Implementierung und Parallelisierung der Kegelstrahl-Computertomographie-Rückprojektion auf CPU und GPU
Bastian Weber
(Prof. Dr.-Ing. Volker Rodehorst, PD Dr. Andreas Jakoby)
Die Computertomographie (CT) basiert auf Röntgenstrahlen, die feste Materialien durchdringen können und dabei abgeschwächt werden. Diese Abschwächung kann von einem Detektor aufgefangen werden, so dass ein Bild der Abschwächungseigenschaften eines Objekts entsteht, die mit der Form und der Dichte seines Materials korrelieren. Die CT erfreut sich für viele Anwendungen in Technik und Wissenschaft zunehmender Beliebtheit. Der gängigste Kegelstrahl-CT-Rekonstruktionsalgorithmus für flache Detektoren ist der Feldkamp-Davis-Kress-Algorithmus (FDK). Die wenigen bekannten Open-Source-Implementierungen sind sehr langsam und nicht für den praktischen Einsatz geeignet. In dieser Masterarbeit stellen wir eine parallelisierte, schnelle und erweiterbare Open-Source-Implementierung des FDK-Algorithmus mit C++ und CUDA vor, die sowohl auf der CPU als auch auf einer oder mehreren GPUs laufen kann. Wir beschreiben den volumetrischen 3D-Rekonstruktionsalgorithmus, erörtern aufkommende Fragen und Herausforderungen, denen wir uns stellen mussten, und bewerten die Ergebnisse im Hinblick auf Leistung und Qualität.