Przyspieszenie rekonstrukcji obrazu w Elektronicznej Tomografii

II Wyjazdowa Sesja Naukowa Doktorantów
Politechniki Łódzkiej
Kwiecień 16 – 18, 2012; Rogów – Polska
PRZYSPIESZENIE REKONSTRUKCJI OBRAZU W ELEKTRYCZNEJ TOMOGRAFII
POJEMNOŚCIOWEJ POPRZEZ WYKORZYSTANIE ROZPROSZONYCH SYSTEMÓW
HETEROGENICZNYCH
Doktorant: Michał Majchrowicz
Promotor: dr hab. inż. Lidia Jackowska-Strumiłło
* Katedra Informatyki Stosowanej
Wydział Elektrotechniki, Elektroniki, Informatyki i Automatyki
Politechnika Łódzka, Polska
e-mail: [email protected]
Streszczenie:
W Elektrycznej Tomografii Pojemnościowej obraz jest rekonstruowany przez wykonywanie
operacji na dużych ilościach danych uzyskanych z czujników (zarówno tradycyjnych jak i obrotowych),
jednak moc obliczeniowa współczesnych procesorów drastycznie zmniejsza ilość jej potencjalnych
zastosowań. Powodem tego jest długi czas rekonstrukcji obrazów 3D zadowalającej jakości. Ten problem
z wydajnością spowodowany jest przez stosunkowo duże rozmiary macierzy, na których obliczenia są
wykonywane (gęste macierze 60869x496 lub więcej elementów i 250MB w pamięci). Niezbędne jest
więc opracowanie nowych metod wykonywania obliczeń niezbędnych do rekonstrukcji obrazu
w Elektrycznej Tomografii Pojemnościowej 3D (3D ECT). W celu przyspieszenia tego procesu
konieczne jest opracowanie nowych algorytmów do wykonywania rekonstrukcji obrazu, które będą brały
pod uwagę charakter obliczeń równoległych i rozproszonych.
Opracowywany system umożliwi znaczące przyśpieszenie czasu rekonstrukcji obrazu w ECT.
Będzie on również charakteryzował się dużą elastycznością, co pozwoli również na jego zastosowanie do
przeprowadzania obliczeń numerycznych innych typów. W szczególności będzie to możliwe dla
problemów opierających się głównie na podstawowych operacjach algebry liniowej, gdzie wykorzystanie
biblioteki wchodzącej w skład systemu. W pozostałych przypadkach niezbędne będzie opracowanie
nowej „wtyczki” bądź implementacja niezbędnych operacji w już istniejących „wtyczkach. Częścią
systemu będzie jednak SDK (ang. Software Development Kit) ułatwiające tę czynność.
II Wyjazdowa Sesja Naukowa Doktorantów
Politechniki Łódzkiej
Kwiecień 16 – 18, 2012; Rogów – Polska
ACCELERATION OF IMAGE RECONSTRUCTION IN ELECTRICAL CAPACITANBCE
TOMOGRAPHY BY APPLICATION OF DISTRIBUTED HETEROGENEOUS SYSTEMS
PhD Student: Michał Majchrowicz
Supervisor: dr hab. inż. Lidia Jackowska-Strumiłło
Computer Engineering Department
The Faculty of Electrical, Electronic, Computer and Control Engineering
Technical University of Lodz, Poland
e-mail address: [email protected]
Abstract:
In Electrical Capacitance Tomography image is reconstructed by performing calculations on large
quantities of data acquired from sensors, nevertheless computing power of today’s processors drastically
reduces its application. It is due to a long reconstruction time of 3D tomography images of satisfactory
quality. This performance issue is caused by relatively big sizes of matrices on which calculation are
performed (dense matrices with 60869 x 496 elements or more and 250MB in memory). As a result new
algorithms (and revised implementations of existing ones) for performing image reconstruction need to be
developed, that take into account the nature of parallel and distributed calculations.
Developed system will not only enable significant acceleration of image reconstruction time in
ECT but it will also be very flexible and allow for its application for performing numerical calculations of
different types for other research projects. Especially for problems that are based on basic linear algebra
operations, where only utilisation of provided library will be necessary. In other cases it will be sufficient
to create a new plugin or implement necessary operations as a part of existing one. All of these will not
require much work thanks to a provided SDK (Software Development Kit).