GPU并行計算及其在光聲圖像重建中的應(yīng)用.pdf

1、GPU高性能計算是一種近幾年發(fā)展迅速的并行計算技術(shù)，因其能為大數(shù)據(jù)處理提供快速的并行計算框架，因此在許多領(lǐng)域被廣泛使用，例如數(shù)學計算，天氣預測，以及數(shù)據(jù)挖掘等。在當今信息量急劇增長的時代，高效的信息處理方式，不僅可以節(jié)約成本而且可以提高工作效率。光聲成像是一種無損成像方式，因兼具純光學成像方法的高對比度和超聲成像方法對深層組織高分辨成像的優(yōu)點，目前已經(jīng)成為生物醫(yī)學成像領(lǐng)域的研究熱點之一。在醫(yī)學光聲成像中，高速的信號處理方式可以加速成像過

2、程，使得醫(yī)生及時了解病人信息，提早為疾病治療提供方案。然而，圖像重建所需要的大數(shù)據(jù)采集和處理一直是制約光聲快速成像的因素。近幾年GPU并行計算的高速發(fā)展，為解決這個問題提供一個良好的契機。本文基于GPU并行技術(shù)加速光聲圖像重建過程，達到圖像快速/實時顯示的目的。首先，基于高頻陣列光聲成像系統(tǒng)，對活體小鼠血管進行圖像重建。在重建過程中，CUDA創(chuàng)建kernel1和kernel2兩個核函數(shù),其中kernel1完成像素點的重建，kernel2

3、完成像素點對應(yīng)探測陣元像素值的累加。實驗完成后探測單幀血管圖像分別在CPU和GPU的成像速度。其次，基于128陣元商務(wù)超聲陣列（低頻陣列）光聲成像系統(tǒng)，對頭發(fā)仿體橫截面進行圖像重建。在重建過程中，紋理內(nèi)存被應(yīng)用于存儲原始探測數(shù)據(jù)，進一步提高數(shù)據(jù)讀取速度。實驗完成后，探測單幀頭發(fā)圖像分別在CPU和GPU的成像速度。兩次實驗的結(jié)果驗證了GPU在加速圖像重建方面的優(yōu)勢，即GPU可以有效的提高光聲重建速度，實現(xiàn)光聲圖像的快速/實時顯示。最后，本