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Using Graphics Processing Units to Parallelize the FDK Algorithm for Tomographic Image Reconstruction 认领 引用
1
作者 Joel Sancnchez Dominguez Luiz Femando de Oliveira +1 位作者 Nilton Alves Junior Joaquim Teixeira de Assis 《Journal of Chemistry and Chemical Engineering》 2012年第8期760-768,共9页
The paper presents the implementation of a parallel version of FDK （Felkamp, David e Kress） algorithm using graphics processing units. Discussion was briefly some elements the computed tomographic scan and FDK algor... The paper presents the implementation of a parallel version of FDK （Felkamp, David e Kress） algorithm using graphics processing units. Discussion was briefly some elements the computed tomographic scan and FDK algorithm; and some ideas about GPUs （Graphics Processing Units） and its use in general purpose computing were presented. The paper shows a computational implementation of FDK algorithm and the process of parallelization of this implementation. Compare the parallel version of the algorithm with the sequential version, used speedup as a performance metric. To evaluate the performance of parallel version, two GPUs, GeForce 9400GT （16 cores） a low capacity GPU and Quadro 2000 （192 cores） a medium capacity GPU was reached speedup of 3.37. 展开更多
关键词 Computed tomography images reconstruction FDK algorithm GPUs CUDA-C parallel processing.
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锥束CT FDK重建算法的GPU并行实现 认领 引用 被引量：11
2
作者 韩玉 闫镔 +2 位作者 宇超群 李磊 李建新 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2012年第5期1407-1410,共4页
针对FDK算法重建耗时长的问题,提出了一种基于图形处理器(GPU)的FDK并行加速算法。通过采用合理的线程分配方式,对反投影参数计算过程中与体素无关的中间变量的提取和预计算、对全局存储器访问次数的细致优化等策略,提高FDK算法的执行... 针对FDK算法重建耗时长的问题,提出了一种基于图形处理器(GPU)的FDK并行加速算法。通过采用合理的线程分配方式,对反投影参数计算过程中与体素无关的中间变量的提取和预计算、对全局存储器访问次数的细致优化等策略,提高FDK算法的执行效率。仿真实验结果表明,在不牺牲重建质量的前提下,完全优化后的FDK并行加速算法重建2563规模的体数据需要0.5 s,重建5123规模的体数据需要2.5 s,这与较新的研究成果相比有很大幅度的提升。 展开更多
关键词 锥束CT 图像重建 FDK算法 图形处理器
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基于FDK反投影权重的锥束DSA重建算法 认领 引用 被引量：6
3
作者 杨宏成 高欣 张涛 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期190-195,共6页
针对锥束数字减影血管造影成像系统(DSA)锥角增大而导致锥束伪影严重的问题,提出了一种基于FDK的反投影权重锥束DSA重建算法.分析了圆扫描轨迹远端伪影的成因,针对短扫描阴影区域导致的Radon空间数据缺失,提出了一种距离变量的反投影权... 针对锥束数字减影血管造影成像系统(DSA)锥角增大而导致锥束伪影严重的问题,提出了一种基于FDK的反投影权重锥束DSA重建算法.分析了圆扫描轨迹远端伪影的成因,针对短扫描阴影区域导致的Radon空间数据缺失,提出了一种距离变量的反投影权重函数,并将其作为约束条件引入到FDK算法中,实现扫描轨迹远端区域的数据补偿,扩大图像重建区域.应用该算法对无噪声和有噪声的模拟投影数据,及自行研发的锥束DSA的实际扫描数据分别进行了重建试验.结果表明,文中算法较FDK类算法(Parker-FDK)对大锥角投影数据可明显抑制锥角伪影,其归一化均方距离判据和归一化平均绝对距离判据比Parker-FDK均降低了5%. 展开更多
关键词 锥束重建 FDK算法 短扫描 反投影权重 DSA
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基于FDK框架的锥形束Pseudo-LT优质重建 认领 引用 被引量：3
4
作者 黄静 马建华 +2 位作者 陈凌剑 毕一鸣 陈武凡 《南方医科大学学报》 CAS 北大核心 2009年第10期2094-2097,共4页
目前医用CT已由二维扇形束扫描模式成功演变至三维锥形束扫描模式。本文作者从经典的FDK算法框架出发,结合Noo等人提出的二维扇形束超短扫描重建算法,并在本文作者先前工作的基础上,首次将二维Lambda tomography(LT)算法与FDK型算法结合... 目前医用CT已由二维扇形束扫描模式成功演变至三维锥形束扫描模式。本文作者从经典的FDK算法框架出发,结合Noo等人提出的二维扇形束超短扫描重建算法,并在本文作者先前工作的基础上,首次将二维Lambda tomography(LT)算法与FDK型算法结合,提出一种新的锥形束Pseudo-LT算法,新算法在回避了成像公式中有关PI线计算的同时,还将关于投影数据的微分运算进行回避,较基于PI线的LT重建有了较大改进,提高了图像重建速度和重建质量。数值实验进一步验证了本文算法的有效性。 展开更多
关键词 CT 锥形束 FDK算法 Pseudo-LT
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基于转角增量关系的FDK锥束重建改进算法 认领 引用 被引量：3
5
作者 王瑜 欧宗瑛 +2 位作者 王峰 郭明恩 宋卫卫 《大连理工大学学报》 EI CAS 北大核心 2007年第1期50-56,共7页
单圆形轨迹不能满足锥束投影精确重建的充要条件是经典FDK算法出现锥向衰减伪像的根本原因.通过斜平面转角增量关系的分析,推导出同锥角斜平面间转角及其增量的计算关系,进而得出FDK算法是对同锥角斜平面族上有限视角的投影数据进行重建... 单圆形轨迹不能满足锥束投影精确重建的充要条件是经典FDK算法出现锥向衰减伪像的根本原因.通过斜平面转角增量关系的分析,推导出同锥角斜平面间转角及其增量的计算关系,进而得出FDK算法是对同锥角斜平面族上有限视角的投影数据进行重建,并且在滤波反投影重建过程中存在转角关系不匹配问题.针对上述两个问题,提出了一种利用转角及其增量关系对FDK算法进行改进的新方法,改进思路也进一步推广到T-FDK算法中.Shepp-Logan模型的仿真实验结果表明在适中或较大锥角情况下,改进算法显著改善了FDK算法所存在的锥向衰减伪像. 展开更多
关键词 锥束重建 圆形轨迹 短扫描重建 FDK算法 滤波反投影
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选择性重排FDK算法及其GPU加速优化 认领 引用 被引量：2
6
作者 张文昆 闫镔 +3 位作者 蔡爱龙 魏峰 邓林 李磊 《CT理论与应用研究（中英文）》 2015年第3期383-392,共10页
FDK算法是目前三维图像重建的主流算法,但是传统重排FDK算法存在占用内存量较大、重建效率不高的问题,本文提出一种选择性重排FDK算法。根据重排前后投影数据的结构关系,计算出一轮重排所加载的最少锥形束投影,并使用循环队列对有限帧... FDK算法是目前三维图像重建的主流算法,但是传统重排FDK算法存在占用内存量较大、重建效率不高的问题,本文提出一种选择性重排FDK算法。根据重排前后投影数据的结构关系,计算出一轮重排所加载的最少锥形束投影,并使用循环队列对有限帧数的投影进行选择性加载,显著降低了重建对内存的消耗。此外,利用新算法较好的并行性,借助图形处理单元(GPU)对算法进行了硬件加速,大大提升算法的执行效率。为验证算法有效性,对5123规模的仿真数据和实际数据进行重建,在不损失重建精度的前提下,新算法占用内存约为传统算法的1/3或1/5。本文算法对传统重排FDK算法进行了改进,有效降低了计算机内存占用,较好地解决了大规模投影数据重建问题。 展开更多
关键词 FDK算法 选择性重排 循环队列 图形处理单元并行加速
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FDK算法中一种新的插值方法的研究 认领 引用 被引量：3
7
作者 薛震 张斌 潘晋孝 《CT理论与应用研究（中英文）》 2008年第3期1-6,共6页
在FDK算法的反投影过程中,插值是关键的一步,它直接影响到重建图像的速度和质量。本文针对探测器的结构特点,提出了一种新的插值方法。该方法实现了快速求解射线所经过体素的长度,且考虑到射线与体素中心的距离对加权的影响,从而使得加... 在FDK算法的反投影过程中,插值是关键的一步,它直接影响到重建图像的速度和质量。本文针对探测器的结构特点,提出了一种新的插值方法。该方法实现了快速求解射线所经过体素的长度,且考虑到射线与体素中心的距离对加权的影响,从而使得加权值更加精确。实验结果表明,在FDK算法中,这个新的插值方法比传统的插值方法重建出来的图像边缘清晰,且能更好地抑制噪声。 展开更多
关键词 FDK算法 插值 体素
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一种基于FDK算法的扁平物体局部重建方法 认领 引用 被引量：1
8
作者 汪先超 王林元 +1 位作者 李磊 闫镔 《CT理论与应用研究（中英文）》 2012年第1期11-18,共8页
投影数据有截断的局部重建问题是CT重建领域的一个难点,传统的重建算法会产生严重的截断伪影,最近提出的BPF算法和POCS迭代方法虽然能解决局部重建问题,但是它们的重建效率和并行性都比较差。针对特殊的扁平形状物体的局部重建问题,本文... 投影数据有截断的局部重建问题是CT重建领域的一个难点,传统的重建算法会产生严重的截断伪影,最近提出的BPF算法和POCS迭代方法虽然能解决局部重建问题,但是它们的重建效率和并行性都比较差。针对特殊的扁平形状物体的局部重建问题,本文对FDK算法在此类问题上的适用性进行了分析研究。通过数字仿真实验,给出了一个可以比较准确重建扁平物体局部区域的条件,即:局部区域在水平方向上的长度大于该物体在水平方向上长度的1/8,物体厚度小于该物体在水平方向上长度的1/13。数字仿真和真实数据的重建结果证实了在这个条件下FDK算法可以很好地实现扁平物体的局部重建。 展开更多
关键词 CT FDK算法 扁平物体 局部重建
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基于X-Ray图像的榴莲内部结构三维重建与分割 认领 引用
9
作者 卢昊阳 张志飞 +1 位作者 郭龙辉 侯北平 《浙江科技大学学报》 2026年第3期269-280,共12页
【目的】榴莲内部结构复杂、密度不均导致传统二维X-ray图像无法完整表征其三维信息,且现有重建与分割方法存在伪影多、精度低、效率不高等问题,对此提出并设计了榴莲内部结构的快速、高精度三维重建与精确分割方法及系统。【方法】首先... 【目的】榴莲内部结构复杂、密度不均导致传统二维X-ray图像无法完整表征其三维信息,且现有重建与分割方法存在伪影多、精度低、效率不高等问题,对此提出并设计了榴莲内部结构的快速、高精度三维重建与精确分割方法及系统。【方法】首先,构建了榴莲X-ray图像采集与处理系统;其次,提出了FDK-SIRT联合重建算法,融合三维FDK(Feldkamp-Davis-Kress,费尔德坎普-戴维斯-克雷斯)重建算法与同步迭代重建技术(simultaneous iterative reconstruction technique,SIRT),以提升重建质量与效率;最后,提出了ASPP-U-KAN分割模型,在U-Net架构基础上引入空洞空间金字塔池化(atrous spatial pyramid pool,ASPP)模块,并采用柯尔莫哥洛夫-阿诺德网络(Kolmogorov-Arnold network,KAN)和深度可分离卷积(depthwise separable convolution,DSC)构建高效特征提取模块,以提升训练效率和分割精度。【结果】试验结果表明,FDK-SIRT算法的结构相似性指数(structure similarity index measure,SSIM)较SIRT、SART(simultaneous algebraic reconstruction technique,联合代数重建技术)和FDK算法分别提高9.28%、8.25%和18.06%,虽然比MedNeRF(medical neural radiance fields,医学神经辐射场)算法低0.92%,但重建时间大幅减少。ASPP-U-KAN模型在榴莲果肉分割任务中的交并比(intersection over union,IoU)达到95.1%,且训练时间缩至3320 s。【结论】本研究提出的算法能有效实现榴莲内部结构的高质量三维重建及精确、高效分割,从而为榴莲内部缺陷无损检测与品质评估提供了可行的技术方案。 展开更多
关键词 榴莲内部结构 X-ray图像 三维重建 图像分割 FDK算法 同步迭代重建技术 KAN网络
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基于集群并行及指令优化的FDK重建算法 认领 引用 被引量：1
10
作者 邹永宁 刘宝东 《计算机工程》 CAS 北大核心 2009年第8期10-12,共3页
为提高锥束CT的FDK重建算法在重建高分辨率的图像时的速度,分析2种并行策略及其对应的通信时耗,研究集群并行与SSE指令优化计算相结合的FDK算法,在8个节点的集群系统上进行实现。实验结果表明,采用集群并行加指令优化的方式,可将分辨率... 为提高锥束CT的FDK重建算法在重建高分辨率的图像时的速度,分析2种并行策略及其对应的通信时耗,研究集群并行与SSE指令优化计算相结合的FDK算法,在8个节点的集群系统上进行实现。实验结果表明,采用集群并行加指令优化的方式,可将分辨率为2563的图像的重建速度提高到原来的29倍。 展开更多
关键词 计算机断层成像 FDK算法 并行计算 集群 指令优化
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三维锥形束CT成像FDK重建算法发展综述 认领 引用 被引量：36
11
作者 张剑 陈志强 《中国体视学与图像分析》 2005年第2期116-121,共6页
在各种三维锥束重建算法中,近似算法由于数学形式上简单,实现起来容易,而且在锥角比较小的情况下,能够取得较好的重建效果,所以在实际中有着广泛的应用。在各种基于滤波反投影的近似算法中,FDK类型的算法一直是实际应用中的主流。鉴于FD... 在各种三维锥束重建算法中,近似算法由于数学形式上简单,实现起来容易,而且在锥角比较小的情况下,能够取得较好的重建效果,所以在实际中有着广泛的应用。在各种基于滤波反投影的近似算法中,FDK类型的算法一直是实际应用中的主流。鉴于FDK方法巨大的实用价值,本文对它的历史和目前的发展,包括标准FDK、推广到任意轨道的G-FDK、以及着眼于提高重建速度或重建精度的其它FDK衍生算法等作了一个回顾和总结,并对实际应用中FDK存在的问题作了进一步的讨论分析,最后对FDK算法理论的发展进行了展望。 展开更多
关键词 锥束CT 近似算法 FDK 衍生算法
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快中子层析成像与锥束几何三维重建算法研究 认领 引用
12
作者 邢胜玉 卢棚 +3 位作者 刘源煜 李佳 梁立振 洪兵 《哈尔滨商业大学学报（自然科学版）》 CAS 2026年第1期51-58,共8页
中子层析成像利用中子透射物体的特征,根据中子透射强度信息进行图像重建,分析内部结构.聚焦三维锥束几何的中子层析图像进行图像重建,通过粒子输运程序模拟得到快中子透射数据,利用滤波反投影算法(FDK)、同步代数重建(SART)、有序子集... 中子层析成像利用中子透射物体的特征,根据中子透射强度信息进行图像重建,分析内部结构.聚焦三维锥束几何的中子层析图像进行图像重建,通过粒子输运程序模拟得到快中子透射数据,利用滤波反投影算法(FDK)、同步代数重建(SART)、有序子集同步代数重建(OSSART)、同步迭代重建(SIRT)、最小二乘QR分解(LSQR)算法进行图像重建,使用结构相似性指数(SSIM)等指标,比较分析了各类算法在不同投影角度数量的图像重建效果.结果表明,在不同投影图片数量条件下,FDK算法重建效率显著优于迭代算法;在稀疏投影场景中,SIRT算法的综合表现相对较好.研究为后续快中子三维重建算法优化奠定基础. 展开更多
关键词 快中子 锥束几何 迭代算法 三维重建 FDK
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基于变螺距螺旋FDK重建算法的研究 认领 引用 被引量：1
13
作者 蔚慧甜 杨海 +1 位作者 薛迎 王慧敏 《电子测试》 2011年第7期8-10,15,共3页
目前广泛应用的锥束螺旋CT主要采用螺旋FDK算法进行图像重建,但为了使算法能更应用于实际,许多学者对标准的螺旋轨迹进行了拓展。本文主要研究了变螺距螺旋扫描轨迹。变螺距螺旋扫描可以提高扫描速度,有更高的时间、空间分辨率。本文详... 目前广泛应用的锥束螺旋CT主要采用螺旋FDK算法进行图像重建,但为了使算法能更应用于实际,许多学者对标准的螺旋轨迹进行了拓展。本文主要研究了变螺距螺旋扫描轨迹。变螺距螺旋扫描可以提高扫描速度,有更高的时间、空间分辨率。本文详细介绍了变螺距螺旋扫描轨迹,给出了具体的变螺距螺旋扫描轨迹方程。针对图像重建,本文主要从FDK重建算法出发,具体给出了半扫描和全扫描FDK重建公式。仿真结果表明,半扫描FDK重建图像优于全扫描FDK重建,而且半扫描FDK重建的重建时间比全扫描FDK的重建时间更短。 展开更多
关键词 变螺距螺旋扫描 FDK重建算法 滤波反投影
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基于CUDA架构的FDK算法的研究 认领 引用
14
作者 骆岩红 王建华 《工业仪表与自动化装置》 2015年第6期3-7,共5页
该文研究了一种利用GPU并行架构的CUDA来完成FDK三维图像重建算法的加速。分析了FDK三维图像重建算法的可并行性特点,设计了适合CUDA的并行方法,分别在算法加权、滤波和反投影3个阶段,实现FDK的加速。经过实验验证,该文提出的方法与算法... 该文研究了一种利用GPU并行架构的CUDA来完成FDK三维图像重建算法的加速。分析了FDK三维图像重建算法的可并行性特点,设计了适合CUDA的并行方法,分别在算法加权、滤波和反投影3个阶段,实现FDK的加速。经过实验验证,该文提出的方法与算法与CPU单独实现图像重建相比,不仅获得了150倍以上的加速效果,并且两种方式完成的重建图像,质量接近,平均误差小于10-4。由此可得出结论,利用GPU的三维锥束CT图像重建能够得到较满意的结果。 展开更多
关键词 三维锥束CT FDK算法 图像处理器 CUDA
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探测器倾斜的锥束FDK修正重建算法 认领 引用
15
作者 王丽芳 《计算机工程与应用》 CSCD 2012年第9期208-210,241,共3页
在锥束工业CT系统中,通常要求射线源焦点、物体旋转中心、平板探测器中心三点在一条直线上,与平板探测器垂直。由于机械的定位误差,探测器定位后会出现一定角度的倾斜现象,如果直接利用平板探测器倾斜后采集的投影数据进行重建,重建结... 在锥束工业CT系统中,通常要求射线源焦点、物体旋转中心、平板探测器中心三点在一条直线上,与平板探测器垂直。由于机械的定位误差,探测器定位后会出现一定角度的倾斜现象,如果直接利用平板探测器倾斜后采集的投影数据进行重建,重建结果将会出现偏离,产生伪影。针对该问题,利用系统标定的方法测得探测器倾斜角度,利用机械校正对其进行粗调,利用提出的基于探测器倾斜的FDK修正算法进行微调,经过两次校正可以有效抑制由于平板探测器倾斜造成的伪影,通过实验验证了该方法的可行性。 展开更多
关键词 锥束CT FDK重建算法 探测器
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新型混合滤波器在FDK算法中的应用 认领 引用 被引量：2
16
作者 胡永梅 全红 +3 位作者 徐利明 庞皓文 门阔 袁珂 《中国医学影像技术》 CSCD 北大核心 2011年第2期397-400,共4页
目的探讨新型混合滤波器在锥束CT图像重建FDK算法中的应用价值。方法对使用锥束CT图像质量检测模体CatPhan 500获得的投影数据进行FDK算法重建,重建过程中分别应用由R-L滤波器和S-L滤波器组成的传统混合滤波器及R-L滤波器和NEW滤波器组... 目的探讨新型混合滤波器在锥束CT图像重建FDK算法中的应用价值。方法对使用锥束CT图像质量检测模体CatPhan 500获得的投影数据进行FDK算法重建,重建过程中分别应用由R-L滤波器和S-L滤波器组成的传统混合滤波器及R-L滤波器和NEW滤波器组成的新型混合滤波器,比较两种混合滤波器重建图像的质量。结果与传统混合滤波器相比,新型混合滤波器重建图像的对比噪声比及空间均匀性有所提高,且图像噪声有所降低;而两种混合滤波器重建图像的空间分辨率无明显差别。结论 FDK算法中新型混合滤波器在重建图像空间分辨率无明显下降的情况下,提高了对比噪声比及空间均匀性,降低了图像噪声,因此新型混合滤波器的重建效果优于传统混合滤波器。 展开更多
关键词 FDK算法 混合滤波器 图像质量
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锥束CT的改进FDK算法及加速实现 认领 引用 被引量：1
17
作者 徐月晋 陈梓嘉 +1 位作者 骆毅斌 胡洁 《核电子学与探测技术》 CAS 北大核心 2015年第11期1124-1127,共4页
锥束CT成像中,FDK重建算法得到广泛应用。提出一种可以扩大锥束CT旋转轴方向重建体积的FDK方法。在反投影步骤中,对重建物体的每个体素点被反投影的总次数进行计算,之后进行权重计算,最终得到三维重建图像。同时,采用CUDA技术,利用GPU... 锥束CT成像中,FDK重建算法得到广泛应用。提出一种可以扩大锥束CT旋转轴方向重建体积的FDK方法。在反投影步骤中,对重建物体的每个体素点被反投影的总次数进行计算,之后进行权重计算,最终得到三维重建图像。同时,采用CUDA技术,利用GPU对改进的FDK算法进行并行计算加速实现,提高重建效率。实验结果表明,改进的FDK算法可以增大重建体积,重建更多物体信息,采用CUDA技术后,速度大幅度提升。 展开更多
关键词 锥束 断层成像 FDK算法 图形处理器 加速实现
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一种改进的螺旋锥束FDK算法 认领 引用
18
作者 惠苗 《三明学院学报》 2010年第4期335-337,349,共3页
针对螺旋锥束CT的图像重建算法,提出一种改进FDK算法,和标准的FDK算法相比,它把冗余权放在滤波后处理,减少了计算工作量。
关键词 螺旋锥束CT FDK算法 图像重建
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锥束CT重建FDK算法的两级并行计算研究 认领 引用 被引量：1
19
作者 江鹏 陈志强 邢宇翔 《核电子学与探测技术》 EI CAS 北大核心 2006年第1期87-90,共4页
三维锥束CT图像的FDK算法重建由于运算量大,在重建高分辨率的图像时,重建所需时间通常难以满足实际应用的需求,集群并行计算是解决上述问题的常用方法之一。在一个SM P集群系统上,采用M P I和P threads两种模型相结合的方法,通过节点之... 三维锥束CT图像的FDK算法重建由于运算量大,在重建高分辨率的图像时,重建所需时间通常难以满足实际应用的需求,集群并行计算是解决上述问题的常用方法之一。在一个SM P集群系统上,采用M P I和P threads两种模型相结合的方法,通过节点之间的消息传递和节点内部的共享内存,实现了FDK算法的两级并行。 展开更多
关键词 图像重建 FDK算法 MPI Pthreads 并行计算
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锥束CT的FDK算法与CUDA实现 认领 引用 被引量：3
20
作者 邓甜 邓倩妮 《微型电脑应用》 2011年第6期46-50,3,共5页
计算机层析成像技术,在医学和工业等诸多领域中有着广泛应用。在三维锥束CT图像重建算法中,基于圆形轨道和二维平板探测器的FDK算法最为著名。传统CPU上实现的FDK算法,计算复杂性主要集中在所谓的反投影阶段,占据了整个重建时间的99%。... 计算机层析成像技术,在医学和工业等诸多领域中有着广泛应用。在三维锥束CT图像重建算法中,基于圆形轨道和二维平板探测器的FDK算法最为著名。传统CPU上实现的FDK算法,计算复杂性主要集中在所谓的反投影阶段,占据了整个重建时间的99%。给出了基于CUDA统一计算架构的FDK算法的GPU实现,对于整个重建过程获得了超过百倍的加速。 展开更多
关键词 计算机层析成像 FDK算法 统一计算设备架构
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