FieldⅡ超声模拟器的并行与分布式计算研究

摘要

基于空间冲激响应的FieldⅡ软件是目前最广泛使用的超声模拟器,尤其是在各种医学超声成像技术的研究上.为了提高FieldⅡ模拟超声成像的速度,充分利用当前多核与分布式计算资源,本文研究利用Matlab并行工具箱及分布式计算服务器来实现基于FieldⅡ的并行与分布式超声成像模拟.在这个平台上,可以确保不同扫描线的模拟工作可以自动划分到不同的计算节点或计算核上.通过与原始的只能单线程执行的FieldⅡ对比,无论是采用线阵探头还是相控阵探头,本文方法仅仅需要添加少量的代码就可以在多节点的计算机集群或多核计算机上实现快速的超声信号模拟.实验结果显示,当利用线阵探头扫描一个具有10万散射子的数字体模时,利用32个计算核它可以在145秒内模拟64条扫描线;当利用相控阵探头扫描一个具有100万散射子的数字体模时,利用32个计算核它可以在4910秒内模拟128条扫描线,对应的加速比分别为22和25.5.