Rychlá rekonstrukce obrazu tkání s využítím grafické karty
Loading...
Date
Authors
Kadlubiak, Kristián
ORCID
Advisor
Referee
Mark
C
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií
Abstract
Fotoakustická spektroskopie je jedna z nejmodernějších zobrazovacích metod a nachází uplatnění ve vědních oborech jako je medicína, biochemie, materiálová technologie a mnoho dalších. Díky svým vlastnostem je fotoakustická spektroskopie velmi vhodná specificky pro medicínské účely. Tato metoda je neinvazivní a zároveň zaručuje vysokou přesnost zobrazení. Za vysokou přesnost metoda vděčí pokročilým, časově náročným výpočtům, mezi které patří operace jako FFT a trilineární interpolace. Tato bakalářská práce se zabývá akcelerací daných metod na grafické kartě. Naše implementace naplno využívá různé vlastnosti moderních grafických karet jako například sdílená paměť nebo texturový hardware. Implementaci jsme testovali na jedné z nejvýkonnějších grafických karet určených na high performance computing. Jednalo se o kartu NVIDIA K20m. V tomto prostředí se naší implementací podařilo zrychlit některé části rekonstrukce více než 400 - násobně. V jednorázovém módu rekonstrukce trvala o něco déle než samotná MATLAB verze. Je to způsobeno nutností převodu dat mezi prostředím MATLAB a CUDA kódem i přesto, že se podařilo snížit velikost přenášených dat o 37%. Zpracování větších dávek fotoakustických snímků by ukázalo skutečný potenciál implementace.
The photoacoustic spectroscopy is a recently developed imaging method that finds applications in many scientific fields such as medicine, biochemistry, materials engineering and many others. The photoacoustic spectroscopy finds particularly nice applications in medicine due to its properties such as non-invasiveness, non-aggressiveness and great accuracy. The source of this accuracy lies in advanced time-consuming calculations including operations like FFT and trilinear interpolation. This thesis is dedicated to the acceleration of this technique on a graphics card. In our implementation, we have taken a full advantage of various features provided in modern GPUs such as shared memory and texture hardware. Our implementation has been tested on one of the most powerful GPU designed for high performance computing, namely NVIDIA K20m. In this environment, our application speeds up certain parts of reconstruction by a factor above 400. In a single run mode, the whole reconstruction runs a bit longer than the pure MATLAB version due to the necessity of transferring data between MATLAB and the CUDA code, although the developed approach reduced the data transfers between MATLAB and GPU by 37%. The real potential of the implementation reveals while processing large batches of photoacoustic images.
The photoacoustic spectroscopy is a recently developed imaging method that finds applications in many scientific fields such as medicine, biochemistry, materials engineering and many others. The photoacoustic spectroscopy finds particularly nice applications in medicine due to its properties such as non-invasiveness, non-aggressiveness and great accuracy. The source of this accuracy lies in advanced time-consuming calculations including operations like FFT and trilinear interpolation. This thesis is dedicated to the acceleration of this technique on a graphics card. In our implementation, we have taken a full advantage of various features provided in modern GPUs such as shared memory and texture hardware. Our implementation has been tested on one of the most powerful GPU designed for high performance computing, namely NVIDIA K20m. In this environment, our application speeds up certain parts of reconstruction by a factor above 400. In a single run mode, the whole reconstruction runs a bit longer than the pure MATLAB version due to the necessity of transferring data between MATLAB and the CUDA code, although the developed approach reduced the data transfers between MATLAB and GPU by 37%. The real potential of the implementation reveals while processing large batches of photoacoustic images.
Description
Citation
KADLUBIAK, K. Rychlá rekonstrukce obrazu tkání s využítím grafické karty [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta informačních technologií. 2015.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
cs
Study field
Informační technologie
Comittee
doc. Ing. Vladimír Janoušek, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Zdeněk Kotásek, CSc. (místopředseda)
doc. Ing. Lukáš Burget, Ph.D. (člen)
Ing. Bohuslav Křena, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Matoušek, Ph.D., M.A. (člen)
Date of acceptance
2015-06-15
Defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm dobře (C) Otázky u obhajoby: Jak by se změnil výsledek srovnání implementací v grafu 356, kdyby byly v čase zahrnuty pouze akcelerované části výpočtu včetně režií paměťových přenosů?
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení