OCT指尖数据的实时处理与三维可视化
发布时间：2021-04-24 06:28
基于生物特征的身份认证是当今社会保障信息安全与人身安全的重要手段,但是传统表皮指纹模态单一,防伪能力弱,而通过光学相干层析成像技术（Optical Coherence Tomography,OCT）采集的指尖皮下组织具有很强的唯一性和防伪能力,但是OCT数据复杂且吞吐量极大,难以实时处理,这也会影响到后续的实时三维可视化,不能在完成数据采集后,立刻观察到指尖皮下组织的结构特征。OCT数据处理的过程中,如果采用CPU运算,将大大消耗CPU（Central Processing Unit,中央处理器）的资源,降低系统的处理速度。GPU（Graphic Processing Unit,图形处理器）的出现解决了这一问题,著名的显卡公司NVIDIA为其主流显卡产品设计了专门的GPU并行计算工具包,称之为CUDA（Compute Unified Device Architecture,统一计算架构）,利用CUDA技术,可以控制显卡内部成百上千个内处理器作为线程处理器去解决密集的数据计算问题。本文设计了基于GPU的OCT数据处理并行实现代码,对数据处理过程进行加速。为了对OCT采集的数据做进一步的分...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 OCT数据处理加速研究现状
1.2.2 三维可视化研究现状
1.3 论文的组织结构
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 本文的结构安排
第2章 相关原理及技术介绍
2.1 OCT技术
2.1.1 OCT技术简介
2.1.2 频域OCT数学原理
2.2 指尖生物特征
2.2.1 表皮指纹
2.2.2 真皮指纹
2.2.3 基于OCT的指尖生物特征采集
2.3 GPU通用并行计算
2.3.1 GPU硬件
2.3.2 GPU计算演进
2.3.3 并行计算架构CUDA
2.4 三维体数据的可视化
2.4.1 三维可视化的基本流程
2.4.2 体绘制和面绘制
2.4.3 常见的三维可视化算法
2.5 本章小结
第3章 频域OCT数据处理的并行实现
3.1 频域OCT数据处理过程
3.2 频域OCT数据处理算法可并行性分析
3.3 基于 GPU 加速的频域 OCT 数据处理算法设计
3.3.1 开发平台的搭建
3.3.2 并行程序整体设计
3.3.3 主机与GPU的数据通信
3.3.4 数据截取的并行化
3.3.5 减直流的并行化
3.3.6 插值的并行化
3.3.7 快速傅里叶变换的并行化
3.3.8 取模和取对数的并行化
3.4 本章小结
第4章 OCT指尖数据的实时三维可视化
4.1 OCT指尖数据三维可视化复杂度分析
4.1.1 OCT体数据
4.1.2 光线投射算法基本流程
4.1.3 三线性插值
4.2 基于虚采样的改进光线投射算法
4.2.1 虚采样
4.2.2 改进光线投射算法具体实现
4.3 本章小结
第5章 实验结果及分析
5.1 OCT数据处理时间测试结果
5.2 不同三维可视化算法绘制结果对比
5.3 改进光线投射算法绘制帧率测试结果
5.4 真假指纹实验
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 研究工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动指纹识别技术的发展及应用[J]. 倪增超,王婧. 科技创新与应用. 2015(32)
[2]GPU在眼科FD-OCT系统实时图像显示及数据处理中的应用[J]. 刘巧艳,李跃杰,徐秋晶,赵金城,王立伟,高用贺. 中国医疗器械杂志. 2013(01)
[3]三维纹理映射技术研究[J]. 舒金辉,蔡葵,周群彪. 四川大学学报(自然科学版). 2010(01)
[4]OpenGL和DirectX在技术和应用上的区别及联系[J]. 杨慧. 电脑知识与技术. 2009(24)
[5]基于OpenGL的三维物体纹理贴图研究[J]. 初苗,田少辉. 科技信息. 2009(04)
[6]计算机图形学中的方法论[J]. 王增波. 科技信息(科学教研). 2008(19)
[7]形状可调二次Bezier曲线[J]. 严兰兰,梁烔丰. 东华理工大学学报(自然科学版). 2008(01)
[8]指纹识别技术的新进展[J]. 田捷,陈新建,张阳阳,杨鑫,何余良,李亮,谢卫华,郑志鹏. 自然科学进展. 2006(04)
[9]医学图像体绘制中的快速三线性插值算法[J]. 诸葛斌,冯焕清,周荷琴. 航天医学与医学工程. 2003(03)
[10]交互式三维医学图像可视化系统MedVis[J]. 董峰,王晓梅,石教英. 计算机学报. 1998(09)
博士论文
[1]基于手指多模态生物特征的身份认证关键问题研究[D]. 彭加亮.哈尔滨工业大学 2014
[2]扫频光学相干层析成像方法与系统研究[D]. 吴彤.浙江大学 2011
硕士论文
[1]GPU在FD-OCT系统数据处理及实时图像显示中的应用[D]. 刘锐.北京理工大学 2015
[2]基于CUDA的足迹表法可视化研究[D]. 田亮.南京理工大学 2011
本文编号：3156860
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：58 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 OCT数据处理加速研究现状
1.2.2 三维可视化研究现状
1.3 论文的组织结构
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 本文的结构安排
第2章 相关原理及技术介绍
2.1 OCT技术
2.1.1 OCT技术简介
2.1.2 频域OCT数学原理
2.2 指尖生物特征
2.2.1 表皮指纹
2.2.2 真皮指纹
2.2.3 基于OCT的指尖生物特征采集
2.3 GPU通用并行计算
2.3.1 GPU硬件
2.3.2 GPU计算演进
2.3.3 并行计算架构CUDA
2.4 三维体数据的可视化
2.4.1 三维可视化的基本流程
2.4.2 体绘制和面绘制
2.4.3 常见的三维可视化算法
2.5 本章小结
第3章 频域OCT数据处理的并行实现
3.1 频域OCT数据处理过程
3.2 频域OCT数据处理算法可并行性分析
3.3 基于 GPU 加速的频域 OCT 数据处理算法设计
3.3.1 开发平台的搭建
3.3.2 并行程序整体设计
3.3.3 主机与GPU的数据通信
3.3.4 数据截取的并行化
3.3.5 减直流的并行化
3.3.6 插值的并行化
3.3.7 快速傅里叶变换的并行化
3.3.8 取模和取对数的并行化
3.4 本章小结
第4章 OCT指尖数据的实时三维可视化
4.1 OCT指尖数据三维可视化复杂度分析
4.1.1 OCT体数据
4.1.2 光线投射算法基本流程
4.1.3 三线性插值
4.2 基于虚采样的改进光线投射算法
4.2.1 虚采样
4.2.2 改进光线投射算法具体实现
4.3 本章小结
第5章 实验结果及分析
5.1 OCT数据处理时间测试结果
5.2 不同三维可视化算法绘制结果对比
5.3 改进光线投射算法绘制帧率测试结果
5.4 真假指纹实验
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 研究工作总结
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间参加的科研项目和成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]自动指纹识别技术的发展及应用[J]. 倪增超,王婧. 科技创新与应用. 2015(32)
[2]GPU在眼科FD-OCT系统实时图像显示及数据处理中的应用[J]. 刘巧艳,李跃杰,徐秋晶,赵金城,王立伟,高用贺. 中国医疗器械杂志. 2013(01)
[3]三维纹理映射技术研究[J]. 舒金辉,蔡葵,周群彪. 四川大学学报(自然科学版). 2010(01)
[4]OpenGL和DirectX在技术和应用上的区别及联系[J]. 杨慧. 电脑知识与技术. 2009(24)
[5]基于OpenGL的三维物体纹理贴图研究[J]. 初苗,田少辉. 科技信息. 2009(04)
[6]计算机图形学中的方法论[J]. 王增波. 科技信息(科学教研). 2008(19)
[7]形状可调二次Bezier曲线[J]. 严兰兰,梁烔丰. 东华理工大学学报(自然科学版). 2008(01)
[8]指纹识别技术的新进展[J]. 田捷,陈新建,张阳阳,杨鑫,何余良,李亮,谢卫华,郑志鹏. 自然科学进展. 2006(04)
[9]医学图像体绘制中的快速三线性插值算法[J]. 诸葛斌,冯焕清,周荷琴. 航天医学与医学工程. 2003(03)
[10]交互式三维医学图像可视化系统MedVis[J]. 董峰,王晓梅,石教英. 计算机学报. 1998(09)
博士论文
[1]基于手指多模态生物特征的身份认证关键问题研究[D]. 彭加亮.哈尔滨工业大学 2014
[2]扫频光学相干层析成像方法与系统研究[D]. 吴彤.浙江大学 2011
硕士论文
[1]GPU在FD-OCT系统数据处理及实时图像显示中的应用[D]. 刘锐.北京理工大学 2015
[2]基于CUDA的足迹表法可视化研究[D]. 田亮.南京理工大学 2011
本文编号：3156860
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