[發明專利]基于灰度-3D SUSAN算子兩維直方圖體可視化方法

有效

• 申請號: 201310590405.0
• 申請日: 2013-11-20
• 公開（公告）號: CN103646417A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 宋沂鵬;楊杰
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06T15/08
• 分類號: G06T15/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術領域

本發明屬于計算機圖形學中的三維可視化領域，具體地，涉及一種識別體數據中感興趣組織的新方法，即基于灰度-3D?SUSAN算子兩維直方圖體可視化方法。?

背景技術

直接體繪制(Direct?Volume?Rendering)是可視化三維體數據的一種非常的重要方法。相對于傳統的醫生觀察二維切片的方式，體繪制不止將二維圖像序列以三維體繪制結果的形式直觀展示出來，而且還可以為用戶提供更加豐富的解剖信息，從而識別出器官或病灶的形狀和大小以及與周圍組織的空間位置關系，所以在醫學的臨床診斷上具有非常重大的實用價值。?

在應用體繪制可視化三維數據的過程中，為了識別出感興趣的組織，通常在顯示時需要抑制其周圍不感興趣的組織結構和遮擋住感興趣組織的結構，這就需要對不同的組織設置不同的阻光度傳遞函數；為了使用戶感興趣的器官或病灶具有更直觀的表現力，從而更清楚地理解其細節信息，需要為每個組織指定合適的顏色值。這種為體數據中的每個體素設置不同光學屬性(例如顏色、阻光度等)的過程就是設計傳遞函數(Transfer?Function)的過程，由于其在直接體繪制中的重要性地位，在20世紀90年代被Volume?Visualization會議列為可視化領域里十大關鍵性技術之一，作為醫學可視化研究中的一個熱點和難點，越來越多的受到世界各國研究人員的關注。?

傳遞函數作為直接體繪制的核心技術，按采用的屬性個數的不同可以分為一維傳遞函數、二維傳遞函數和高維傳遞函數。在醫學影像成像(例如CT、MRI、PET等)時由于噪聲和部分容積效應等因素對最終測得體數據的影響，造成體素的灰度值有些擴散，甚至不同組織可能含有具有相同灰度值的體素，所以不易通過簡單的灰度值這種一維傳遞函數識別。通過引入越來越多的特征屬性雖然可以提高傳遞函數空間的分類能力，但由于不同屬性值之間并非完全不相關的，所以對于不同的體數據選擇幾個特征屬性以及哪幾個屬性構成傳遞函數空間才能達到最好的分類效果，現在并沒有一個統一的標準；并且隨著特征空間的維數增加，用戶對其的理解能力和如何設計合適的傳遞函數，也是一?個比較辣手而又無法避免的難題。?

因為加入了新的分類屬性值，使得二維傳遞函數具有比一維傳遞函數更強的分類能力，而且相對于高維特征空間，其更便于用戶的理解和交互。SUSAN算子是Smith和Brady在《SUSAN-A?New?Approach?to?Low?Level?Image?Processing》中提出的特征提取方法，利用統計模板中像素與核心像素灰度值的比較結果，得到USAN區域。有別于傳統的基于微分的邊緣檢測算子，整個統計過程是一個積分過程，所以能對噪聲數據的處理可能得到較好的效果。基于此，本發明設計出一種基于灰度-3D?SUSAN算子的新兩維傳遞函數，將傳統的SUSAN算法擴展到三維，將其作為直接體繪制中傳遞函數的一個新特征屬性，與灰度值構成一個新兩維傳遞函數空間，并將其用于三維數據可視化中。?

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是為了使用戶更好的提取體數據中感興趣結構信息而提出一種基于灰度-3D?SUSAN算子的新識別方法，尤其對受噪聲影響比較嚴重的體數據。?

本發明依據SUSAN算法在進行邊緣檢測時具有對局部噪聲不敏感、較好的抗噪能力的特性，將傳統的SUSAN算法擴展到三維，作為直接體繪制中傳遞函數的一個新屬性值，并結合體數據本身的灰度值構成基于灰度-3D?SUSAN算子的新兩維特征空間，該傳遞函數空間可以為用戶提供更好的理解體數據中結構信息的能力，利于用戶依據自己的理解設計出合適的傳遞函數，繪制出滿足其期望的體繪制結果。?

本發明所述基于灰度-3D?SUSAN算子兩維直方圖體可視化方法主要包括如下步驟：?

(1)讀入三維體數據，計算體數據中每個體素的3D?SUSAN算子，其計算公式為：?