[发明专利]一种高效的脊柱断层扫描图像三维重建方法

说明书

一种的脊柱断层扫描图像三维重建方法，提出了一种改进的高效率的Ray Casting方法来解决上述问题，本发明在图像预处理模块，增加包围盒技术，使用Ray Casting算法进行采样操作时，只需要考虑投影到像素平面上的多边形发出的投射光线，投射光线从第一个采样点开始，计算采样点与包围盒之间的距离，当距离为0时表示计入包围盒内部，开始进行采样操作，在光线投射算法的图像合成阶段，采样点使用从前到后的合成方式进行色彩合成，投射光线穿过包围盒的体素时，不透明度会逐渐累加，当这个数值接近1时代表已经接近完全不透明，后面的体素不再对图像屏幕的显示有所贡献，便可提前终止采样操作，可视化模块调用VTK(Visualization Toolkit)类库，通过人机交互界面显示三维图像的内部细节，并可以对图像进行旋转、平移、缩放等个性化操作。

技术领域

本发明涉及医疗领域，尤其涉及脊柱断层扫描图像的三维可视化。

背景技术

医学图像的三维重建技术在医学领域占领着尤为重要的地位，人们通常是通过手术治疗脊椎方面的疾病，往往通过肉眼观察脊柱二维图像时无法直观的观察到病灶的位置、大小和形状等信息，会使准确率降低，效率低下，医生可以通过三维图像更直观清晰的观察病灶的细节信息，我们想要获得更为详细的内部细节就要使用体绘制算法，而在三维重建算法中的Ray Casting算法是体绘制中最具代表性的算法，Ray Casting算法由Levoy提出，是一种基于图像空间的最为经典的体绘制算法，此算法遍历每个体素，计算量较大，因此通过改进来提高此算法的效率尤为重要。

发明内容

本发明针对传统的Ray Casting算法在进行三维重建的过程中速度过慢的问题，提出了一种改进的高效率的Ray Casting算法来解决上述问题。

为了实现如上目标，本发明提供了之下技术方案：

在图像预处理模块，增加包围盒技术：将体数据包围在一个长方体的盒子中，这个长方体是包围有效体数据的最小长方体，将包围盒投影到像素平面上，使用Ray Casting算法进行采样操作时，只需要考虑投影到像素平面上的多边形发出的投射光线，投射光线从第一个采样点开始，计算采样点与包围盒之间的距离，当距离为0时表示计入包围盒内部，开始进行采样操作，在光线投射算法的图像合成阶段，采样点使用从前到后的合成方式进行色彩合成，投射光线穿过包围盒的体素时，不透明度会逐渐累加，当这个数值接近1时代表已经接近完全不透明，后面的体素不再对图像屏幕的显示有所贡献，便可提前终止采样操作，可视化模块调用VTK (Visualization Toolkit)类库，通过人机交互界面显示三维图像的内部细节，并可以对图像进行旋转、平移、缩放等个性化操作。

作为本发明优选：增加包围盒技术，使用Ray Casting算法进行采样操作时，只需要考虑投影到像素平面上的多边形发出的投射光线，投射光线从第一个采样点开始，计算采样点与包围盒之间的距离，当距离为0时表示计入包围盒内部，开始进行采样操作。

作为本发明优选：投射光线穿过包围盒的体素时，不透明度会逐渐累加，当这个数值接近1时代表已经接近完全不透明，后面的体素不再对图像屏幕的显示有所贡献，便可提前终止采样操作。

作为本发明优选：可视化模块调用VTK (Visualization Toolkit)类库，通过人机交互界面显示三维图像的内部细节，并可以对图像进行旋转、平移、缩放等个性化操作。

与现有的技术对比，本发明有以下有益效果：改进后的算法比传统的Ray Casting算法相比，减少了无效体素对三维重建的影响，提高了此算法的执行效率，而且不影响图像的绘制效果。

附图说明

图1为快速的脊柱断层扫描图像三维重建方法流程图。

具体实施方式：