基于cuda的连续最大流医学影像分割算法研究

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1、工程硕士学位论文基于CUDA的连续最大流医学影像分割算法研究郭凌宇哈尔滨理工大学2016年3月哈尔滨理工大学硕±学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕±学位论文《基于ＣＵＤＡ的连续最大流医学影像分割算法研究》，是本人在导师指导下，在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人己发表或撰写过的研巧成果。对本文的研巧工作做出重要责献的个人和集体，均已在文中货■明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。

2、作者签字：日期：年月？〇日哈尔滨理工大学硕±学位论文使用授权书《基于ＣＵＤＡ的连续最大流医学影像分割算法研巧》系本人在哈尔滨理工大学攻读硕±学位期间在导师指导下完成的硕±学位论文。本论文的研巧成果归哈尔滨理工大学所有，本论文的研究内容不得其它单位的名义发表。本人完全了解哈尔滨理工大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部口送交论义的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权哈尔滨理工大学，可臥采用影印、缩印或其他复制手段保存论文，可Ｗ公布论文的

3、全部或部分内容。本学位论文属于保密□，在年解密后适用本授权书。不保密抽。（请在上相应方框内打Ｖ）作者签名：軒４円期：年名月日６导师签名Ｊ口＇口：日期：＾年４月＾曰国内图书分类号：TP391工程硕士学位论文基于CUDA的连续最大流医学影像分割算法研究硕士研究生：郭凌宇导师：刘侠申请学位级别：工程硕士学科、专业：控制工程所在单位：自动化学院答辩日期：2016年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP391Dissertationforth

4、eMasterDegreeinEngineeringResearchofMedicalImageSegmentationBasedonContinuousMax-flowofCUDACandidate：GuoLingyuSupervisor：LiuXiaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ControlEngineeringDateofOralExamination：March,2016University：HarbinUn

5、iversityofScienceandTechnology哈尔滨理工大学工程硕士学位论文基于CUDA的连续最大流医学影像分割算法研究摘要近些年，随着医学自动诊断技术的需求不断增加，医学影像处理技术正在蓬勃的发展。医学影像分割技术作为医学影像处理技术的基础受到了广泛的关注。其中，最值得关注的就是算法的准确性和时效性。目前，医学影像分割技术的准确性已经得以保障，而分割算法的时效性成为一个重要的研究方向。本文采用通用计算图形处理器（GeneralPurposeGraphicsProcessingUn

6、it，GPGPU）技术优化基于乘子的连续最大流来提升医学影像分割算法的时效性。本文从NVIDIA公司的统一计算设备架构（ComputeUnifiedDeviceArchitecture，CUDA）入手，探究其硬件架构、软件架构和存储器架构的工作原理和工作方式，以及该架构下的编程模型及其优势。通过图理论和网络流理论来构建s-t网络并建立了连续最大流的模型，引入拉了朗日乘子从而得到基于乘子的连续最大流算法。为了增强基于乘子的连续最大流算法的时效性，本文提出了基于CUDA的连续最大流医学影像分割算法，

7、即将原串行分割算法更改为基于CUDA的并行分割算法。给出了本文提出算法的线程分配和核函数设计等技术方案，并采用归约算法来优化主机内存与设备端内存之间的数据传输问题，进一步优化了本文算法的处理能力。针对本文提出的算法，在MATLAB平台下采用4组不同分辨率的153幅肾脏图像进行了仿真实验。实验结果表明，在不影响分割精度的前提下，采用不同分辨率的肾脏图像为待分割图像的实验过程中，基于CUDA的连续最大流算法的时效性远远优越于传统的串行连续最大流算法。并且，在采用归约等算法改进后的分割算法拥有更好的时

8、间优势。关键词医学影像分割；连续最大流；CUDA；并行计算-I-哈尔滨理工大学工程硕士学位论文ResearchofMedicalImageSegmentationBasedonContinuousMax-flowofCUDAAbstractInrecentyears,withthedemandforautomatedmedicaldiagnostictechnologyincreasing,medicalimageprocessingtechnologyisboomingdevelopment.