gpu在fd-oct系统数据处理及实时图像显示中的应用

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1、GPU在FD-OCT系统数据处理及实时图像显示中的应用刘锐2015年06月中图分类号：TP319.41UDC分类号：004.62GPU在FD-OCT系统数据处理及实时图像显示中的应用作者姓名刘锐学院名称生命学院指导教师高天欣答辩委员会主席唐晓英教授申请学位级别工程硕士学科专业生物医学工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年06月TheUsageofGPUinDataProcessingandReal-timeImagingofFD-OCTCandidateName:RuiLiuSchoolorDepartment:SchoolofLifeScienceFacul

2、tyMentor:TianxinGaoChair,ThesisCommittee:Prof.XiaoyingTangDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：BiomedicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或

3、其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要光学相干断层成像（光学相干断层扫描技术,OpticalCoherenceTomography,以下简称为OCT）技术是一种兴起于上世纪末的光学信号探测技术。该技术可以对光学散射介质比如生物组织等进行扫描。它具有微米级的轴向分辨率，毫米级的探测深度，可进行高速、无接触、无损检测。凭借系统优异的性能，OCT技术已经在生物医学领域成熟应用，尤其是在眼科中用于疾病的检测和治疗。自从1991年诞生以来，实

4、验室条件下的OCT系统采集速率从400增长到20MA-line/s。市面上的SDOCT系统能够在30-95KHz的采集速率下生成高质量的2DB-scan图像。最快的SDOCT系统利用多个相机已经能达到500KHz的A-line扫描速率[1]。传统基于CPU（中央处理器）的计算平台在处理OCT数据方面遇到了瓶颈，无法满足OCT数据处理计算在速度、内存方面的需求，GPU（图形处理器）的出现解决了这一问题。GPU是电脑图形显示卡上负责图像运算工作的微处理器。著名的显示卡公司NVIDIA为其主流显卡产品设计了专门的GPU并行计算工具包，称之为CUDA（ComputeUnified

5、DeviceArchitecture，统一计算架构）。利用CUDA技术，可以控制显卡内部成百上千个内处理器做为线程处理器去解决密集的数据计算。本文针对传统CPU处理OCT数据速度慢，不能满足实时显示要求的不足，以图形处理器GTXTITAN为计算单元，将GPU统一计算架构（CUDA）引入OCT系统成像的数据处理过程中，实现数据处理的并行化，并对相关的算法和运算进行优化，解决了影响OCT系统实时成像的技术瓶颈，并实现了Windows系统下的实时成像和存储软件。实验结果最终表明，采用GPU进行优化的模式所实现成像数据的处理速度，较传统仅基于CPU平台的串行计算模式执行同样数据处

6、理的速度大幅度提高，达到了实验室2D实时成像的要求，并且无需改变现有OCT设备，仅使用普通的家用图形显卡，经济、节能，有较好的应用前景。关键词：FD-OCT；CPU；GPU；并行计算；CUDA；实时成像北京理工大学硕士学位论文AbstractOpticalCoherenceTomography(OCT)isanestablishedmedicalopticalimagingtechniquewhichisdemonstratedin1990s.Thistechniquecanbeusedforscanningscatteringmediumsuchastissue.Opt

7、icalCoherenceTomographyhasachievedsub-micrometeraxialresolution,millimeterpenetrationdepth,andhasmanyadvantagessuchashighspeeddataacquisition,noninvasive,non-contact.Becauseofthosemerits,muchresearchintotheapplicationofOCTtobiologicalmedicalareashasbeencarriedout,es