基于CUDA的快速三維超聲成像研究.pdf

1、在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域，三維超聲成像能夠直觀地顯示物體的特征，方便醫(yī)生對病情進(jìn)行診斷。但三維超聲成像是對整個(gè)三維體數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在計(jì)算量和數(shù)據(jù)量上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二維超聲成像。傳統(tǒng)CPU方法成像速度較慢，實(shí)時(shí)性差，嚴(yán)重影響了三維超聲成像系統(tǒng)的發(fā)展。目前，隨著計(jì)算機(jī)并行技術(shù)的發(fā)展，特別是CUDA架構(gòu)的出現(xiàn)，為解決三維超聲成像的速度問題提供了新的有效途徑。CUDA是由NVIDIA公司開發(fā)的一種并行計(jì)算架構(gòu)，它可以更加方便地利用GPU并行執(zhí)行多個(gè)線程來實(shí)現(xiàn)

2、大規(guī)模計(jì)算。本文在研究CUDA加速原理和策略的基礎(chǔ)上，將CUDA加速技術(shù)應(yīng)用到三維超聲成像中，既加快了成像速度，又降低了系統(tǒng)成本。具體研究工作如下：
　　1.采用CUDA流把整個(gè)體數(shù)據(jù)從CPU端復(fù)制到GPU端，利用GPU的設(shè)備重疊功能隱藏部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸時(shí)間，加快體數(shù)據(jù)的傳輸過程。
　　2.利用GPU紋理存儲(chǔ)器硬件級的三維線性插值實(shí)現(xiàn)了體重建的快速實(shí)現(xiàn)，并與傳統(tǒng)CPU方法的成像速度和成像質(zhì)量進(jìn)行了比較。此外，提出了一種基于閾值分

3、割和各向異性擴(kuò)散的去噪算法，該算法利用閾值分割方法對超聲探頭采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，去除部分斑點(diǎn)噪聲，體重建后再采用各向異性擴(kuò)散濾波器對圖像進(jìn)行去噪處理，提高了體重建后圖像的質(zhì)量。
　　3.在體繪制過程中，首先分析了不同CUDA存儲(chǔ)器對渲染效率的影響，然后實(shí)現(xiàn)了基于GPU的快速光線投射算法，同時(shí)提出了一種改進(jìn)的可變采樣步長方法，該方法通過下一采樣點(diǎn)的灰度值與空體素閾值的大小關(guān)系決定當(dāng)前采樣點(diǎn)的采樣步長。在不丟失非空體素邊緣體素