[發明專利]基于GPU的超聲三維混合疊加體渲染處理方法

有效

• 申請號: 201210127287.5
• 申請日: 2012-04-26
• 公開（公告）號: CN102637303A
• 公開（公告）日: 2012-08-15
• 發明（設計）人: 丁波;朱逸斐;王建和
• 申請（專利權）人: 珠海醫凱電子科技有限公司
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 譚志強

技術領域

本發明涉及醫用超聲成像技術，特別是使用GPU（Graphics?Process?Unit）圖形處理技術的超聲三維混合疊加體渲染處理方法。

背景技術

三維成像是醫學成像技術近年來主要的發展方向。由斷層成像發展到三維體積成像是醫學成像發展的總趨勢，是用來無損地顯示人體內部形態結構或功能的新的發展階段。

三維超聲成像技術，將傳統的多幅或者多個截面的二維超聲進行重建得到體數據，并對體數據進行繪制與處理，獲得清晰的三維B超診斷圖像，使得醫生的臨床診斷依據從傳統的平面二維圖像提升至更為形象直觀的三維立體人體結構圖像，提升了診斷的便捷性與準確性。

三維超聲成像技術中又細分為體數據生成和體數據渲染兩部分技術。在體數據渲染方面，以往的處理方法通過通用計算機的CPU實現，由于超聲圖像三維成像處理的運算量大，需要高性能高價位的PC系統，超聲診斷儀自身處理系統的運算處理能力往往不能滿足需求，因此需要通過高速數據采集卡將超聲診斷儀的超聲圖像采集后送至外置的PC工作站系統，進行處理后顯示三維圖像。整個系統由超聲診斷儀、視頻采集卡、外置PC工作站組成，不但系統復雜、價格昂貴、實時性差、操作不便，而且由于圖像采集的信號損失，其成像質量也不盡如人意。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種實現快速、低成本、高性能的基于GPU的超聲三維混合疊加體渲染處理方法。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：

基于GPU的超聲三維混合疊加體渲染處理方法，其特征在于包括以下步驟：

（1）定義體數據i（x，y，z），x方向長度為n，y方向長度為m，z方向長度為o，體數據i（x，y，z）每個點的值為該點反射信號的強度，GPU根據體數據i（x，y，z）每個點的值計算每個點的亮度和透明度；

（2）GPU根據體數據i（x，y，z）生成三個二維圖像序列，分別為????????????????????????????????????????????????、、；

（3）GPU生成一個代理立方體來描述體數據i（x，y，z）的外邊界，并將該代理立方體按照用戶設定的視角方向變換到屏幕空間；

（4）GPU確定該代理立方體在屏幕空間面積最大的一個面，當xz平面面積最大時，選擇作為渲染數據，當xy平面面積最大時，選擇作為渲染數據，當yz平面面積最大時，選擇作為渲染數據；

（5）GPU對所選擇的二維圖像序列的每一幅圖像生成一個代理平面代表其在體數據i（x，y，z）中的實際位置；

（6）GPU將每一個代理平面按照從后往前的順序并利用alpha混合繪制到屏幕空間，繪制第k個代理平面時將的數據設為紋理。

進一步，步驟（6）中將代理平面繪制到屏幕空間時，代理平面先切分為兩個三角形后再交由GPU進行繪制。

進一步，當有用戶所定義的切面時，該切面先與每個代理平面進行相交切割，切割后所得的代理平面按照從后往前的順序并利用alpha混合繪制到屏幕空間。

進一步，代理平面與切面進行切割后，切割后所得的平面先分為若干三角形后再交由GPU進行繪制。

進一步，當用戶所定義的切面有兩個或兩個以上時，每個切面按照先后順序與每個代理平面進行相交切割，切割后所得的代理平面按照從后往前的順序并利用alpha混合繪制到屏幕空間。

進一步，體數據i（x，y，z）每個點的值范圍在0~255內，每個點的亮度Color=?(i(x,y,z)-transparency)?*?(256?-transparency)/256*light，每個點的透明度Alpha?=?pow(i(x,y,z)/255,?contrast)?*gradation，其中light、transparency、contrast和gradation為用戶可調顯示參數，Pow(a,b)定義為a的b次冪，Alpha為0時完全透明，Alpha為1時完全不透明。