[发明专利]医学体数据特征抽象的直接体绘制方法

说明书

技术领域

本发明系对医学体数据特征信息展示的直接体绘制技术。

背景技术

体数据可视化技术广泛地应用在科学与工程中的数值模拟、医学疾病诊断和大气海洋模拟等领域。在体数据可视化应用中，如何将获得的数据表现为细节丰富的图像，如何为用户提供更直观更精准的内部信息是至关重要的。随着图像硬件和体数据可视化算法的不断发展，图像绘制速度越来越快，图像的精准度也越来越高，绘制风格也呈现出多样化。因此，这项技术现在被更多的应用在生活中，也受到了人们越来越多的关注。

体数据可视化技术中的一种重要方法是直接体绘制技术，较传统的面绘制而言，直接体绘制通过定义一个与数据集关联的传输函数，将数据映射为颜色和不透明度，能够有效地显示三维数据场的内部信息，因此已被广泛应用，成为当今体数据可视化领域的一个研究热点。为了能有效的可视化三维数据场中的特征信息，要对体数据进行分类和绘制。体数据分类通常由传输函数设计完成，绘制是将三维体数据映射到二维图像的过程，光线投射算法成为直接体绘制的主要方法。

一维传输函数通过将标量值映射到颜色值和不透明度值，然后将这些数据转化为图形，产生可视化结果。但是，在医学数据体绘制的研究领域中，由于许多医学数据集将不同的人体组织用相同的标量值来表示，使得我们关心的组织被一些不重要的组织所遮挡，这种遮挡很难通过设计传递函数的方法来解决。再者设计传输函数是一件非常繁琐耗时的工作，通常并不能满足临床应用的需要。因此，如何将三维体数据内众多特征信息快速且清晰的展示出来已经成为一个亟待解决的重要问题。

发明内容

为了克服现有医学图像获取技术的传输函数设计困难和调节耗时的缺点，解决三维数据不同组织间的遮挡问题，本发明提供一种基于特征抽象快速性好、特征清晰、效果明亮的三维数据体绘制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：医学体数据特征抽象的直接体绘制方法，所描述的特征抽象方法包括以下五个步骤：

医学体数据特征抽象的直接体绘制方法，所描述的特征抽象方法包括以下五个步骤：

1）导入医学体数据；

2）利用光线投射算法，沿光线方向对体数据采样。根据采样光线上的标量值使用移动最小二乘法重构出一条标量曲线，然后对标量曲线进行特征分析，对标量曲线求二阶导数，找出所有极大值和极小值，然后使用基于梯度模的二值函数判断局部极值区间是否为有效的特征区域。基于梯度模的二值函数如下：

δ(i)=1,||▿fj||>t,j∈[lmini,lmaxi]0,otherwise---(1)]]>

其中i为采样光线上寻找到的第i个局部极小值与紧随其后的局部极大值间的区间(以下称局部区间)，j为局部区间[lmin_i,lmax_i]中的采样点，▽f_j为采样点j的梯度信息，t为用户定义的阈值，当区间[lmin_i,lmax_i]存在梯度模值大于t的采样点时，δ(i)为1，即此局部区间为一个有效特征，否则为0。