搜索热:裂纹 硫酸
扫一扫 加微信
首页 > 期刊论文 > 论文摘要
基于图形处理器的X射线锥束成像模拟算法
          
A GPU-Based Algorithm for the Simulation of X-Ray Cone-Beam Imaging

杨涛   赵星  
摘    要
针对X射线锥束成像模拟计算量大、速度慢的问题,提出了一种基于图形处理器(GPU)的快速成像模拟算法。该算法沿着每条射线累加所经过体素对投影值的贡献量,实现了对X射线成像的模拟。在计算射线与体素的交线长时,采用分类处理交线的方法,减少了增量Siddon算法的动态分支计算。为了提高投影图像质量,该算法还用GPU硬件线性插值采样取代Siddon算法的邻近插值采样。对三维Shepp-logan模型的测试结果表明,该算法的速度比基于GPU的增量Siddon算法平均提高了44%,而且图像质量明显提高。最后,用实测数据进一步验证了算法的有效性。
标    签 X射线成像   模拟   图形处理器   分类   采样   X-ray imaging   Simulation   Graphics processing unit(GPU)   Classification   Sampling  
 
Abstract
To accelerate the simulation of X-ray cone-beam imaging, a GPU(graphics processing unit) based algorithm is proposed in this paper. The algorithm generates X-ray image by accumulating the contribution of voxels along each X-ray. Intersection lengths of these voxels with X-ray are calculated by classifying the intersection types, which reduces the time-consuming dynamic branches compared to the famous incremental Siddon algorithm. To improve image quality, sampled values along X-ray are computed by GPU hardware supported linear interpolation instead of nearest interpolation used by the incremental Siddon algorithm. The experiment of the projection calculation of Shepp-logan phantom shows that the simulation speed is improved by 44% averagely as compared to the GPU-based incremental Siddon algorithm and a better image quality is achieved. Finally, the proposed algorithm is validated by the experiment with real measured data.

中图分类号 TG115.28 TP391

 
  中国光学期刊网论文下载说明


所属栏目 科研成果与学术交流

基金项目 国家自然科学基金资助项目(60972140,60971131);北京市自然科学基金资助项目(3102009);北京市教委科技发展计划资助项目(KM201010028001)

收稿日期 2011/1/18

修改稿日期

网络出版日期

作者单位点击查看

备注杨涛(1982-),男,博士研究生,主要从事计算机图形学、科学可视化等方面的研究。

引用该论文: YANG Tao,ZHAO Xing. A GPU-Based Algorithm for the Simulation of X-Ray Cone-Beam Imaging[J]. Nondestructive Testing, 2011, 33(12): 6~13
杨涛,赵星. 基于图形处理器的X射线锥束成像模拟算法[J]. 无损检测, 2011, 33(12): 6~13


论文评价
共有人对该论文发表了看法,其中:
人认为该论文很差
人认为该论文较差
人认为该论文一般
人认为该论文较好
人认为该论文很好
分享论文
分享到新浪微博 分享到腾讯微博 分享到人人网 分享到 Google Reader 分享到百度搜藏分享到Twitter

参考文献
【1】Duvauchelle P, Freud N, Kaftandjian V, et al. A computer code to simulate X-ray imaging techniques[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B,2000,170(1):245-258.
 
【2】Freud N, Duvauchelle P, Letang J M, et al. Fast and robust ray casting algorithms for virtual X-ray imaging[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms,2006,248(1):175-180.
 
【3】邵军明,路宏年,蔡慧.X射线成像的一种点扩展函数模型[J].光学学报,2005,25(8):1148-1152.
 
【4】孔凡琴,路宏年.数字X射线图像散射的自适应抑制算法[J].光电工程,2005,32(6):86-88.
 
【5】邹晶,孙艳勤,张朋.由少量投影数据快速重建图像的迭代算法[J].光学学报,2009,29 (5):1198-2004.
 
【6】赵星,胡晶晶,潘晓川,等.一种新的基于GPU实现的锥束CT正投影算法[J].电子学报,2009,37(6):1165-1169.
 
【7】Xu F. Fast implementation of iterative reconstruction with exact ray-driven projector on GPUs[J]. Tsinghua Science and Technology,2010,15(1):30-35.
 
【8】Siddon R L. Fast calculation of the exact radiological path for a three dimensional CT Array[J]. Medical Physics,1985,12(2):252-255.
 
【9】Jacobs F, Sundermann E, Sutter B D, et al. A fast algorithm to calculate the exact radiological path through a pixel or voxel space[J]. Journal of Computing and Information Technology,1998,6(1):89-94.
 
【10】Han G, Liang Z, You J. A fast ray tracing technique for TCT and ECT studies[J]. IEEE Transactions on Medical Imaging,2000,19(5):556-564.
 
【11】Zhao H, Reader A J. Fast ray-tracing technique to calculate line integral paths in voxel arrays[C]. // Proceedings of IEEE Nuclear Science Symposium. Portland, USA,2003:211-218.
 
【12】Greef M, Crezee J, Eijk J C, et al. Accelerated ray tracing for radiotherapy dose calculations on a GPU[J]. Medical Physics,2009,36(9):4095-4102.
 
相关信息
   标题 相关频次
 基于GPU的工业CT三维图像任意断面剖切算法
 4
 20G/316L双金属复合管失效的原因
 2
 20钢在不同模拟条件下的保温层下腐蚀行为
 2
 DNV标准中焊缝相控阵超声检测要求的解读
 2
 LY12铝合金在模拟海洋大气环境中的加速腐蚀试验
 2
 棒材中超声散射场的模拟及信号的识别
 2
 表面质量检查仪在热轧机组生产线中的应用
 2
 超声换能器声场的模拟和可视化研究
 2
 冲压、回弹及应变速率对双相钢成形件碰撞性能影响的模拟
 2
 大曲率凸弯边零件橡皮囊液压成形工艺的数值模拟
 2
 钢轨内侧磨损对轮式探头检测影响的模拟
 2
 钢筋混凝土结构电磁检测的模拟与评价
 2
 钢中非金属夹杂物及其金相检验
 2
 高效液相色谱法分析蓝色的圆珠笔油墨中染料
 2
 高效液相色谱法同时测定果蔬中10种防腐杀菌剂
 2
 高压线对埋地管道稳态干扰影响规律的模拟
 2
 古代青铜器锈层的结构特征与分类初探
 2
 管道漏磁检测系统中数据显示方法
 2
 贵州瓮福地区磷尾矿中钙、镁、磷的赋存状态测定
 2
 海水中牺牲阳极阴极保护的分段非线性边界数学模型
 2
 焊接速度对304不锈钢电子束焊接头组织与性能的影响
 2
 核级不锈钢大尺寸应力腐蚀裂纹的制备技术研究
 2
 火焰原子吸收光谱法测定煤矸石土种植的农作物中金属元素含量
 2
 基于BP神经网络的瓷绝缘子振动声学检测结果分类
 2
 基于CCTV和缺陷特征提取的城市排水管道结构性缺陷检测
 2
 基于SSD的交流电磁场缺陷智能识别方法
 2
 基于不同传感器阵列的储罐钢板缺陷三维漏磁特征
 2
 基于激光诱导击穿光谱法和反向传播神经网络建立废钢分类和定标模型及其应用
 2
 基于晶界迁移率与晶界能各向异性的晶粒生长元胞自动机模拟
 2
 基于线阵列探测器的多角度平行投影数据及其图像重建算法
 2