基于GPU编程的三维超声显示系统

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在现代医学影像学中,超声成像、CT和磁共振都是重要的医学成像方式。由于CT和MRI的数据是直接在三维笛卡尔坐标系当中获得的,因此能相对容易的进行体渲染。并且由于CT和MRI的实时性要求较低,可以用更精密和耗时的方法对其重建、显示,而对三维超声进行体渲染就要困难得多。首先,由于三维超声设备采集的数据在空间形态上依赖于其探头的扫描形式,难以将直接采用到的数据用通用的方法进行可视化。其次,三维超声系统的成像对实时性要求相对较高,不允许采用精确费时的插值算法。在一般的医学三维显示系统当中,常用的处理方法是经过前端的数据采样和三维重建然后将重建好的长方形三维数据体交由后端的显示系统进行体渲染。前端的数据重建过程需要耗费大量的时间对采样数据遍历插值,并且重建后的数据量远远大于采样的数据量,会加大后端三维显示的负担。本文提出的基于GPU编程系统显示方案针对超声采样数据的特点,将前端的重建处理由纹理映射和GPU可编程管线技术在后端的三维显示过程中完成。新的系统流程减少了载入显示系统的数据量并且将CPU的串行处理由GPU的并行处理代替,提高了系统效率。鉴于三维超声中获得的体数据的多样性,在提出新的系统流程的同时,本文针对常见的三维超声数据格式给出了较为全面的实现算法和代码,可作为构建三维超声显示系统或其他医学三维医学图像系统的参考。
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