Введение
CLASS 1. Введение CLASS 1
1.1. Рентгеновская компьютерная томография 1
1.2. Исследования в области быстрых вычислений для КТ 2
1.3. Научная новизна 4
1.4. Структура диссертации 5
2. Компьютерная томография 7
2.1. Введение и базовые определения 7
2.2. Преобразование Радона 11
2.3. Центральная проекционная теорема 13
2.4. Обратное преобразование Радона 15
2.5. Аналитические методы реконструкции 16
2.5.1. Методы реконструкции на базе преобразования Фурье . 16
2.5.2. Метод обратного проецирования с фильтрацией 18
2.6. Итерационные методы реконструкции 22
2.7. Сравнение различных методов 22
2.8. Детальное описание метода обратного проецирования с фильтрацией 24
2.8.1. Дискретные переменные и функции 24
2.8.2. Фильтрация 26
2.8.3. Алгоритм реконструкции Фельдкампа 29
2.8.4. Дискретный алгоритм обратного проецирования с фильтрацией 33
2.9. Выводы 35
3. Быстрая реконструкция на практике 37
3.1. Цилиндрический алгоритм 38
3.1.1. Система координат реконструкции 40
3.1.2. Распределение вокселей 41
3.1.3. Вращение цилиндрической сетки 45
3.1.4. Важные параметры эксперимента 46
3.1.5. Таблица объема 48
3.1.6. Таблица отфильтрованных проекций 49
3.1.7. Таблица геометрии 50
3.1.8. Таблица весовых коэффициентов 56
3.1.9. Модифицированный алгоритм 58
3.1.10. Анализ цилиндрического алгоритма 61
3.2. Реконструкция с применением параллельных вычислений . 62
3.2.1. Обзор исследований 63
3.2.2. Требования к проектированию системы 65
3.2.3. Аппаратная архитектура 66
3.3. Выводы 67
4. Формальное описание реконструкции 68
4.1. Последовательное обратное проецирование 69
4.1.1. Модули памяти последовательного обратного проецирования 69
4.1.2. Процесс последовательного обратного проецирования . 70
4.2. Параллельное обратное проецирование 72
4.2.1. Выбор метода параллельной обработки 72
4.2.2. Модули памяти параллельного обратного проецирования 74
4.2.3. Процесс параллельного обратного проецирования . 75
4.2.4. Корректность схемы параллельного обратного проецирования 78
4.3. Конвейеризированное параллельное обратное проецирование . 79
4.3.1. Модули памяти конвейеризированного параллельного обратного проецирования 79
4.3.2. Процесс конвейеризированного параллельного обратного проецирования 81
4.3.3. Корректность схемы конвейеризированного параллельного обратного проецирования 83
4.4. Конвейеризированная реконструкция плоскости 85
4.4.1. Вычисления геометрии 85
4.4.2. Планирование процесса реконструкции 86
4.5. Реконструкция объема 88
4.5.1. Проекция одной плоскости 89
4.5.2. Модуль памяти отфильтрованных проекций 91
4.5.3. Фильтрация проекционных данных 92
4.5.4. Процесс конвейеризированной реконструкции 95
4.5.5. Анализ производительности 97
4.6. Выводы 98
5. Аппаратная архитектура 99
5.1. Основные обозначения 99
5.2. Обзор аппаратной архитектуры 102
5.2.1. Структура 103
5.2.2. Требования архитектуры 103
5.2.3. Процесс реконструкции 108
5.3. Устройство управления 109
5.3.1. Окружение CCenv 112
5.3.2. Окружение FCCenv 114
5.3.3. Окружение PECenv 118
5.4. Подсистема памяти 119
5.4.1. Выбор типа памяти 119
5.4.2. Структура внешней памяти 120
5.5. Устройство фильтрации проекций 123
5.5.1. Окружение FDenv 126
5.5.2. Окружение FLTenv 128
5.6. Устройство вычисления геометрии 130
5.6.1. Вычисления геометрии 130
5.6.2. Переменные и константы 133
5.6.3. Обзор архитектуры 134
5.6.4. Окружение управления INSCenv 137
5.6.5. Окружение TSCenv 140
5.6.6. Вычисление «Общего элемента» 140
5.6.7. Окружение WCOEenv 143
5.6.8. Окружение ZCenv 144
5.6.9. Вычисление адресов пересечений 145
5.7. Устройство управления данными 148
5.7.1. Окружение DFCenv 152
5.7.2. Окружение GMenv 156
5.7.3. Двойная структура памяти 159
5.7.4. Окружение Alenv 160
5.7.5. Окружение DSenv 161
5.7.6. Интерфейс SDRAM 162
5.7.7. Окружение IFCont 163
5.7.8. Окружение RFRenv 166
5.7.9. Доступ к памяти 167
5.8. Устройство параллельного обратного проецирования 168
5.8.1. Процессорные элементы 171
5.8.2. Окружение ADDenv 175
5.8.3. Окружение RAenv 178
5.8.4. Окружение AVMenv 178
5.9. Выводы 181
6. Оценка аппаратной архитектуры 182
6.1. Параметры системы 182
6.2. Вычисления геометрии 185
6.2.1. Метрики и параметры 185
6.2.2. Выбор коэффициентов 185
6.3. Реконструкция изображения фантома 189
6.4. Производительность системы 192
6.4.1. Параметры объема 192
6.4.2. Скорость реконструкции 196
6.4.3. Пропускная способность 200
6.4.4. Масштабируемость 202
6.5. Реализация дизайна 203
6.6. Моделирование 206
6.7. Выводы 208
7. Заключение 209 Приложения 213
А. Дельта функция 213
Б. Доказательство центральной проекционной теоремы 214
8. Обзор технологии SDRAM 216
Список литературы 219
