基於圖形處理器的錐束CT快速疊代重建算法研究

《基於圖形處理器的錐束CT快速疊代重建算法研究》是依託首都師範大學，由趙星擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於圖形處理器的錐束CT快速疊代重建算法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：趙星
• 依託單位：首都師範大學

項目摘要

三維錐束CT設備的研製是目前國內外CT研究領域的一個研究熱點。相比於錐束CT的解析圖像重建算法，疊代重建算法可用於不同數據採集模式和不完全投影數據圖像重建,且易於結合一些先驗知識和約束條件進行求解，重建圖像密度解析度高,在低劑量成像和全局降噪方面也有一定優勢。但疊代重建算法計算量大、占用存儲空間多，難以在實際系統中套用。本項目將研究基於最新一代圖形處理器(GPU)的錐束CT快速疊代重建算法，包括多種錐束CT掃描模式下的GPU加速正反投影算法、基於少量角度投影數據的GPU加速圖像疊代重建、大數據量三維圖像快速疊代重建算法、圖像疊代重建和三維可視化有機結合，以及有限疊代次數下算法收斂速度研究等。最終使疊代算法的運算速度和圖像重建質量得到大幅提高，為疊代重建算法套用於錐束CT研製提供理論和技術支持。

結題摘要

疊代重建算法可用於不同數據採集模式和不完全投影數據CT圖像重建,且易於結合一些先驗知識和約束條件進行求解。但疊代重建算法計算量大，難以在實際系統中套用。本項目的目標是研究基於最新圖形處理器(GPU)的錐束CT快速疊代重建算法。經過三年研究，項目組發展了多種基於圖形處理器(GPU)的CT快速並行算法，使錐束CT疊代算法的運算速度大幅提高，圖像重建速率達到每秒1.5M位元組，滿足了錐束CT疊代成像實時計算要求。所發展的算法包括：一種新的基於GPU實現的錐束CT圖像疊代重建算法、GPU加速實現的錐束CT高精度正投影算法、改進的CT圖象RAMLA快速疊代重建算法，結合空域剔除的CT圖象疊代重建算法、多解析度CT圖象重建算法、Katsevich型螺旋錐束CT重建算法等。基於這些算法，項目組研發了相應的軟體模組，並開發了一個CT數據三維可視化軟體。研究成果已經套用於實驗室研發的一台工業錐束CT實驗系統，以及與企業聯合開發了多台工業CT設備中。本項目的研究成果為疊代重建算法套用於錐束CT研製提供了理論和技術支持。