[发明专利]基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法和装置

权利要求书

1.一种基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将获取的X光图像投影数据通过CPU传输至CPU内存中；

B、通过CPU将所述X光图像投影数据分割为多块投影数据区域，且使相邻的投影数据区域存在部分重叠，并将所述多块投影数据区域发送至GPU内存；

C、通过GPU并行核函数加速shift and add算法对每块投影数据区域进行层析重建，得到相应的局部重建图像；

D、将局部重建图像拼接合成为重建图像；

所述步骤A包括：

A10、通过CPU对获得的X光图像投影数据进行预处理，并对线程进行分支预测；通过分析X射线装置的SID、探测器分辨率、线阵球管扫描源间隔，计算出层析图像像素分辨率、层析图像像素相对探测器和球管的空间位置关系;

A11、计算层析图像的像素之间的间距；

A12、计算两相邻源点对层析图像同一像素点所发的X射线被探测器平板所接收的位置之间的间距；

A13、计算同一源点对层析图像两相邻像素点所发X射线被探测器平板所接收的位置之间的间距;

所述对线程进行分支预测具体包括：

A21、计算重建层析图像中心单个像素点所需源点的个数；

A22、根据层析图像不同位置处像素点所需源点的个数，通过CPU划分出层析图像的中心区域，并去除边缘区域;

基于CUDA架构下GPU加速的shift and add算法，从像素点出发，每次运算直接累加该像素点所需源点的探测器数据；CUDA架构下提供内建变量来进行寻址，使用二维的线程块直接索引像素点的坐标；所有像素点同时并行运行，建立层析图像每个像素对线程的索引，多线程同时计算达到并行运算；计算层析图像中一个像素与多帧探测器原始图像像素之间的对应关系，将多帧原始图像的像素点累加获得层析图像中的一个像素。

2.根据权利要求1所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，所述步骤B还包括：

B1、将CPU内存中的X光图像投影数据分割为大小相等的多块投影数据区域，相邻的投影数据区域设置为部分重叠。

3.根据权利要求2所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，所述步骤B满足：

；

X表示总的数据量，表示分割后的数据量，K(x)表示核函数运行数据量为x时的运行时间，T(x)表示将数据量为x的数据从主机内存传输至GPU内存的时间。

4.根据权利要求2所述的基于CUDA架构的GPU加速X光图像重建方法，其特征在于，所述步骤C具体包括；

C1、分配CUDA核函数的线程块数以及每个线程块所包含的线程数，将每个线程与每个像素点一一对应，进行所有像素点的并行运算；

C2、对每一个线程进行平移、累加操作得到对应的局部重建图像；

C3、通过CPU控制多个CUDA流的运行顺序，同步运行当前CUDA流所进行的数据复制运算和相邻CUDA流所进行的核函数运算。