[發(fā)明專利]一種體繪制平行投影的數(shù)據(jù)包圍體快速定位方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110006930.4
• 申請日: 2011-01-13
• 公開（公告）號: CN102074051A
• 公開（公告）日: 2011-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂廣志
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市藍(lán)韻實業(yè)有限公司
• 主分類號: G06T17/30
• 分類號: G06T17/30
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44240
• 代理人: 金輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)圖像處理與分析，具體地涉及體繪制平行投影的數(shù)據(jù)包圍體的定位方法。

背景技術(shù)

在醫(yī)學(xué)影像工程中，CT，MR等醫(yī)學(xué)成像設(shè)備均產(chǎn)生人體某一部位的二維斷層圖像，由一系列平行的二維斷層圖像來記錄人體的三維信息，在醫(yī)學(xué)診斷中，醫(yī)務(wù)人員通過觀察多組二維斷層圖像，在大腦中進(jìn)行三維數(shù)據(jù)的重建，以此來確定病變體的空間結(jié)構(gòu)。這就難以準(zhǔn)確確定病變體的空間位置、大小、幾何形狀及與周圍生物組織之間的關(guān)系。因此，在醫(yī)學(xué)診斷觀察中，從一系列二維斷層圖像生成三維圖像是越來越需要和迫切的。根據(jù)醫(yī)學(xué)圖像的圖像質(zhì)量要求和特點，現(xiàn)在大多采用體繪制方法中的光線跟蹤算法來重建三維圖像，從而達(dá)到很高的圖像質(zhì)量。高的圖像質(zhì)量必然帶來了大量的計算。為了能夠在臨床中達(dá)到實時應(yīng)用，要求重建的速度能夠達(dá)到交互。

三維可視化技術(shù)對于臨床醫(yī)學(xué)的精確診斷以及手術(shù)計劃越來越重要的作用.先進(jìn)的醫(yī)學(xué)影像設(shè)備是先進(jìn)的醫(yī)學(xué)圖像處理與分析的基礎(chǔ)，特別是多排CT與高場MR帶給臨床的是：更快的掃描速度(0.5S)、更高的圖像分辨率(0.3MM)、更多的單個病人數(shù)據(jù)量(＞2000層)、更廣泛的臨床應(yīng)用(CTA，MRA)等，與此同時，需要更豐富的軟件處理能力。在現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)診斷中，醫(yī)務(wù)人員通過觀察多組二維斷層圖像，在大腦中進(jìn)行三維數(shù)據(jù)的重建，以此來確定病變體的空間結(jié)構(gòu)。這就難以準(zhǔn)確確定病變體的空間位置、大小、幾何形狀及與周圍生物組織之間的關(guān)系。因此，從一系列二維斷層圖像生成三維圖像在醫(yī)學(xué)觀察中是越來越需要和迫切。對于過去長期使用單排CT的醫(yī)生來說，先進(jìn)影像設(shè)備不是簡單的硬件上的提升，也是診斷技術(shù)、診斷方式上的革命性的改變。如果依然延續(xù)過去單排CT或普通MR的掃描、處理、診斷方式，在很大的程度上，沒有發(fā)揮設(shè)備革命性的升級對診斷上的重大的影響，而是簡單地把先進(jìn)設(shè)備認(rèn)為是圖像更好，速度更快的影像設(shè)備，在臨床的作用將受到我們傳統(tǒng)應(yīng)用觀念和方法上的限制，而沒有得到最大程度上的發(fā)揮。要充分發(fā)揮先進(jìn)影像設(shè)備臨床應(yīng)用價值，挖掘海量數(shù)據(jù)的診斷內(nèi)容，就需要從常規(guī)的2D閱片工作站與時俱進(jìn)到3D專業(yè)工作站.醫(yī)生可以從大量圖像數(shù)據(jù)中，找到真正有價值的圖像，減少了診斷信息上的疏漏。除放射科室以外，3D醫(yī)療影像在手術(shù)計劃以及教學(xué)演示等，同樣起著相當(dāng)重要的作用。醫(yī)生依靠先進(jìn)的PACS系統(tǒng)和數(shù)字化3D專業(yè)軟件，可以更直觀、精確地、多角度來觀察組織形態(tài)結(jié)構(gòu)，真正享受由專業(yè)軟件帶來的快速、有效、直觀的工作環(huán)境。3D專業(yè)工作站系統(tǒng)將為臨床閱片提供新一代的解決方案。在兼容傳統(tǒng)的2D閱片工作站的基礎(chǔ)上，提供更適合醫(yī)生認(rèn)識與思維的診斷信息。

根據(jù)醫(yī)學(xué)圖像精度高、內(nèi)容豐富的要求，光線跟蹤算法(Raycastting)是所有三維重建中最合適的重建方式。光線跟蹤算法的特點是圖像質(zhì)量可以很高，但其中采樣，三線性插值等，這些計算量很大，使得重建速度慢。當(dāng)前的光線跟蹤方法一般是求出數(shù)據(jù)體的整個包圍，然后開始進(jìn)行光線跟蹤，這樣起始的大量透明體素沒有跳過，帶來了許多計算量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為減少計算量以提高效率，提供一種體繪制平行投影的數(shù)據(jù)包圍體快速定位方法。

本發(fā)明實現(xiàn)發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：一種體繪制平行投影的數(shù)據(jù)包圍體快速定位方法，包括以下步驟：

a.根據(jù)DICOM標(biāo)準(zhǔn)中的TAG標(biāo)記建立統(tǒng)一的坐標(biāo)系；

b.由檢查設(shè)備獲取一組二維序列圖像，并根據(jù)所述步驟a建立的坐標(biāo)系得到所述二維序列圖像的坐標(biāo)函數(shù)，

c.根據(jù)體繪制傳遞函數(shù)查找表確定每一個二維序列圖像中各個位置的透明度，并進(jìn)一步確定該二維序列圖像中透明區(qū)域與非透明區(qū)域的透明邊界線的坐標(biāo)函數(shù)；

d.根據(jù)步驟c求得的各個二維序列圖像的透明邊界線的坐標(biāo)函數(shù)得到三維的透明包圍體的坐標(biāo)函數(shù)；

e.根據(jù)步驟d得到的透明包圍體得到當(dāng)前視角下的透明包圍體坐標(biāo)函數(shù)；

f.根據(jù)分辨率對所述步驟e得到的包圍體進(jìn)行精確化處理，并最后由光線跟蹤完成體繪制并顯示。

更好地，所述步驟c的具體過程是：將傳遞函數(shù)透明度查找表設(shè)為一個C++標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫中向量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的變量，采用步進(jìn)的方法依次獲取二維序列圖像中像素點的灰度值并確定透明度，將第一個不透明像素點的坐標(biāo)集合到C++標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫的映射結(jié)構(gòu)中，得到二維序列圖像中的透明邊界線的坐標(biāo)函數(shù)。

更好地，所述步驟f中，采用鄰域平均插值的方法對包圍體進(jìn)行精確化處理。