题目：基于GPU的工业CT图像实时 三维可视化系统的设计与实现

随着工业CT系统扫描速度的提高，CT重建及绘制速度成为实际生产中的效率瓶颈。尽管各类精确CT重建和可视化算法己为高质量工业CT图像实时可视化方法的发展铺平了道路，然而若非借助价格昂贵的专业图形显卡或图形工作站，现有加速方法难以满足其实时可视化的需求，这极大地限制了工业CT可视化技术的应用。因此，在保证质量的前提下，研究普通PC平台下工业CT图像可视化加速方法具有重要的意义。本文分别从数据重建、图像预处理及体绘制等工业CT可视化的关键步骤入手，对扇束FBP重建算法进行了优化，提出了减少体绘制数据量的解决方案，开发了基于VTK和GPU的光线投射算法，实现了工业CT图像的实时三维可视化。本文开展的主要研究工作与取得的进展如下：(1) 研究并实现了基于GPU和八对称的高速CT重建技术。采用 GPU完成了扇束FBP重建算法的并行加速，并通过对算法对称性分析，实现了基于GPU的八对称速度优化，使重建速度得到二十倍以上提高，为工业CT图像实时可视化奠定了基础。(2) 研究并实现了基于GPU和VTK的工业CT图像实时体绘制。分析了直接体绘制的理论基础，研究了体绘制算法中的光线投射算法及其基于GPU的加速方法，利用VTK实现了基于GPU的光线投射算法，使渲染速度得到三十倍以上的提升，达到30帧/秒以上，可满足1G以内工业CT体数据的实时可视化需求。(3) 设计开发了工业CT图像实时可视化软件系统3DView。该系统基于上述研究成果，在Windons32位操作系统下采用Visual Studio2010集成编译环境编制，支持多种格式图像数据的输入、输出、三维实时可视化、各正交切面交互显示及基本的三维交互操作等功能，人机交互接口丰富。本论文研究结果对工业CT系统的开发具有重要价值，应用前景广阔。