基于AVX指令集的螺旋錐束CT圖像重建研究.pdf

1、目前,螺旋錐束CT(Cone-BeamComputedTomography)在醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域內(nèi)的關(guān)注程度越來越高,因為螺旋錐束CT在三維CT圖像重建方面具有許多獨特的優(yōu)勢。螺旋錐束CT圖像重建的精確算法中最具代表性的是Katsevich算法,它可以對重建圖像進(jìn)行精確重建,但是該算法的重建公式復(fù)雜,同時該算法所需要的數(shù)據(jù)量非常大,從而導(dǎo)致了成像速度慢,成為該算法在實際推廣應(yīng)用中的瓶頸之一。
　　本文是基于AVX(高級矢量擴(kuò)展)指令集的

2、C++語言,即在C++語言的基礎(chǔ)之上增加了許多AVX指令集的新特性。
　　本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面:
　　1、對Katsevich算法成像中的各個步驟中數(shù)據(jù)的并行處理進(jìn)行相關(guān)分析,并提出了并行化的設(shè)計方案,特別是對算法中的希爾伯特變換模塊的并行化采用了FFT與IFFT的方案,在FFT的設(shè)計過程中為了數(shù)據(jù)的并行性,提出了基于混合基的方法和分裂基的方法相結(jié)合的方法來實現(xiàn)FFT運算,從而使得希爾伯特變換能夠充分發(fā)揮AVX

3、指令集的并行性。
　　2、通過前面分析所得出的并行化設(shè)計方法,對Katsevich重建算法中的相關(guān)模塊進(jìn)行基于AVX指令集的設(shè)計與實現(xiàn),特別是在設(shè)計與實現(xiàn)希爾伯特變換模塊時,對16點的分裂基的FFT,通過優(yōu)化旋轉(zhuǎn)因子減少了內(nèi)存的使用。
　　3、完成了各個模塊的仿真驗證:首先通過對各個模塊的運算數(shù)據(jù)的結(jié)果與課題事先完成基于C++的重建算法得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比驗證;然后對生成的重建圖像與基于C++的重建算法生成的圖像進(jìn)行了對比驗證