[发明专利]一种自适应分层次胸部大数据显示的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种自适应分层次胸部大数据显示的实现方法，特别是对胸腔及肺部的图像分割，指定区域的层间插值及层内采样和胸部分区可视化的实现方法，属于医学图像处理技术领域。

背景技术

医学图像三维重建及可视化是利用人类视觉系统特性，在计算机上对医学成像设备产生的二维离散数据进行插值，转换成直观的、具有立体效果的图像用于展示组织、器官的三维形态，提供传统手段无法获取的结构信息。三维重建及可视化改变了传统的阅片方式，能够给医生提供传统二维阅片方式无法获得的解剖结构信息，给医生提供真实感的三维图像，能够从任意角度观察组织器官，医生可以准确的获得病变位置及体积等信息，并可以进行手术模拟，提高手术的成功率和完成质量，对于医生的临床诊断提供一定辅助作用。

目前，医学图像三维重建中通常利用的方法有面绘制与体绘制。面绘制技术是最早应用到医学图像三维重建的方法，常用的是基于体素的等值面重建，基本思想是从二维图像序列中提取等值面，利用绘制算法、光照、纹理映射等算法还原物体等值面，形成三维模型。移动立方体(Marching Cubes)算法由Lorensen和Cline于1987年提出，用于三维规则数据场等值面的生成。面绘制虽然能够有效的绘制三维物体的表面，但是缺少内部信息的表达，因此，从上世纪80年代开始，体绘制技术成为可视化中非常重要的一种技术。其中以图像空间为序的体绘制技术光线投射法(Ray Casting)由于能够很好地反映出物质边界的变化，对于一些组织器官的性质、形状以及相互之间的层次关系能够较好表示，因此被广泛应用于医学图像的三维重建中。

面绘制能够得到一个表面定位准确、拓扑结构正确的三维模型，绘制到平面上得到一个清晰的图像，但无法显示内部细节；而体绘制得到的是沿观察视线上所有体元的积分效果，比较模糊，且计算量大，实现时间长，但能保留整体细节。

近些年随着技术的不断更新，图像采集设备的不断发展，医学图像清晰度增高、分辨率增大，能够得到的医学数据量越来越庞大，对于大数据量的三维绘制就出现了一系列问题需要解决。首先，数据量的增大，造成普通计算机无法负荷大数据量的计算，无法得到三维的绘制结果。其次，对于图像使用单一方法进行绘制，无法满足清晰绘制的同时保留其他必要细节。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现方便、非常适用于临床数据、能处理大数据量医学图像的自适应分层次胸部大数据显示的实现方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

自适应分层次的胸部大数据显示的实现方法包括以下几个步骤：

第一步，对于CT数据集中的断层图像由区域增长算法得到初始分割结果，选取感兴趣区域，按照原图像序列的顺序保存，形成目标层图像序列，剩余部分即非感兴趣区域也按照原图像序列顺序保存，形成背景层图像序列；

第二步，对分割出来的目标层图像序列进行层间立方卷积插值的处理，形成各轴向分辨率接近的体数据；

第三步，将第二步得到的数据利用移动立方体算法进行清晰面绘制；

第四步，将背景层序列的数据进行层内、层间采样，得到分辨率降低的非感兴趣区域数据；将该数据利用光线投射算法进行粗略体绘制；

第五步，将清晰面绘制和粗略体绘制的绘制结果同时显示，进行混合三维可视化。

本发明的方法中，所述的第一步具体步骤如下：

在降噪后的胸部CT图像中进行区域增长，赋予各个部分不同的标记值，按原始序列保存形成原始图像序列；选取与感兴趣区域相对应的标记值，将与该标记值对应的所有像素点在原始图像中对应的CT值提取出来，按原图像序列顺序保存，形成目标层图像序列；其余非感兴趣区域所对应的CT值提取出，按原图像序列顺序保存，形成背景层图像序列。

本发明的方法中，所述的第二步中立方卷积插值表达如下：

将待插值点附近共16个像素点的灰度值作三次插值进行计算，插值的权值为Sinc函数的拟合；16个邻点对应灰度值排成的矩阵为：