Reconstrução tomográfica em O(N2 logN) utilizando GPU's

• Processo: 16/16238-4
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de outubro de 2016
• Data de Término da vigência: 15 de janeiro de 2018
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Ciência da Computação - Metodologia e Técnicas da Computação
• Pesquisador responsável: Eduardo Xavier Miqueles
• Beneficiário: Gilberto Martinez Junior
• Instituição Sede: Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). Campinas , SP, Brasil
• Assunto(s): Tomografia Reconstrução de imagens Radiação síncrotron Projeto Sirius
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: reconstrução | síncrotron | Sirius | tomografia | Computação de alta performance (HPC)

Resumo

Neste projeto desenvolveremos uma ferramenta para reconstrução de imagens a partir de projeções, utilizando dados obtidos com a técnica de micro-tomografia no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron. Tais técnicas envolvem pós processamento de um grande volume de informações, com tamanho médio em torno de 30Gb de dados. O Fluxo de processos de uma aquisição tomográfica deve ser o mais modular possível. Isto permite que se detectem possíveis pontos de melhoria, ou correção no caso científico abordado. Neste projeto, estudaremos e implementaremos uma parte deste fluxo, apresentando e propondo novos métodos matemáticos analíticos (ou iterativos) para a reconstrução de imagens a partir de um número limitado de ângulos, e que utilizem a transformada de Fourier como fonte principal de aceleração, reduzindo portanto o esforço computacional. Atualmente, dispomos de uma fórmula com baixa complexidade computacional dada por O(N2 logN), ao contrário de O(N3) como nos algoritmos convencionais. Neste trabalho, vamos tirar vantagem do uso de uma placa gráfica moderna para processar um grande volume de dados utilizando a nova fórmula, com baixo custo. Técnicas como esta, e inclusive com poucos ângulos, possuem grande apelo na redução da dose de raios-x depositada na amostra, e suas devidas implementações em linguagem de programação Python e CUDA serão apresentadas para uso em dados reais na linha de luz do LNLS. Este trabalho faz parte de um protótipo para futuros projetos em GPU que serão integrados noSirius - a nova fonte de luz síncrotron brasileira, onde buscamos uma reconstrução rápida e de qualidade. (AU)