Reconstrução de imagens por tomografia por impedância elétrica utilizando recozimento simulado massivamente paralelizado.

Autor(es)

Renato Seiji Tavares

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Escola Politécnica (EP/BC)
• Data de defesa: 2016-05-06

Membros da banca

Marcos de Sales Guerra Tsuzuki; Marco Aurélio Amaral Henriques; Raúl González Lima; Olavo Luppi Silva

• Orientador: Marcos de Sales Guerra Tsuzuki; Thiago de Castro Martins

Resumo

A tomografia por impedância elétrica é uma modalidade de imageamento médico recente, com diversas vantagens sobre as demais modalidades já consolidadas. O recozimento simulado é um algoritmo que apresentada qualidade de solução, mesmo com a utilização de uma regularização simples e sem informação a priori. Entretanto, existe a necessidade de reduzir o tempo de processamento. Este trabalho avança nessa direção, com a apresentação de um método de reconstrução que utiliza o recozimento simulado e paralelização massiva em GPU. A paralelização das operações matriciais em GPU é explicada, com uma estratégia de agendamento de threads que permite a paralelização efetiva de algoritmos, até então, considerados não paralelizáveis. Técnicas para sua aceleração são discutidas, como a heurística de fora para dentro. É proposta uma nova representação de matrizes esparsas voltada para as características da arquitetura CUDA, visando um melhor acesso à memória global do dispositivo e melhor utilização das threads. Esta nova representação de matriz mostrou-se vantajosa em relação aos formatos mais utilizados. Em seguida, a paralelização massiva do problema inverso da TIE, utilizando recozimento simulado, é estudada, com uma proposta de abordagem híbrida com paralelização tanto em CPU quanto GPU. Os resultados obtidos para a paralelização do problema inverso são superiores aos do problema direto. A GPU satura em aproximadamente 7.000 nós, a partir do qual o ganho em desempenho é de aproximadamente 5 vezes. A utilização de GPUs é viável para a reconstrução de imagens de tomografia por impedância elétrica. (AU)

• Processo FAPESP: 10/18658-4 - Aplicação do Recozimento Simulado para a Reconstrução de Imagens por Tomografia por Impedância Elétrica
• Beneficiário: Renato Seiji Tavares
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado