[發(fā)明專利]一種基于邊增長的醫(yī)學(xué)圖像三維重建等值面網(wǎng)格提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811560982.4
• 申請日: 2018-12-19
• 公開（公告）號: CN109636915B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王沫楠;段正華;黃駃飛
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱理工大學(xué)
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)圖像技術(shù)領(lǐng)域，提供一種醫(yī)學(xué)圖像三維重建等值面網(wǎng)格提取方法。本發(fā)明，先找到種子三角形，再以三角形的邊進(jìn)行增長。增長過程分為等值面與立方體的交點求解和交點組成三角形網(wǎng)格兩個過程。整個重建過程擁有一個隊列，存儲增長邊的兩個端點坐標(biāo)和對應(yīng)相鄰要增長立方體的坐標(biāo)，除種子三角形外，其它三角形網(wǎng)格都是通過隊列中取出數(shù)據(jù)生成的，當(dāng)隊列為空時，生成指定閾值的等值面三角形網(wǎng)格。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域，具體涉及一種醫(yī)學(xué)圖像三維重建等值面網(wǎng)格提取方法。

背景技術(shù)

隨著醫(yī)學(xué)影像技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像已成為醫(yī)生判斷病癥的重要手段。利用醫(yī)學(xué)的二維斷層圖像重建出人體組織的三維圖像并顯示，極大提高了醫(yī)生對病情的診斷率，且減小了醫(yī)院對膠片的開銷。從醫(yī)學(xué)二維斷層圖像中提取三維模型的過程稱為醫(yī)學(xué)圖像的三維重建，三維模型一般用網(wǎng)格表示，這個過程也稱為等值面網(wǎng)格提取。當(dāng)前，醫(yī)學(xué)圖像網(wǎng)格生成技術(shù)最為成熟的是MC算法，及其MC的衍生算法，因其原理簡單，實現(xiàn)容易，得到了廣泛的運用。

MC算法通過遍歷所有的立方體生成網(wǎng)格，其中大部分時間浪費在空體素(和等值面沒有相交的立方體)計算上，且等值面是在各個立方體中單獨生成的，沒有考慮各個立方體之間的聯(lián)系，生成的等值面存在一定的二義性。本發(fā)明針對這些問題，提出一種新的算法，消除二義性問題，通過各個立方體中的等值面之間的聯(lián)系進(jìn)行重建。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種三維重建的網(wǎng)格提取方法，通過各個立方體中的等值面之間的聯(lián)系進(jìn)行重建，消除二義性，形成一個連續(xù)的等值面網(wǎng)格。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案分為以下步驟：

A、讀取醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)，構(gòu)造立方體，選取種子三角形；

B、以前景邊進(jìn)行網(wǎng)格增長，求解以前景邊增長時等值面與立方體邊的交點；

C、將所有交點按求解的順序3個點一起形成三角形，并將三角形放入三角鏈表中；

D、判斷所有兩個相鄰交點組成的邊是否為增長邊，如果是增長邊，把增長邊的信息放入隊列中；

E、從隊列中取出數(shù)據(jù)進(jìn)行增長，直到隊列為空。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，在步驟A中，讀取醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)后，通過相鄰兩層醫(yī)學(xué)斷層圖像各4個相鄰像素點構(gòu)成立方體。遍歷中間一層的所有立方體，將立方體8個頂點的灰度值分別與等值面的灰度值(等值面的灰度值簡稱閾值)進(jìn)行比較，并將頂點分類為大于閾值和不大于閾值兩部分，只有當(dāng)兩部分中頂點數(shù)量較小的那個部分的點的數(shù)量剛好為1時，才認(rèn)為該立方體中有種子三角形，并稱數(shù)量為1時對應(yīng)的那個點為基本點。以基本點為基準(zhǔn)，分別插值求出和基本點相連三條立方體的邊與等值面的交點(一條邊若和等值面相交，說明邊上兩個頂點的灰度值，一個大于閾值，一個不大于閾值，假設(shè)c為閾值，v₁、v₂、c₁、c₂分別為兩個頂點的空間坐標(biāo)和灰度值，則等值面與邊的交點坐標(biāo)為然后將所求的三個交點形成三角形，該三角形就為種子三角形。最后在標(biāo)記數(shù)組中標(biāo)記該立方體已處理(整個方案擁有一個全局?jǐn)?shù)組，用于記錄所有立方體的處理狀態(tài)，0表示當(dāng)前立方體沒有處理，為1表示當(dāng)前立方體的信息已經(jīng)放入了增長隊列，為2表示當(dāng)前立方體已經(jīng)處理)，把種子三角形壓入隊列中，之后將所求交點進(jìn)行步驟D的操作，將種子三角形邊的信息放入隊列中。若中間層沒有找到種子三角形，則去相鄰其它層尋找，直到找到種子為止。

根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式，在步驟B中，以前景邊進(jìn)行網(wǎng)格增長時，先從增長隊列中取出數(shù)據(jù)，稱數(shù)據(jù)中的邊為前景邊，根據(jù)數(shù)據(jù)中增長立方體的坐標(biāo)構(gòu)造立方體。將前景邊的兩個頂點按放入隊列的循序分別命名為I點和II點，以I點→該等值面與立方體的新交點→II點的順序依次求解該等值面與立方體的所有的新交點。按前景邊在立方體中的位置，具體求解過程分為兩種情況：