然而采用软件的DRR在加速体绘制技术的渲染速度上不够理想，但是这一问题随着可编程图形硬件出现后，得到了一定程度的改善，人们开始研究利用现有的可编程图形硬件对体数据直接进行绘制。那么在可编程图形硬件处理速度越来越快的今天，利用GPU来实现数字重建放射影像就变得意义非凡。基于可编程图形硬件的光线投射算法是从每个像素出发，沿着固定方向发射的光线，这之间的计算是相对独立的，因为每条射线的计算方式都是相同的，所以并行性的程度很高，当随着数据场规模的不断增大，并行计算的特点会发挥的更加彻底，优势会在时间开销方面体现，大大的减少了计算时间。所以，未来主流的计算方式无疑是CPU和GPU协同处理，让CPU对逻辑性强的部分进行处理以及进行串行计算，让GPU负责高度线程化的并行处理工作，这样二者都可以发挥最大作用，最终达到节省计算时间的目的。

1.1.1研究目的与意义

本课题的目的是数字重建放射影像生成算法研究与实现。数字重建放射影像采用CT序列断层数据重建X光线放射产生的图像，是模拟X射线在数据场内穿透，最终实际成像的一个物理过程。CT检查在很多方面是显优于X光片的，尤其是在肿瘤的检查灵敏度和显示横断面方面，不仅能清晰的显示血管走向和血管病变的情况，而且能够清楚的像那些密度高的组织成像。而且，多排螺旋CT能进行三维成像，有助于立体显示组织和器官病变。基于CT具有的上述优点，利用CT序列断层数据集生成图像的数字重建放射影像技术，成为了放疗软件临床应用中的关键。

数字重建放射影像与医疗工作者的工作息息相关，因为数字重建放射影像显示效果不佳会干扰医生为病患制定放疗计划的精准度，所以为了达到临床应用的要求，需要数字重建放射影像将病人的身体真实情况快速准确的反映出来，同时满足动态性、交互性。同时，这也是可视化领域中，人们一直致力于解决的两个问题：三维绘制的实时性和显示结果的真实性。三维绘制的实时性指在数字重建放射影像的实际使用中，要求能够实时、多角度的生成图像。显示结果的真实性要求重建结果能够真实、客观地反映其解剖结果在三维空间上的特征与细节。为了生成高质量的数字重建放射影像，往往需要有较大数目的CT扫描图像数据，而对于大量数据的体绘制，计算速度是比较慢的，数字重建放射影像要求图像具有良好的交互性，能实时的生成不同角度和条件下的数字重建放射影像，因此，数字重建放射影像三维绘制的实时性，是研究的一个重要方向。

1.1.2  国内外研究现状

目前，数字重建放射影像算法，主要采用光线跟踪算法实现。崔智，张良震等人提出了基于光线跟踪的数字影像重建技术，实现数字重建放射影像的生成[2]。刘鹏，高军等人通过对光场重现理论进行延伸，用光线跟踪算法建立光场，重建DRR图像[3]。曲桂红，张大力等提出了采用三维Bresenham直线算法的光线跟踪算法[4]，无需解方程求交点，只包含加减运算，计算速度快，缩减了成像时间。陈为采用基于纹理映射的光线投射算法来加速生成数字重建放射影像[5]。朱奭，常晋义提出了基于CUDA架构的并行技术，进行数字化放射图像重建[6]。闫峰等人使用基于ITK开发包的纯软件方法进行数字重建放射影像算法生成[7]。Daniel Ruijters等提出利用高精度的Z-缓存为中间缓存实现GPU加速的数字重建放射影像生成方法[8]。John Amanatides等提出使用空间分区提高速度的三维像素遍历射线追踪算法[9]。

1.2 本章小结及论文结构 数字重建放射影像生成算法研究与实现(3):http://www.youerw.com/tongxin/lunwen_42747.html