Ottimizzazione delle prestazioni di una applicazione CUDA per la ricostruzione 3D

I risultati ricavati in questa tesi sono stati ottenuti in collaborazione con IMS Giotto, un’azienda di Sasso Marconi (BO) che produce apparecchiature mediche, tra cui macchine che effettuano la tomosintesi del seno. La tomosintesi è un esame che permette una tomografia (ovvero uno studio stratigrafico) della mammella, effettuando una serie di radiografie a bassa intensità da angolature differenti. La tomosintesi del seno è un esame radiologico che permette l’individuazione anche di piccoli tumori del seno del paziente, catturando varie radiografie da angolazioni diverse. Queste immagini create dalla macchina vengono catturate da un detector e ricostruite via software in una singola immagine 3D del seno del paziente. Questo permette una diagnosi molto più accurata per il medico, che ha a disposizione una immagine 3D molto più dettagliata rispetto ad una mammografia convenzionale, che genera un’immagine 2D in cui tutti i tessuti vengono sovrapposti. Il lavoro descritto in questa tesi riguarda l’analisi e l’ottimizzazione del software proprietario di IMS Giotto che si occupa della proiezione e retroproiezione, generando un’unica immagine 3D del seno. Visto che queste operazioni sono molto complesse e costose in termini di tempo, vengono parallelizzate con l’utilizzo di CUDA-C. CUDA-C è un’estensione del linguaggio C che permette di eseguire sezioni di codice su GPU NVIDIA, che grazie all’elevato numero di core permette alla ricostruzione di avvenire molto più velocemente rispetto ad una esecuzione in CPU pura. Il software è stato adattato per funzionare da Windows a Linux e sono stati effettuati test di profiling con il profiler nvprof. I risultati dei test hanno indicato la funzione che compie la retroproiezione come funzione che più impatta il tempo totale di ricostruzione. Effettuando ulteriori test sulla retroproiezione, non è stato trovato spazio di miglioramento possibile sulle prestazioni attuali.