基于Hadoop和CUDA的光线投射可视化多用户交互处理方法研究

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随着虚拟现实技术以及医疗设备的快速发展，三维医学可视化体绘制技术虽已广泛应用于医学辅助诊断、辅助治疗、美容整形、手术路径规划、医疗培训等领域，但超大规模数据成为实时体绘制发展的瓶颈。
　　近年来，随着图形处理器(GPU)的高速发展，GPU的处理能力已大大超越CPU。同时，云计算中Hadoop集群以其低成本高性能的特点越发成为实现实时体绘制性的可行途径。
　　针对光线投射算法在处理大量切片数据时计算量大、绘制速度慢以及单一硬件使用提升绘制速度有局限的问题，本文基于Hadoop MapReduce分布式计算集群和NVIDIA CUDA通用计算架构的优势，提出了一种基于Hadoop和CUDA的光线投射快速处理方法，使用Hadoop和CUDA对大规模数据进行并行计算处理，提升三维重建的速度。用户本地通过CUDA使用中心差分法对各数据点梯度值进行并行计算处理，Hadoop集群中进行数据重采样和光线合成的分布式计算处理。同时，针对多用户的交互环境，设计了一种避免重复计算的方法，该方法可以减少重复计算耗时和避免系统资源的浪费，进一步提升绘制效率。避免重复计算的设计有两个阶段：第一个阶段是在用户读取切片数据前，先向集群查询是否有完全重复结果，第二个阶段是在本地数据传至集群后，在集群中查询比对是否有避免重复计算数据。经实验证明，本方法对光线投射算法在三维重建的速度上有显著提升。

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作者
于佳玮;
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作者单位

山东科技大学;

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授予单位山东科技大学;
学科软件工程
授予学位硕士
导师姓名彭延军;
年度 2017
页码
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原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 TP391.41;
关键词
并行处理; 光线投射; 可视化技术; 虚拟现实; 图形处理器;

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