Katsevich型螺旋锥束CT重建算法的GPU加速实现

摘要

由于螺旋锥束CT(computed tomography)具有扫描速度快，射线利用效率高等优点，目前开始应用于医学和工业检测领域。Katsevich 图像重建算法是第一个蝶旋锥束CT精确重建算法，然而由于计算量大，限制了该算法在实际系统中的应用。近年来图形处理器的强大并行计算能力已被用于加速多种CT重建算法。本文给出了一种基于GPU实现的Katsevich型螺旋锥束CT重建算法。算法中的滤波和反投影计算部出 GPU并行加速实现。基于锥覆盖方法，每个投影在读入GPU显存后在反投影时，能得到充分利用，简化了反投影计算。本文还允分利用了蝶旋锥束CT在投影过程中的几何对称性，通过将相隔90度的四个旋转方向的投影放置在GPU的RGBA四个颜色通道内，实现了四个旋转方向上反投影的并行计算。通过对Shepp—Logan模型三维图像的重建，验证了本文GPU方法的有效性。结果表明，用 1 440个1 024×1 024大小的投影重建一个包含1 024×1 024×1 024个体素的图像，在精度不损失的情况下，仅需要282.41秒。