Reconstrução de imagens de ultrassom através de problemas inversos usando processamento paralelo em GPUs

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Bueno, Paulo Roberto
• Orientador(a): Zibetti, Marcelo Victor Wüst
• Banca de defesa: Maia, Joaquim Miguel, Pierro, Álvaro Rodolfo de, Pipa, Daniel Rodrigues, Assef, Amauri Amorin, Valente, Solivan Arantes
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Ultrassom; Exames médicos - Imagem; Sistemas imageadores - Qualidade da imagem; Problemas inversos (Equações diferenciais); Processamento paralelo (Computadores); Algorítmos paralelos; Métodos iterativos (Matemática); Engenharia elétrica; Ultrasonics; Medical examinations - Imaging; Imaging systems - Image quality; Inverse problems (Differential equations); Parallel processing (Electronic computer); Parallel algorithms; Iterative methods (Mathematics); Electric engineering
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3787

Este projeto de pesquisa busca aprimorar os métodos de reconstrução de imagens de ultrassom baseados em problemas inversos para implementação paralela em GPU. Estes métodos são inovações recentes para ultrassom e têm demonstrado obter qualidade de imagem superior às reconstruções convencionais baseados em beamforming e delay-and-sum. Contudo, o tempo computacional destes algoritmos ainda é alto, não permitindo execução em tempo real, que é uma demanda já estabelecida em ultrassom. Para isso, apresentamos uma modificação dos algoritmos de ultrassom para execução paralela em unidades de processamento gráfico (GPU). Estes processadores têm grande capacidade de processamento, atingindo níveis de instruções por segundo muito maiores que as CPUs. Porém, os algoritmos podem usufruir deste benefício apenas se forem paralelos ou paralelizáveis. O algoritmo reconstrução de imagens de ultrassom proposto é paralelo e pode ser executado em GPU. Contudo, ele requer uma grande quantidade de memória para armazenar a matriz que representa o sistema de aquisição. Isso limita a resolução máxima das imagens que podem ser reconstruídas na GPU. Este trabalho propõe um modelo alternativo de reconstrução que reduz à metade a necessidade de memória aproveitando a simetria das funções de espalhamento de ponto. Com isso apenas metade da matriz do sistema precisa ser armazenada na GPU. Desta forma, pode-se reconstruir imagens de ultrassom com qualidades superiores às atuais, e praticamente no mesmo tempo.