graphic Process Unit，GPU）處理數(shù)據(jù)的流程與MC算法原理相結(jié)合，通過(guò)Shader Model4（SM4）繪制管線的可編程性完成基于硬件加速的MC算法的實(shí)現(xiàn)。

3、第三，將上述開(kāi)發(fā)算法整合至Voreen算法開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行三維重建的可視化表達(dá)。對(duì)體繪制算法的實(shí)現(xiàn)，主要完成了以下三個(gè)方面的工作。首先，實(shí)現(xiàn)了體繪制光線投射算法（Ray Casting，RC）在VTK可視化平臺(tái)上的三維重建過(guò)程。其次，利用VTK自身提供的編程接口，完成了基于GPU硬件加速的RC算法的實(shí)現(xiàn)。再次，利用Voreen算法開(kāi)發(fā)平臺(tái)提供的相關(guān)處理模塊、交互操作屬性窗口，通過(guò)調(diào)整配色方案和傳遞函數(shù)實(shí)現(xiàn)了多組織的成像。
　　實(shí)驗(yàn)表明