医学影像非刚性配准的并行加速及优化.pdfVIP

计算机辅助设计与图形学学报 Vo l. 24 No.4 第 24 卷第 4 期 2012 年 4 月 Journal of Computer-Aided Design . Computer Graphics Apr. 2012 医学影像非刚性配准的并行加速及优化 用志勇1·ZJ\ 辞维琴1 川，张 涛3〉，剧多杰3) 1)(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所航空测量与成像技术研究部 长春 130033) 2) (中国科学院研究生院北京 100049) 3)(中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医学影像室 苏州 215163) (zhouzhiyong1638@163. com) 摘 要2 三次 B 样条函数拟合小形变需要大量控制点，且非刚性配准的迭代算法和归一化五信息计算量巨大，使得 非刚性配准缓慢.为了提高配准速度，提出基于 B 样条踊数的二级并行算法，其中对归一化互信息使用数据并行算 法g 对梯度下降流使用任务并行算法，并将数据并行算法嵌入到任务并行算法中.为减少计算量，提出图像多层次局 部情提取自由形变场活动控制点的算法，使活动控制点仅分布于待配准的目标之上，并使用 B 样条系数的快速算法 进一步减少计算量e 对由于控制点分布优化造成的各线程块并行计算量不平衡的问题，使用类似于 Greedy 算法的计 算平衡算法使各线程块的计算量均衡.实验结果表明，使用 B 样条系数快速算法可以减少约 50% 的 B 样条系数计算 量;与串行算法相比，使用二级并行算法以及控制点分布优化算法可以达到 60-80 倍的加速效果p 比现有的数据并 行配准算法可提速约 6 倍. 关键词z 并行算法:归一化互信息;梯度下降流F 局部销 中图法分类号2 丁P394. 1 A Parallel Algorithm for Non-rigid Image Registration 3 1 2 1 2 ) Zhou Zhiyong • .ω ， Xue Weiqin • • 剖， Zhang Tao幻， and Kuai Duojie J) (Avigation Meterage and lmaging Department , Changchun lnstitute 0/ Optics , Fine Mechanics and Physics , Chinese Academy 0/ Sciences , Changchun 130033) 2) (Graduate University 0/ Chinese Academy 0/ Sciences , Beijing 100049) 3) (Medical lmaging Department , Suzhou lnstitute 0/ Biomedical Engineering and Technology , Chinese Academy 0/ Sciences , Suzhou 215163) Abstract: The non-rigid registration is slow due to large number of control points and the high cost of iterative strategy and the normalized mutual information (NMD. A parallel algorithm with a B-spline coefficient optimization is proposed to accelerate such registration. In this approach , the data parallel algorith