，假設(shè)某個(gè)視角下穿過像素點(diǎn)的射線 投射到探測(cè)器的水平和垂直方向的位置分別為XP〇s、yP〇s。
[0092] uintx= -umul24 (blockldx.x,blockDim.x) +threadldx.x；
[0093] uinty= -umul24 (blockldx.y,blockDim.y) +threadldx.y；
[0094] if(x<imageWidth&&y<imageHeight)
[0095] {
[0096] uintindex= -umul24(y,imageWidth)+x；
[0097] for(inti= 0 ；i<views；i++) {
[0098] xPos.......
[0099] yPos.......
[0100] PixelH+ =tex2D(TexH,xPos+0. 5,yPos+0. 5)Xscale
[0101] PixelL+ =tex2D(TexL,xPos+0. 5,yPos+0. 5)Xscale
[0102] DecomPixelH+ =tex2D(filteredProjTexH,xPos+0. 5,yPos+0. 5) Xscale
[0103] DecomPixelL+ =tex2D(filteredProjTexL,xPos+0. 5,yPos+0. 5) Xscale
[0104] PixelH、PixelL、DecomPixelH、DecomPixelL即分別為四種類型重建圖像的（x，y) 像素的重建值。再根據(jù)公式（3)、（4)和DecomPixelH、DecomPixelL在另一核函數(shù)中計(jì)算獲 得等效原子序數(shù)圖像和電子密度圖像。
[0105] 最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參 照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以 對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而 這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范 圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，其特征在于，包括以下 具體步驟： 51 :高低能采樣數(shù)據(jù)快速視角配準(zhǔn)； 52 :并行計(jì)算原始投影數(shù)據(jù)及投影分解和投影加權(quán)； 53 :雙能投影或者分解投影同步快速卷積濾波； 54 :同時(shí)并行反投影重建幾類圖像。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，其特 征在于，還能夠包括： S5:由分解重建圖像計(jì)算等效原子序數(shù)圖像和電子密度圖像。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，其特 征在于，所述具體步驟也能夠?yàn)椋?51 :對(duì)原始投影數(shù)據(jù)進(jìn)行快速配準(zhǔn)； 52 :雙能投影分解和投影加權(quán)； 53 :雙能投影或者分解投影同步快速卷積濾波； 54 :同時(shí)并行反投影重建幾類圖像。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，其特 征在于，所述步驟Sl的具體特征為： 511 :所述高低能采樣數(shù)據(jù)由雙能譜CT系統(tǒng)采樣獲得，其雙能譜為通過快速切換射線 源產(chǎn)生的真實(shí)雙能譜或者通過使用雙層夾心探測(cè)器獲得的偽雙能譜； 512 :所述雙能譜CT系統(tǒng)的掃描模式為圓周掃描或者螺旋掃描；雙能均采用順時(shí)針掃 描或者逆時(shí)針掃描； 513 :所述雙能譜CT系統(tǒng)的探測(cè)器為單排探測(cè)器或者多排探測(cè)器或者面陣探測(cè)器； 514 :所述的CT系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)在GPU設(shè)備端定義為常量參數(shù)，并在初始化時(shí)賦值，以便 加快GPU內(nèi)核函數(shù)對(duì)其訪問的速度； 515 :所述的配準(zhǔn)是為保證雙能CT預(yù)處理投影分解重建算法的分解精度，先對(duì)雙能采 樣數(shù)據(jù)進(jìn)行視角配準(zhǔn)，其特征在于： 516 :所述的雙能快速配準(zhǔn)使用計(jì)算最大互相關(guān)系數(shù)方法，為加速將計(jì)算雙能二維采樣 數(shù)據(jù)的互相關(guān)系數(shù)簡(jiǎn)化為對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行一維投影，再計(jì)算雙能一維投影的互相關(guān)系數(shù)； 517 :采用GPU并行方式對(duì)高低能采樣進(jìn)行局部探測(cè)器單元數(shù)據(jù)二值化，并對(duì)二值化后 的數(shù)據(jù)進(jìn)行行方向的一維投影； 518 :通過雙能一維投影的卷積實(shí)現(xiàn)計(jì)算互相關(guān)系數(shù)加速，使用CUFFT對(duì)雙能采樣的一 維投影變換到頻域進(jìn)行，獲得互相關(guān)系數(shù)數(shù)組，尋找數(shù)組中最大互相關(guān)系數(shù)所在位置即為 配準(zhǔn)需要調(diào)整的行數(shù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，其特 征在于，所述步驟S2的具體特征為： 521 :計(jì)算原始雙能投影為加快讀取數(shù)據(jù)的速度，將采樣數(shù)據(jù)和空采明場(chǎng)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在 紋理存儲(chǔ)器中； 522 :基于查找表實(shí)現(xiàn)雙能投影分解，初始化時(shí)將預(yù)先離線生成的"投影分解查找表"存 儲(chǔ)到顯存的二維紋理存儲(chǔ)器以便提高讀取速度，該查找表紋理采用非歸一化的浮點(diǎn)型拾取 坐標(biāo)，將高低能投影值作為橫縱坐標(biāo)查找對(duì)應(yīng)的分解投影值，并利用紋理存儲(chǔ)器硬件實(shí)現(xiàn) 的線性模式濾波功能對(duì)讀取的浮點(diǎn)型返回值進(jìn)行插值，實(shí)現(xiàn)快速高精度雙能投影分解； S23 :在同一內(nèi)核函數(shù)中按照像素級(jí)并行先計(jì)算高低能原始投影數(shù)據(jù)，再利用高低能原 始投影數(shù)據(jù)到查找表紋理中查找分解投影數(shù)據(jù)，并對(duì)原始投影和分解投影的同時(shí)進(jìn)行加權(quán) 操作。根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景不同，加權(quán)值可以離線計(jì)算后，初始化時(shí)導(dǎo)入顯存紋理中，在加權(quán) 操作時(shí)讀取，或者在該內(nèi)核函數(shù)中實(shí)現(xiàn)同步計(jì)算該像素點(diǎn)的加權(quán)值。在同一內(nèi)核函數(shù)中同 時(shí)實(shí)現(xiàn)上述計(jì)算的優(yōu)點(diǎn)在于節(jié)省存取中間結(jié)果的時(shí)間，加快處理速度。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，其特 征在于，所述步驟S3具體特征為： 531 :在濾波過程中使用CUDA架構(gòu)提供的基于GPU的快速傅里葉變換CUFFT函數(shù)庫； 532 :在初始化時(shí)將濾波核用FFT變換到頻域，并存儲(chǔ)到一維紋理存儲(chǔ)器中，以便在頻 域運(yùn)算時(shí)加快讀取速度； 533 :同步進(jìn)行雙能和雙分解后投影的FFT變換，利用復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部同時(shí)進(jìn)行高低 能投影的FFT變換或者分解后的雙投影的FFT變換； 534 :利用FFT同時(shí)處理一批一維離散傅里葉變換，并將變換后的復(fù)數(shù)值存儲(chǔ)到復(fù)數(shù)紋 理以便計(jì)算頻域點(diǎn)積時(shí)加快讀取速度； 535 :將濾波后的結(jié)果數(shù)據(jù)綁定到紋理存儲(chǔ)器，以便反投影重建時(shí)加快讀取速度，并利 用紋理存儲(chǔ)器硬件實(shí)現(xiàn)的線性模式濾波功能對(duì)讀取的浮點(diǎn)型返回值進(jìn)行插值。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，其特 征在于，所述步驟S4具體特征為： 541 :采用像素驅(qū)動(dòng)的反投影重建，在同一內(nèi)核函數(shù)中按照像素級(jí)并行進(jìn)行幾類圖像反 投影重建，一個(gè)線程完成四種類型重建圖像的同一像素位置的反投影計(jì)算，即同時(shí)完成高 低能線衰減系數(shù)圖像和兩種基材料分解圖像重建。 542 :反投影核函數(shù)內(nèi)部計(jì)算時(shí)使用寄存器變量，計(jì)算結(jié)束后再給全局顯存賦值，以便 節(jié)省反投影重建的時(shí)間。 543 :反投影步驟中也可以通過將單個(gè)像素點(diǎn)的全部投影視角分配到多個(gè)線程，在實(shí)現(xiàn) 像素級(jí)并行的同時(shí)實(shí)現(xiàn)視角維度的并行計(jì)算。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，其特 征在于：所述步驟S43用M個(gè)線程并行處理單個(gè)像素點(diǎn)的全部視角，每個(gè)核函數(shù)完成X個(gè) 均勻分布視角的反投影計(jì)算，X=N/M，N為掃描一圈采集的全部視角；M為用來并行處理視 角的線程數(shù)量，且能夠被N整除，核函數(shù)計(jì)算完X個(gè)視角后再給全局存儲(chǔ)器的相應(yīng)像素位置 賦值，以便節(jié)省反投影重建的訪存時(shí)間，根據(jù)具體GPU硬件環(huán)境不同設(shè)置M值，M等于1時(shí)， 對(duì)重建的像素點(diǎn)不存在"寫沖突"，可以不使用原子加操作進(jìn)行寫入全局存儲(chǔ)器，當(dāng)M大于 1時(shí)，增加了并行計(jì)算某個(gè)像素點(diǎn)反投影的線程數(shù)目，但需要使用原子加操作進(jìn)行寫入全局 存儲(chǔ)器。9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，其特 征在于：所述步驟S5根據(jù)重建的兩種分解圖像，在同一內(nèi)核函數(shù)中按照像素級(jí)并行進(jìn)行計(jì) 算等效原子序數(shù)圖像和電子密度圖像。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種基于CUDA架構(gòu)的GPU并行加速雙能譜CT解析重建方法，結(jié)合雙能CT重建的特點(diǎn)，提供基于CUDA架構(gòu)利用GPU的并行能力，進(jìn)行雙能CT快速解析重建同時(shí)獲得四幅重建圖像的方法，即：后處理重建的高低能線衰減系數(shù)圖像和預(yù)處理重建的等效原子序數(shù)和電子密度圖像。本發(fā)明所述方法的優(yōu)點(diǎn)在于加快速度、提升效率，雙能CT重建加速方法與現(xiàn)有單一CT加速重建方法相比，在配準(zhǔn)的前提下，在加權(quán)步驟避免對(duì)原始投影和分解后投影重復(fù)計(jì)算權(quán)值，在反投影步驟節(jié)省重復(fù)計(jì)算四幅重建圖像的反投影地址的時(shí)間，并減少計(jì)算中間過程的數(shù)據(jù)存取時(shí)間；在濾波步驟中又能充分利用復(fù)數(shù)的實(shí)部和虛部進(jìn)行雙能同步濾波；重建圖像增加時(shí)，并不增加更多反投影耗時(shí)。
【IPC分類】G06T11/00
【公開號(hào)】CN104899903
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510239169
【發(fā)明人】張萍宇, 李保磊, 李斌, 莫陽, 張耀軍
【申請(qǐng)人】公安部第一研究所, 北京中盾安民分析技術(shù)有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月12日