[發明專利]一種自適應分層次胸部大數據顯示的實現方法

有效

• 申請號: 201310049741.4
• 申請日: 2013-02-07
• 公開（公告）號: CN103077557A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 顧力栩;王兵;樊星;董斌
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06T7/00
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司 13112
• 代理人: 蘇艷肅

技術領域

本發明涉及一種自適應分層次胸部大數據顯示的實現方法，特別是對胸腔及肺部的圖像分割，指定區域的層間插值及層內采樣和胸部分區可視化的實現方法，屬于醫學圖像處理技術領域。

背景技術

醫學圖像三維重建及可視化是利用人類視覺系統特性，在計算機上對醫學成像設備產生的二維離散數據進行插值，轉換成直觀的、具有立體效果的圖像用于展示組織、器官的三維形態，提供傳統手段無法獲取的結構信息。三維重建及可視化改變了傳統的閱片方式，能夠給醫生提供傳統二維閱片方式無法獲得的解剖結構信息，給醫生提供真實感的三維圖像，能夠從任意角度觀察組織器官，醫生可以準確的獲得病變位置及體積等信息，并可以進行手術模擬，提高手術的成功率和完成質量，對于醫生的臨床診斷提供一定輔助作用。

目前，醫學圖像三維重建中通常利用的方法有面繪制與體繪制。面繪制技術是最早應用到醫學圖像三維重建的方法，常用的是基于體素的等值面重建，基本思想是從二維圖像序列中提取等值面，利用繪制算法、光照、紋理映射等算法還原物體等值面，形成三維模型。移動立方體(Marching?Cubes)算法由Lorensen和Cline于1987年提出，用于三維規則數據場等值面的生成。面繪制雖然能夠有效的繪制三維物體的表面，但是缺少內部信息的表達，因此，從上世紀80年代開始，體繪制技術成為可視化中非常重要的一種技術。其中以圖像空間為序的體繪制技術光線投射法(Ray?Casting)由于能夠很好地反映出物質邊界的變化，對于一些組織器官的性質、形狀以及相互之間的層次關系能夠較好表示，因此被廣泛應用于醫學圖像的三維重建中。

面繪制能夠得到一個表面定位準確、拓撲結構正確的三維模型，繪制到平面上得到一個清晰的圖像，但無法顯示內部細節；而體繪制得到的是沿觀察視線上所有體元的積分效果，比較模糊，且計算量大，實現時間長，但能保留整體細節。

近些年隨著技術的不斷更新，圖像采集設備的不斷發展，醫學圖像清晰度增高、分辨率增大，能夠得到的醫學數據量越來越龐大，對于大數據量的三維繪制就出現了一系列問題需要解決。首先，數據量的增大，造成普通計算機無法負荷大數據量的計算，無法得到三維的繪制結果。其次，對于圖像使用單一方法進行繪制，無法滿足清晰繪制的同時保留其他必要細節。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種實現方便、非常適用于臨床數據、能處理大數據量醫學圖像的自適應分層次胸部大數據顯示的實現方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

自適應分層次的胸部大數據顯示的實現方法包括以下幾個步驟：

第一步，對于CT數據集中的斷層圖像由區域增長算法得到初始分割結果，選取感興趣區域，按照原圖像序列的順序保存，形成目標層圖像序列，剩余部分即非感興趣區域也按照原圖像序列順序保存，形成背景層圖像序列；

第二步，對分割出來的目標層圖像序列進行層間立方卷積插值的處理，形成各軸向分辨率接近的體數據；

第三步，將第二步得到的數據利用移動立方體算法進行清晰面繪制；

第四步，將背景層序列的數據進行層內、層間采樣，得到分辨率降低的非感興趣區域數據；將該數據利用光線投射算法進行粗略體繪制；

第五步，將清晰面繪制和粗略體繪制的繪制結果同時顯示，進行混合三維可視化。

本發明的方法中，所述的第一步具體步驟如下：

在降噪后的胸部CT圖像中進行區域增長，賦予各個部分不同的標記值，按原始序列保存形成原始圖像序列；選取與感興趣區域相對應的標記值，將與該標記值對應的所有像素點在原始圖像中對應的CT值提取出來，按原圖像序列順序保存，形成目標層圖像序列；其余非感興趣區域所對應的CT值提取出，按原圖像序列順序保存，形成背景層圖像序列。

本發明的方法中，所述的第二步中立方卷積插值表達如下：

將待插值點附近共16個像素點的灰度值作三次插值進行計算，插值的權值為Sinc函數的擬合；16個鄰點對應灰度值排成的矩陣為：