文档介绍：2013年5月重庆师范大学学报(自然科学版) May2013
第30卷第3期 JournalofChongqingNormalUniversity(NaturalScience)
DOI:
Fermi平台下的医学超声实时扫描转换并行算法
何兴无1,2,张霞2
(,成都611130;,成都611130)
摘要:在超声成像系统中扫描转换是让超声图像较好地在屏幕上进行显示所必须的处理步骤。由于这一处理步骤中存在
运算复杂的插值运算,特别是在横向使用的三次方插值,使其成为临床实时成像系统中提供帧速率的一大性能提升瓶颈,
为此本文研究并提出了一种基于新兴的高性能并行计算平台Fermi架构GPU(Graphicsprocessingunit)的并行处理算
法,该算法基于GPU并行处理平台,主要包括初始化阶段、图像插值以及图像显示这3个处理环节。该算法不仅保持了
与现有计算平台系统的计算精度,而且显著地提高了这一处理环节的计算速度。数据测试结果显示,采用Fermi架构的
GPU处理在得到与基于CPU的实现完全一致的扫描转换效果的同时,取得了较大的加速效果。对于3121×936的图像
数据能够达到1558fps的帧率,速度提高了大约664倍。
关键词:高性能并行计算;扫描转换;Fermi;图像并行处理算法
中图分类号: 文献标志码:A 文章编号:16726693(2013)03009405
近年来,随着计算机技术的高速发展以及现代先高。因此,本文通过研究新近出现的具有通用计算能
进的医学影像检测技术的出现和图像工程领域应用的力的Fermi架构GPU并行处理平台,提出了一种利
不断延伸,医学超声诊断技术因为其使用简单方便、对用GPU通用计算能力的超声系统实时扫描转换并行
人体无侵害性、实时性、廉价性等特点和优势,在现在算法。
的医学诊断学中有着难以取代的作用[1]。在医学数字随着多核时代的到来,并行处理技术是解决实时
彩超系统上,实时扫描转换是一种让超声图像可视化系统计算需求问题的最有效途径之一。与多核CPU
的关键技术,也是任何一个超声成像系统必须拥有的相比,近年来出现的具有通用计算能力的GPU,特别
处理模块。因为要将超声图像在显示屏上进行正常显是英伟达公司新近设计完成的Fermi架构GPU,在通
示,就需要将数据从极坐标系转换到标准显示设备的用计算方面,表现出更为明显的优势。在保持图形处
笛卡尔坐标系。这个坐标转换需要通过求反正切来决理性能的前提下,Fermi架构将通用计算技术提升到
定扫描角度和计算平方根得到沿半径方向的像素的位前所未有的高度。与传统的处理器不同的是,在硬件
置[2]。虽然在现在的实时系统中已经有相关应用,但架构方面GPU上多数的晶体管被用来设计为计算单
这个模块的这些核心运算对于超声这种高实时性系统元,而用于指令流的控制单元较少。
来讲,仍然希望使用廉价的硬件得到更高的性能。同的设备都是采用Fermi并行处理架构的GPU,它主要
时扫描转换模块又是超声成像系统所有功能模式必须在GP