迭代重建算法的研究與CUDA加速.pdf

1、錐束CT是當(dāng)今國(guó)際CT研究領(lǐng)域最活躍的課題之一，與傳統(tǒng)的二維扇束CT相比，它具有以下的幾個(gè)優(yōu)勢(shì):(1)具有更高的射線利用率，(2)掃描速度更快，(3)空間分辨率更高，這對(duì)工業(yè)無(wú)損檢測(cè)以及醫(yī)學(xué)影像診斷都具有重要的意義。
　　 錐束CT重建的算法主要分為解析重建法和迭代重建法，解析重建算法的經(jīng)典近似算法是FDK算法，在大多數(shù)商用錐束CT中主要算法都是基于FDK重建算法。而迭代重建算法主要包括經(jīng)典迭代重建與概率模型迭代重建，與解析重建

2、相比迭代重建能夠使用較少的投影數(shù)據(jù)重建較高質(zhì)量的圖像。但是迭代重建的速度較慢，需要叫多次迭代才能收斂。所以實(shí)際應(yīng)用并不廣泛。
　　 本文主要研究了三種經(jīng)典迭代重建算法:代數(shù)重建算法(ART)、聯(lián)合迭代重建法(SIRT)和聯(lián)合代數(shù)重建法(SART)。通過(guò)對(duì)三種算法的研究看到聯(lián)合代數(shù)重建算法（SART）在重建質(zhì)量和重建速度上都具有一定的優(yōu)勢(shì)，本文討論了基于射線驅(qū)動(dòng)和基于體素驅(qū)動(dòng)的投影矩陣的計(jì)算方法以及各自對(duì)SART重建結(jié)果的影響，最

3、后選擇了基于射線驅(qū)動(dòng)投影SART重建算法進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，文中把投影系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)映射成重建區(qū)域數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)，這樣做避免每個(gè)角度投影矩陣的計(jì)算，進(jìn)一步利用投影系統(tǒng)的對(duì)稱性可以只需要計(jì)算1/4數(shù)量的射線所對(duì)應(yīng)的投影矩陣，其余的3/4可以通過(guò)對(duì)稱性計(jì)算所得，這樣既減少了投影矩陣計(jì)算時(shí)間也減少了重建所需的內(nèi)存，使得進(jìn)行較高分辨率的重建成為可能。經(jīng)過(guò)這些改進(jìn)之后的SART算法在重建速度上有了一定的提高，但是算法上的改進(jìn)之后的重建速度與解析重建法相比仍