Implementazione CUDA dell’algoritmo FDK per la ricostruzione tomografica

La Tomografia è la tecnica di elaborazione delle immagini per la visione di sezioni trasversali di corpi e oggetti e si realizza acquisendo proiezioni da diverse angolazioni tramite raggi X e ricostruendo l’interno del volume per retroproiezione, ovvero risolvendo il problema inverso della proiezione. I problemi di ricostruzione sono noti essere computazionalmente molto pesanti e per questo motivo è fondamentale sfruttare i computer, e in particolare le tecniche di High Performance Computing, per consentire una ricostruzione delle immagini precisa e in tempi ridotti compatibili con il mondo ospedaliero. Avendo già a disposizione un proiettore “ray-driven, cone-beam” efficiente, questa tesi di laurea si propone di implementare un retroproiettore rapido e dello stesso tipo, sfruttando CUDA come API per calcolo parallelo su GPU. Le retroproiezioni sono note generare immagini poco chiare e sfocate; perciò, ci siamo posti anche l’obiettivo di implementare i filtri dell’algoritmo di Feldkamp-Davis-Kress (FDK) per consentire una ricostruzione più nitida e fedele del volume. La tesi introduce la Tomografia Computerizzata, l’High Performance Computing e CUDA come interfaccia di programmazione delle GPGPU. Ne segue uno studio più approfondito del caso di studio, delle tecniche di imaging adottate e dell’algoritmo FDK. Successivamente verrà descritta la nostra implementazione dell’algoritmo, le tecniche di programmazione parallela adottate per e, per concludere, verranno analizzati i risultati ottenuti e le prestazioni del programma.