[發明專利]一種基于面片模型的X射線圖像模擬方法

有效

• 申請號: 201910068600.4
• 申請日: 2019-01-24
• 公開（公告）號: CN109872395B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 張抒揚;郝愛民;謝洪智;李帥;韓業晨;王朔;楊絮飛
• 申請（專利權）人: 中國醫學科學院北京協和醫院;北京航空航天大學
• 主分類號: G06T17/20
• 分類號: G06T17/20;G06T15/06;G06T15/50
• 代理公司: 北京慧尚知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11743
• 代理人: 吳迪;吉海蓮

1.一種基于面片模型的X射線圖像模擬方法，其特征在于，包含以下步驟：

從CT圖像中分割獲取各器官的三角面片模型；

對各器官的模型的正向面深度圖和背向面深度圖進行順序無關的融混操作，獲得器官模型各投影位置處的厚度值；

對每一器官模型使用朗伯-比爾定律模擬X射線的能量衰減；

對多個器官的X射線圖像進行深度融合；

對融合后的X射線圖像加入噪聲；

所述對器官模型的正向面深度圖和背向面深度圖進行順序無關的融混操作包含以下步驟：

以射線源所在位置為相機位置，光線發射方向為觀察方向進行相機參數設置；

將世界視點投影矩陣傳入頂點著色程序中，并在其中計算每個點的投影坐標，投影坐標的Z值即為深度值；

在片段著色程序中將深度值進行歸一化，再將深度值賦給顏色值，剔除深度值較大的片段，獲得場景的正向面深度圖；

剔除深度值較小的片段，獲得場景的背向面深度圖；

將兩張深度圖上的數據進行順序無關的融混操作，得到的值就是器官模型對應投影位置處的厚度值；

所述將兩張深度圖上的數據進行順序無關的融混操作，包括所述正向面深度減去所述背向面深度，得到的值就是器官模型對應投影位置處的厚度值。

2.如權利要求1所述的基于面片模型的X射線圖像模擬方法，其特征在于，所述從CT圖像中分割獲取各器官的三角面片模型包含以下步驟：

針對不同器官的特點，使用不同的圖像分割算法進行器官模型的三維重建；

器官模型使用三角網格進行存儲。

3.如權利要求1所述的基于面片模型的X射線圖像模擬方法，其特征在于，所述對每一器官模型使用朗伯-比爾定律模擬X射線的能量衰減包含以下步驟：

針對每一器官模型的每一投影位置計算對應的厚度值；

設置每一器官對X射線的吸收系數；

使用朗伯-比爾定律模擬X射線的能量衰減。

4.如權利要求1所述的基于面片模型的X射線圖像模擬方法，其特征在于，所述對多個器官的X射線圖像進行深度融合的過程為使用光線投射算法，包含以下步驟：

根據視點和器官模型表面點確定一條投射光線；

在射線穿越過程中對各器官模型進行等距采樣；

對每次得到的采樣數據按照光透公式進行反復累加。

5.如權利要求1所述的基于面片模型的X射線圖像模擬方法，其特征在于，所述對融合后的X射線圖像加入噪聲包含以下步驟：

使用紋理貼圖來存儲計算完成的噪聲模型數據；

在繪制X射線圖像過程中，通過紋理采樣，對每一片元像素疊加隨機噪聲。

6.如權利要求1或4所述的基于面片模型的X射線圖像模擬方法，其特征在于，所述各器官包括肺臟、心臟、肝臟、腎臟、橫膈膜、骨骼、皮膚。

7.如權利要求1所述的基于面片模型的X射線圖像模擬方法，其特征在于，不同的圖像分割算法包括：

肺臟：水平集；

肝臟、腎臟：圖割；

皮膚、骨骼、橫膈膜：閾值；

血管：水平集算法對CTA數據進行血管的粗分割，提取血管的中心線，

獲取中心線在每間隔預設距離的位置處的橫截面的半徑信息，根據橫截面的半徑信息

對中心線進行放樣處理，獲得細化后的精細的血管；

心臟：隨機游走。

8.如權利要求1所述的基于面片模型的X射線圖像模擬方法，其特征在于，

所述正向面深度圖上的每個像素的顏色值為任一方向上離視點最近的點的距離；

所述背向面深度圖上的每個像素的顏色值為任一方向上離視點最遠的點的距離。