專利名稱：基于gpu加速的螺旋ct圖像重構中孔徑加權的計算方法
技術領域：
本發明涉及醫學圖像處理技術，尤其涉及一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法。
背景技術：
多層螺旋CT的圖像重構速度一直是CT技術研究的一個熱點，現有加速方法中比較常見的技術可以分為三種類型:
第一種類型為利用CPU集群進行加速計算，如專利號為CN02805089.4的中國專利中公開了一種使用一個或多個微處理器CPU的快速并行錐形線束重建系統和方法。但是該方法只是針對錐形線束重建，并沒有提及多層螺旋CT相關的重建方案，并且CPU價格昂貴，要達到比較好的加速效果成本相對過高。第二種類型為利用FPGA這類特殊計算硬件設備進行加速，如:文章《HighSpeed CT Image Reconstruction using FPGA)) (International Journal of ComputerApplications (0975 - 8887) Volume 22 - N0.4, May 2011)中公開的方法。然而該方法也只是提到基本的CT重構，并沒有涉及多層螺旋CT相關技術，并且FPGA這種特殊計算硬件在算法設計好之后移植性不強，對硬件的依賴嚴重。第三種類型為利用圖形處理器(GPU)進行加速。這種方式的成本相對于CPU集群來說降低了很多，并且現有GPU的浮點處理能力遠高于CPU，而其需要的僅僅是一塊顯卡，移植性和兼容性比FPGA這種特殊計算硬件設備都好，因此利用GPU進行CT重構算法的加速能夠在低成本的條件下達到更快的重構速度。針對這個方面的專利也比較多，如專利號為CN200810114478.1的中國專利公開了一種CT并行重建系統及成像方法，利用GPU集群進行CT重構；專利號為CN200810113846.0的中國專利公開了一種CT圖像重建的GPU加速方法，但是這兩種方法并不適用于多層螺旋CT圖像重構，也沒有包含對孔徑加權函數的計算問題。另外，雖然專利號為CN200910248774.5的中國專利公開了一種利用圖形處理器，實現三維反投影的方法，該方法適用于多層螺旋CT圖像重構，但是也未提及孔徑加權值的計算，及其歸一化的計算問題。在多層螺旋CT圖像重構中，孔徑加權數值的計算對重構算法的效率和重構圖像的質量都有著非常重要的影響。在螺旋CT掃描過程中，病人一直沿著平行于探測器方向移動，對于探測器邊緣的幾個檢測單元而言會存在探測信號從無到有的一個突變過程，進而影響探測到數據的一致性。因此需要加入一個孔徑加權函數來平滑這個從無到有的一個過程，從而減少弓形偽影，在文章《Weighted FBP一a simple approximate 3D FBP algorithmfor mult1-slice spiral CT with good dose usage for arbitrary pitchKPhys.Med.Biol.49 (2004) 2209 - 2218)中對孔徑加權函數計算的重要性有詳盡的描述。但是該文章只是對這個加權函數進行基礎的理論分析，并沒有涉及如何具體實現，更加沒有提及怎樣利用GPU進行加速。 因此，確有必要提供一種在圖形處理器(GPU)加速的多層螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，能夠解決邊緣檢測器單元探測數據的不平滑性，并且不需要條件語句就能準確計算多層螺旋CT圖像重構中孔徑加權及歸一化值，提高重構圖像的質量和重構算法的效率。
發明內容
本發明的目的在于提供一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，能夠有效解決邊緣檢測器單元探測數據的不平滑性，并且不需要條件語句就能準確計算多層螺旋CT圖像重構中孔徑加權及歸一化值，從而提高重構圖像的質量和重構算法的效率。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，包括如下步驟:a.確定每一體素的所有對稱射線的孔徑加權值
叫^)) ;b.對每個體素所有對稱射線的孔徑加權值的巧，&))進行相
力口，得到該體素的孔徑加權值；c.對所有體素的孔徑加權值進行歸一化計算，得到每個體
素歸一化后的孔徑加權值
權利要求
1.一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，包括如下步驟: a.確定每一體素的所有對稱射線的孔徑加權值 b.對每個體素所有對稱射線的孔徑加權值A))進行相加，得到該體素的孔徑加權值； c.對所有體素的孔徑加權值進行歸一化計算，得到每個體素歸一化后的孔徑加權值 _2q_,3 N-1
2.如權利要求1所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，所述孔徑加權值知…七))按如下公式計算；
3.如權利要求2所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，所述探測器在Z方向的坐標q按公式(2)計算得到:
4.如權利要求3所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，所述螺旋CT為多層螺旋CT，計算探測器在Z方向的坐標q時，將螺旋掃描中相差180°或360°的對稱射線分為奇數編號的對稱射線和偶數編號的對稱射線，并分別進行計笪ο
5.如權利要求4所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，所述偶數編號為η的對稱射線在探測器ζ方向的坐標按如下公式(3)計算，其中η為大于或等于O的整數；
6.如權利要求4所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，所述奇數編號為η的對稱射線在探測器ζ方向的坐標按如下公式(6)計算，其中η為大于或等于O的整數；
7.如權利要求5所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，所述偶數編號η范圍為身。
8.如權利要求6所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，所述奇數編號η范圍為
9.如權利要求1 8所述的任一項基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，所述歸一化后的孔徑加權值( ，^;)按如下公式(11)計算:
10.如權利要求1所述的基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，其特征在于，所述歸一化后的孔徑加權值
全文摘要
本發明提供一種基于GPU加速的螺旋CT圖像重構中孔徑加權的計算方法，包括如下步驟a.確定每一體素的所有對稱射線的孔徑加權值；b.對每個體素所有對稱射線的孔徑加權值進行相加，得到該體素的孔徑加權值；c.對所有體素的孔徑加權值進行歸一化計算，得到每個體素歸一化后的孔徑加權值。本發明通過孔徑加權的方法有效解決邊緣檢測器單元探測數據的不平滑性，并且不需要條件語句就能準確計算多層螺旋CT圖像重構中孔徑加權及歸一化值，從而提高重構圖像的質量和重構算法的效率。
文檔編號A61B6/03GK103211608SQ201210014199
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月18日 優先權日2012年1月18日
發明者全國濤 申請人:上海聯影醫療科技有限公司