고화질 볼륨 가시화의 가속화를 위한 GPU 스레드 동렬 투사 기법

Abstract

의료 영상 분석에서의 볼륨 렌더링은 미세한 혈관, 작은 종양과 같은 세부 구조를 관찰하기 위해 고화질로 수행되어야 한다. 이를 위한 주요 기법으로는 고차 보 간을 통한 보간법 개선이 있다. 그러나 고차 보간법이 적용된 볼륨 렌더링은 메모리 에 접근하는 횟수가 많아 대화적 속도로 수행하기에는 성능적 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 GPU를 활용하는 등 다양한 최적화 방법이 연구되었으나, 비효율적인 메모리 접근으로 인한 성능 저하 문제는 여전히 존재한다. 이러한 문제는 메모리 접근 횟수가 많은 고차 보간 볼륨 렌더링에서 더욱 두드러진다. 본 논문에서는 비효율적인 메모리 접근 문제를 해결하기 위해 스레드 동렬 투사 기법을 제안한다. 스레드 동렬 투사 기법은 볼륨 데이터를 정렬하고 스레드와 데이터를 순차적으로 대응함으로써 볼륨 렌더링의 성능을 향상시킨다. 본 논문이 제시하는 기법은 모든 관찰 방향을 고려하여 세 개의 정렬된 볼륨 데이터를 사전에 생성하여, 주된 관찰 방향에 따라 적합한 데이터를 참조하도록 유도한다. 또한 관찰 위치와 방향을 유지한 채로 관찰자 좌표계를 회전 변환함으로써 스레드와 데이터를 순차적으 로 대응시켜, 화면의 왜곡이나 화질 저하 없이 가속화를 이루어 낸다. 결과적으로 3 차 B-Spline 보간이 적용된 볼륨 렌더링이 제안 기법을 통해 대화적 속도로 수행할 수 있음을 보인다. 이는 의료 영상 분야에서 더욱 정확하고 빠른 진단을 가능케 하여, 볼륨 렌더링 기술의 실용성과 효용성을 증가시킨다.