工业ct重建算法加速及三维可视化技术

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2、指导教师（姓名、职称）王明泉教授申请学位级别工学硕±专业名称信号与信息处理论女提交曰期＞／／年《月／日＿论义答辩日期＞成年Ｓ月日学位授予日期年月曰论义评阅人據砍畫你争答辩委员会主席旅巧！■Ｗ《年《月Ｉ曰原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外Ｉ本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集

3、体。，均已在文中ａ明确方式标明本声明的法律责任由本人承担。论义作者签名隹以’＝１ｉ日期：＼关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部口送交学位论文的原件与复印件；③学校可乂采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；⑤＾学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可｜乂术交目复学流为的，制赠送和交换学位论文；⑤学校可Ｗ公布学位论文的全部或部分内容（保学论文在解密后遵守此规定）。密位珍：

4、寺；签瓜日名期Ｉ口切．：（＞；导师签名巧１日期马中北大学学位论文工业CT重建算法加速及三维可视化技术摘要在工业CT重建中，因重建数据量大、运算复杂度高等常导致重建时间长、重建所需硬件平台昂贵，难以满足工程需要等问题，因此在普通PC平台上实现对CT重建算法的加速成为近年来研究的热点。此外，在对CT重建数据进行三维可视化中，同样存在因使用商业软件带来的昂贵费用问题。针对这些问题，本文主要研究了工业CT重建算法的加速实现及三维可视化软件的设计。论文的主要工作有：1.使用CUDA编程模型

5、对FDK重建算法中的各步骤进行了加速，相对于CPU端取得了超过70倍的加速比。论文在加权和滤波过程中通过减少主机和设备端的数据传输次数以提高GPU的带宽利用率，减少数据传输延迟；在滤波过程对数据重排以减少存储空间和无效运算次数；在反投影重建过程中使用纹理硬件插值代替软件插值过程以提高算法运算速度。同时，论文还使用如将三角函数的运算结果提前绑定到常量存储器中等方法以减少访存时间。2.提出双数组结合修正的改进方法对影响ART重建算法的二维投影系数计算进行加速。实验证明，该算法与Siddon算法相比，

6、取得了超过11倍的加速比，与文献[45]相比，取得了1.6倍加速比，将该算法进行CUDA加速，相比Siddon算法，取得了超过30倍的加速比。最后将该改进算法推广到SART、ML-EM、OS-EM和OS-SART中，相比文献[45]，取得了接近2倍的加速比。3.在VTK实现光线投射算法的基础上，使用VTK结合MFC设计并开发了三维可视化软件。该软件分为四个显示窗口，可实现总体及各切面显示，支持对二维raw格式及DICOM标准格式切片的读取查看，支持对三维体数据的旋转、缩放、平移及任意角度剖切查看

7、等功能。关键词：工业CT，CUDA，FDK算法，迭代重建算法，三维可视化中北大学学位论文IndustrialCTReconstructionAlgorithmAccelerationand3DVisualizationTechnologyAbstractInindustrialCTreconstruction,largeamountsofreconstructiondataandhighcomputationcomplexityalwaysleadtoproblemssuchaslongreco

8、nstructiontime,expensivereconstructionhardwareplatform,hardlymeetingtheengineeringneeds.Thus,theaccelerationofCTreconstructionalgorithmonordinaryPChasbeenahotspotforseveralyears.Inaddition,wehavetofacetothehighcostbroughtbyusingcommercialsoftwarein3D