Akcelerace fotoakustického snímkování
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
F
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Hlavním cílem této práce je navrhnout novu metodu rekonstrukce obrazu z dat fotoakustického snímkování. Fotoakustické snímkování je velmi populární neinvazivní metoda snímkování založená na detekování ultrazvukových vln vyvolaných laserovým paprskem. Proces snímkování generuje velké množství dat, a kvůli tomu je proces rekonstrukce obrazu velmi časově náročný. Táto práce demonstruje proces rekonstrukce obrazu pomocí zpětné projekce, algoritmu který je dostatečně jednoduchý na přizpůsobení moderním architekturám procesorů umožňující různé způsoby optimalizovaného výpočtu. Dvě různé variantu algoritmu byly navrženy: z pohledu pixelu a z pohledu senzoru, který detekuje ultrazvukové vlny. Obě varianty byly implementovány třemi různými způsoby: pomocí vektorového paralelismu, vláknového paralelismu a paralelismu na grafické karetě (GPU). Všechny 3 implementace obou variant algoritmu byly testovány a výsledky byly srovnány s výsledkem rekonstrukce algoritmu reverzního času, přesnějšího ale mnohokrát pomalejšího algoritmu. Výsledky ukázaly, že GPU paralelismus nabízí nejrychlejší výpočet, cca. 200 krát rychlejší než u algoritmu reverzního času, a proto se dá použit i v aplikacích pracující v reálném čase.
The goal of this thesis is to provide a new method of image reconstruction out of data generated using Photo-Acoustic imaging. Photo-Acoustic imaging is a very popular biomedical in-vivo imaging modality based on the non-invasive laser-induced generation of ultrasound waves recorded by the acoustic sensors, during which very large amounts of data are generated. The amount of data makes the image reconstruction process very time-consuming. This thesis demonstrates image reconstruction using Back-Projection, an algorithm that is simple enough to be optimized for execution on modern accelerated processor architectures. Two versions of this algorithm are designed: from the perspective of the pixel and from the perspective of the sensor. Both versions are implemented using 3 different execution acceleration methods: vector-level parallelism, thread-level parallelism, and parallelism on the Graphical Processing Unit (GPU). All 3 implementations of both algorithm versions are tested and their results are compared to the much slower but more accurate Time-Reversal reconstruction method. The results have shown that the GPU parallelism implementation offers the fastest execution, which is faster more than 200 times on average compared to the Time-Reversal method. This possibly makes it suitable even for real-time applications.
The goal of this thesis is to provide a new method of image reconstruction out of data generated using Photo-Acoustic imaging. Photo-Acoustic imaging is a very popular biomedical in-vivo imaging modality based on the non-invasive laser-induced generation of ultrasound waves recorded by the acoustic sensors, during which very large amounts of data are generated. The amount of data makes the image reconstruction process very time-consuming. This thesis demonstrates image reconstruction using Back-Projection, an algorithm that is simple enough to be optimized for execution on modern accelerated processor architectures. Two versions of this algorithm are designed: from the perspective of the pixel and from the perspective of the sensor. Both versions are implemented using 3 different execution acceleration methods: vector-level parallelism, thread-level parallelism, and parallelism on the Graphical Processing Unit (GPU). All 3 implementations of both algorithm versions are tested and their results are compared to the much slower but more accurate Time-Reversal reconstruction method. The results have shown that the GPU parallelism implementation offers the fastest execution, which is faster more than 200 times on average compared to the Time-Reversal method. This possibly makes it suitable even for real-time applications.
Description
Citation
NEDELJKOVIĆ, S. Akcelerace fotoakustického snímkování [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Bezpečnost informačních technologií
Comittee
prof. Ing. Martin Drahanský, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Martin Čadík, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Ondřej Lengál, Ph.D. (člen)
Mgr. Kamil Malinka, Ph.D. (člen)
Ing. Libor Polčák, Ph.D. (člen)
Ing. Vladimír Veselý, Ph.D. (člen)
Date of acceptance
2020-07-16
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Oponent hodnotil práci stupněm 4F, protože práce je podle jeho názoru nedokončená. Student nedokázal vyvrátit výtky oponenta. Komise shledala nedostatky práce natolik závažné, že se práci rozhodla hodnotit jako nevyhovující. Otázky u obhajoby: - Which version of the proposed back-projection approaches has been used for the testing and what hardware was used for the testing? - Images in the technical report are reconstructed using a grid of a size of 1024^2 grid points. What are the memory requirements for such reconstruction? Can you approximate the requirements for a 3D version of the used algorithm with a similar spatial resolution (1024^3)?
Result of defence
práce nebyla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení