[發明專利]基于二維圖像為交互界面的轉換函數的直接體繪制方法

有效

• 申請號: 201310664190.2
• 申請日: 2013-12-11
• 公開（公告）號: CN103745496A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 贠照強;陽維;馮前進;陳武凡
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00;G06F3/0484;G06F9/44
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 趙蕊紅

技術領域

本發明涉及醫學圖像處理技術領域，具體涉及一種基于二維圖像為交互界面的轉換函數的直接體繪制方法。

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背景技術

醫學圖像的三維重建技術,可以將二維圖像序列在計算機上以三維效果圖的形式直觀展現出來，能夠直觀地得到器官或病灶的形狀和大小，在臨床上具有非常重要的價值。

直接體繪制（Direct?Volume?Rendering）是三維重建技術的一種非常重要方法之一，轉換函數（Transfer?Function）在直接體繪制（Direct?Volume?Rendering）中是必不可少的，?其主要作用是對三維數據場中的數據進行分類，將三維數據場中各采樣點處的灰度值轉換為相應的光學特性（顏色、亮度和不透明度等），以達到增強顯示特定組織或結構的目的。

目前，直接體繪制中使用最廣泛的仍然是一維轉換函數,如附圖1所示，一維轉換函數一般以三維數據的直方圖統計為背景，用來輔助用戶進行人機交互。一維轉換函數通過單純的灰度信息對數據進行分類，所以其在分類功能上有很大的局限性，特別是對醫學數據，如CT或MR數據，這是由于醫學數據本身的復雜性造成的，使得使用單一灰度特征很難對數據進行有效的分類；另外一維轉換函數的人機交互方式是一種不斷嘗試和糾錯的過程，用戶需要不斷的嘗試才能獲得需要的顯示效果，這種方式缺少明確的目標性，直方圖統計無法指示用戶感興趣區域；用戶很難確定自己感興趣的組織位于哪個區域內，特別是對那些沒有經驗或缺少經驗的用戶。

高維轉換函數使用更多的特征空間來對數據經進行分類，但由于使用的特征越多，用戶越難以理解，人機交互就更加復雜，所以在實際應用中，以灰度和梯度為特征的二維轉換函數，如附圖2所示，更加具有實際應用價值。以灰度和梯度來構建二維轉換函數，可以有效的提取不同組織之間的邊界特征，其人機交互界面的背景為梯度和灰度聯合統計信息，圖像橫坐標代表三維數據的灰度信息，圖像的縱坐標表示三維數據的梯度統計信息，用戶通過在交換界面上構建不同的控件，以選擇相應的區域來增強顯示感興趣組織或抑制非感興趣組織。二維轉換函數最突出的問題之一是其交互界面過于抽象，即使是經驗豐富的用戶，也很難將自己感興趣的區域和二維轉換函數上的某個區域對應起來；其次由于交互界面上的控件是用戶自己選擇的，完全脫離的數據本身的特性；用戶對選擇的控件的修改和調整變得異常困難，以一個長方形控件為例子，用戶需要調整控件的四個頂點、四個邊和對長方形控件的平移操作，這樣就有9個參數需要調節，交互過于繁瑣。

預存模板的方式是設計者按照設備產生數據的特點，根據不同的部位和組織，提前制作好轉換函數，并將這些轉換函數保存起來，當用戶使用時，根據自己的需要，來選擇特定的模板。預存模板的方式人機交互非常簡單，用戶通過對模板的選擇就可以實現不同的顯示效果，但這種方法只適用于特定的設備產生的數據，對其它設備產生的數據并不適用，另外由于用戶的需求總是無法提前全部預知的，所以該方法缺乏靈活性，適用性較差。

現有的轉換函數缺乏友善的人機交互界面，無法以一種用戶容易理解的、直觀的方式來指導用戶對轉換函數進行調節，從而快速得到用戶期望的結果；另外現存的轉換函數中人機交互相當復雜，需要耗過多的時間和精力來不斷調整轉換函數控件的交互參數，更新轉換函數，以達到用戶需要的顯示效果，這種調節是一種盲目的、脫離數據的一種嘗試性交互，需要消耗用戶過多的時間和精力。因此，針對現有技術不足，提供一種可以有效改善用戶交互感受，提高工作效率的基于二維圖像為交互界面的轉換函數的直接體繪制方法以克服現有技術不足甚為必要。

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發明內容

本發明的目的在于針對現有技術不足，提供一種基于二維圖像為交互界面的轉換函數的直接體繪制方法，該方法用戶交互界面直觀、易于理解，用戶交互目標明確、操作方便、效率高。

本發明的上述目的通過如下技術方案實現。

一種基于二維圖像為交互界面的轉換函數的直接體繪制方法，依次包括如下步驟，

???（1）根據三維數據獲得的二位圖像作為交互窗口；

???（2）選擇感興趣區域并進行標注,?每標注一個感興趣區域，產生與之對應的標注動作，與標注動作相應的參數作為數據特征信息；

???（3）將步驟（2）的數據特征信息封裝形成數據特征信息結構體，根據數據特征信息結構體構建數據信息管理單元；

???（4）根據步驟（3）的數據信息管理單元生成基于數據特征信息的轉換函數；

???（5）根據步驟（4）的轉換函數生成二維紋理；