本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

臨床應(yīng)用中除了對三維可視化重建圖像質(zhì)量提出較高的要求以外，對交互繪制速度也提出了較高的要求?；诠饩€投射方法可以生成高質(zhì)量的三維圖像，能夠滿足臨床診斷的需要。但它的一個突出缺點(diǎn)就是繪制速度慢，如果沒有一種有效的加速方法對其繪制速度進(jìn)行改善的話，很難適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用和醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)發(fā)展的要求。光線投射方法提出以后，相應(yīng)的加速技術(shù)的研究就從來沒有停止過。目前，針對于光線投射的軟件加速技術(shù)主要有以下幾種：包圍盒技術(shù)(bounding box)，空間剖分(space subdivision)技術(shù)和光線相關(guān)性(ray coherence)技術(shù)。

以上提到的一些加速方法，主要都是基于忽略無效計算的思想來減少時間消耗，應(yīng)該說都取得了很好的加速效果，但對于數(shù)據(jù)量越來越大的醫(yī)學(xué)影像三維可視化，還是很難達(dá)到實(shí)時的顯示效果。

綜上可知，現(xiàn)有技術(shù)在實(shí)際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理方法及系統(tǒng)，其可以加速三維可視化的處理速度，并且避免大量的代碼移植。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理方法，包括以下步驟：

A、接收數(shù)據(jù)輸入；

B、圖形處理器初始化后，拷貝屏幕象素光線追蹤所述數(shù)據(jù)到Device端；

C、調(diào)用函數(shù)在Device端進(jìn)行光線追蹤采樣合成計算；

D、拷貝屏幕象素結(jié)果數(shù)據(jù)到Host端。

根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理方法，所述步驟B進(jìn)一步包括：

B1、創(chuàng)建接口導(dǎo)出類CGPUSpeedUI；

B2、在VS2008環(huán)境下將所述接口導(dǎo)出類編譯成對應(yīng)的lib文件；

B3、在host端CPU程序中準(zhǔn)備劑量計算需要的數(shù)據(jù)；

B4、通過所述調(diào)用接口類CGPUSpeedUI的成員函數(shù)將所述劑量計算需要的數(shù)據(jù)復(fù)制到顯卡內(nèi)存中；

B5、device端核心程序執(zhí)行結(jié)束后再通過所述調(diào)用接口類CGPUSpeedUI的成員函數(shù)將計算好的數(shù)據(jù)復(fù)制到同主內(nèi)存中。

根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理方法，所述步驟B4中，將顯卡內(nèi)存中的只讀數(shù)據(jù)聲明為紋理數(shù)據(jù)，將顯卡內(nèi)存中的可讀寫數(shù)據(jù)聲明為全局變量。

本發(fā)明還相應(yīng)的提供一種醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括：

數(shù)據(jù)接收模塊，用于接收數(shù)據(jù)輸入；

圖形處理器，用于初始化后拷貝屏幕象素光線追蹤所述數(shù)據(jù)到Device端；

計算處理模塊，調(diào)用函數(shù)在Device端進(jìn)行光線追蹤采樣合成計算；

數(shù)據(jù)傳輸模塊，拷貝屏幕象素結(jié)果數(shù)據(jù)到Host端。

根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述圖形處理器進(jìn)一步用于：

創(chuàng)建接口導(dǎo)出類CGPUSpeedUI；

在VS2008環(huán)境下將所述接口導(dǎo)出類CGPUSpeedUI編譯成對應(yīng)的lib文件；

在host端CPU程序中準(zhǔn)備劑量計算需要的數(shù)據(jù)；

通過所述調(diào)用接口類CGPUSpeedUI的成員函數(shù)將所述劑量計算需要的數(shù)據(jù)復(fù)制到顯卡內(nèi)存中；

在device端核心程序執(zhí)行結(jié)束后通過所述調(diào)用接口類CGPUSpeedUI的成員函數(shù)將計算好的數(shù)據(jù)復(fù)制到同主內(nèi)存中。

根據(jù)本發(fā)明的醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述圖形處理器進(jìn)一步用于將顯卡內(nèi)存中的只讀數(shù)據(jù)聲明為紋理數(shù)據(jù)，將顯卡內(nèi)存中的可讀寫數(shù)據(jù)聲明為全局變量。

本發(fā)明基于NVIDIA顯卡通用計算架構(gòu)CUDA技術(shù)，將GPU加速技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)三維可視化體顯示中，三維可視化重建速度得到了大幅度的提高。同時，利用MFC擴(kuò)展動態(tài)庫及導(dǎo)出類技術(shù)，在架構(gòu)設(shè)計上避免了大量代碼移植工作。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的軟件架構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理方法流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明是基于NVIDIA顯卡通用計算架構(gòu)CUDA(并行計算架構(gòu)平臺)技術(shù)，將GPU加速技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)三維可視化體顯示中，使三維可視化重建速度得到大幅度提高。同時，利用MFC擴(kuò)展動態(tài)庫及導(dǎo)出類技術(shù)，在架構(gòu)設(shè)計上避免了大量代碼移植工作。并針對特定的GeForce 9600GT.顯卡，在試驗(yàn)過程中，對GPU同時執(zhí)行的線程數(shù)與計算時間做了統(tǒng)計，找到了計算時間最少的最優(yōu)線程數(shù)。

本發(fā)明中，如無特別說明，所涉及的VS6及VS2008均為計算機(jī)處理領(lǐng)域的原有含義。

參見圖1，本發(fā)明提供了一種醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)100包括：

數(shù)據(jù)接收模塊10，用于接收數(shù)據(jù)輸入。

圖形處理器20，用于初始化后拷貝屏幕象素光線追蹤所需數(shù)據(jù)到Device端。

計算處理模塊30，調(diào)用函數(shù)在Device端進(jìn)行光線追蹤采樣合成計算。

數(shù)據(jù)傳輸模塊40，拷貝屏幕象素光線追蹤結(jié)果數(shù)據(jù)到Host端。

具體應(yīng)用中，通過光線投射法合成屏幕象素的光線追蹤過程對于每個象素都是獨(dú)立的，每個象素的光線追蹤過程都可以由GPU(圖形處理器)中的一個thread完成，具有非常好的并行計算特性，基于此，本發(fā)明提供了加速處理。

屏幕象素經(jīng)過離散處理后，對于屏幕任意離散點(diǎn)對應(yīng)象素顏色值c_λ(u_m，v_n)的計算可以在顯示芯片執(zhí)行最小單位thread中獨(dú)立進(jìn)行。加速過程是基于圖形處理器20處理的計算改進(jìn)。具體的，本發(fā)明預(yù)先創(chuàng)建接口導(dǎo)出類CGPUSpeedUI，并在VS2008環(huán)境下將所述接口導(dǎo)出類CGPUSpeedUI編譯成對應(yīng)的lib文件。在系統(tǒng)工作時，會優(yōu)先在host端CPU程序中準(zhǔn)備劑量計算需要的數(shù)據(jù)，并通過所述調(diào)用接口類CGPUSpeedUI的成員函數(shù)將所述劑量計算需要的數(shù)據(jù)復(fù)制到顯卡內(nèi)存中，在device端核心程序執(zhí)行結(jié)束后通過所述調(diào)用接口類CGPUSpeedUI的成員函數(shù)將計算好的數(shù)據(jù)復(fù)制到同主內(nèi)存中。

在上述過程中，這些被復(fù)制到顯卡內(nèi)存中的數(shù)據(jù)包括需要在device端kernel程序需要定義的一些數(shù)組及變量。在CUDA內(nèi)存管理中，紋理內(nèi)存具有只讀屬性，全局內(nèi)存可以進(jìn)行讀寫操作。但紋理內(nèi)存空間具有高速緩存，紋理拾取僅在高速緩存未命中時，才會從設(shè)備內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，所以紋理內(nèi)存與全局內(nèi)存相比，具有更高的讀取效率。針對以上特性，我們對只讀數(shù)組采用紋理內(nèi)存方式管理，對于可讀寫數(shù)組聲明為全局變量，借此可以大大提高數(shù)據(jù)的處理速度。

更好的，結(jié)合圖2，由于本發(fā)明創(chuàng)建了一個接口導(dǎo)出類CGPUSpeedUI，在VS2008下將其編譯成相應(yīng)的lib文件。VS6工程通過該lib文件進(jìn)行編譯。這樣device端的kernel程序可以在VS2008下的動態(tài)庫執(zhí)行，不需要對原有工程做大量的代碼移植工作。

參見圖3，本發(fā)明提供了一種醫(yī)學(xué)三維圖像的數(shù)據(jù)處理方法，其可以通過如圖1所示的系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)，該方法包括：

步驟S301，接收數(shù)據(jù)輸入。

步驟S302，圖形處理器初始化后，拷貝屏幕象素光線追蹤所需數(shù)據(jù)到Device端。

步驟S303，調(diào)用函數(shù)在Device端進(jìn)行光線追蹤采樣合成計算.

步驟S304，拷貝屏幕象素光線追蹤結(jié)果數(shù)據(jù)到Host端。

具體的，在步驟S302中，本發(fā)明預(yù)先創(chuàng)建接口導(dǎo)出類CGPUSpeedUI，并在VS2008環(huán)境下將所述接口導(dǎo)出類CGPUSpeedUI編譯成對應(yīng)的lib文件。在系統(tǒng)工作時，會優(yōu)先在host端CPU程序中準(zhǔn)備劑量計算需要的數(shù)據(jù)，并通過所述調(diào)用接口類CGPUSpeedUI的成員函數(shù)將所述劑量計算需要的數(shù)據(jù)復(fù)制到顯卡內(nèi)存中，在device端核心程序執(zhí)行結(jié)束后通過所述調(diào)用接口類CGPUSpeedUI的成員函數(shù)將計算好的數(shù)據(jù)復(fù)制到同主內(nèi)存中。

在上述過程中，這些被復(fù)制到顯卡內(nèi)存中的數(shù)據(jù)包括需要在device端kernel程序需要定義的一些數(shù)組及變量。在CUDA內(nèi)存管理中，紋理內(nèi)存具有只讀屬性，全局內(nèi)存可以進(jìn)行讀寫操作。但紋理內(nèi)存空間具有高速緩存，紋理拾取僅在高速緩存未命中時，才會從設(shè)備內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)，所以紋理內(nèi)存與全局內(nèi)存相比，具有更高的讀取效率。針對以上特性，我們對只讀數(shù)組采用紋理內(nèi)存方式管理，對于可讀寫數(shù)組聲明為全局變量，借此可以大大提高數(shù)據(jù)的處理速度。

綜上所述，本發(fā)明基于NVIDIA顯卡通用計算架構(gòu)CUDA技術(shù)，將GPU加速技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)學(xué)三維可視化體顯示中，三維可視化重建速度得到了大幅度的提高。同時，利用MFC擴(kuò)展動態(tài)庫及導(dǎo)出類技術(shù)，在架構(gòu)設(shè)計上避免了大量代碼移植工作。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。