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Parallele Ansätze für Active Shape Models

 
: Bauer, Tobias
: Kirschner, Matthias

Darmstadt, 2010, 109 pp.
Darmstadt, TU, Dipl.-Arb., 2010
German
Thesis
Fraunhofer IGD ()
parallel algorithms; parallel programming; active shape model (ASM); Compute Unified Device Architecture (CUDA); Forschungsgruppe Medical Computing (MECO)

Abstract
In der heutigen Medizin wird verstärkt eine Segmentierung medizinischer Bilder zur Diagnose und Operationsplanung eingesetzt. Eine genaue und schnelle Segmentierung ist dabei ein komplexer Vorgang. Kenntnisse über Struktur und Form der zu segmentierenden Bereiche vereinfachen den Vorgang der Segmentierung. Ein Algorithmus, der diese Art Vorwissen berücksichtigt, ist der Active-Shape-Model-Algorithmus (ASM).
Diese Diplomarbeit befasst sich mit parallelen Ansätzen des ASM-Algorithmus. Im Rahmen der Arbeit wurden verschiedene Ansätze des Matchingschrittes im ASM-Algorithmus in serieller und paralleler Ausführung evaluiert. Für die Parallelisierung wurde OpenMP und CUDA eingesetzt. Durch den Einsatz paralleler Architekturen konnten einzelne Rechenschritte um den Faktor 10, der gesamte ASM-Algorithmus um den Faktor 2-4 beschleunigt werden. Neben der Beschleunigung wurde die Segmentierungsgenauigkeit untersucht. Dabei zeigten Matchingstrategien, die auf statistischer Modellierung der lokalen Struktur aufbauen, die besten Ergebnisse.

 

In modern medicine, segmentation of medical images is increasingly used for diagnosis and surgical planning. Getting an accurate and fast segmentation is a complex process. Knowledge of the structure and shape of the areas to be segmented simplifies the process of segmentation. An algorithm using this knowledge is the Active-Shape-Model-Algorithm (ASM).
This diploma thesis is about parallel approaches of the ASM-Algorithm. Different approaches of the matching step of the ASM-Algorithm were evaluated using serial and parallel implementations. The parallelization was done using OpenMP and CUDA. Using parallel architectures single steps achieved a speedup by a factor of 10, the whole ASM-Algorithm by a factor of 2-4. In addition to the speedup, the precision of the segmentation was analysed. Here, matching strategies using a statistical modelling of the local structure showed the best results.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-133316.html