[发明专利]一种基于CUDA的医学图像的三维重建方法

摘要

本发明提供一种基于CUDA的医学图像的三维重建方法，光线投射算法在CUDA上实现的关键是能够利用GPU完成对体数据的遍历、采样和计算，并将得到的采样值进行混合，以产生最终的重建结果。本发明的技术方案，在保证了较满意的重建效果的前提下，提高了算法的效率，使得实时绘制更加流畅。

主权项

1.一种基于CUDA的医学图像的三维重建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、体数据映射成三维纹理将unsigned char类型的体数据映射成可以被GPU读入的三维纹理，在体数据到三维纹理的映射过程中，可现实多种传递函数，进行灰度绘制时，直接使用体数据值作为三维纹理的灰度值；而进行光照绘制时，将每一个体数据点的梯度值作为三维纹理的RGB颜色值，使用中心差分公式计算梯度值，而将原始的体数据值作为透明度值；步骤2、确定光线的起始位置和方向在世界坐标系中计算从视点发出的光线，确定光线的起始位置和起始方向，将体数据视为放置在视空间中的一个立方体，记Boxmin＝{Xmin，Ymin，Zmin}为该立方体在视空间下所有定点的X，Y，Z坐标的最小值，Boxmax＝{Xmax，Ymax，Zmax}为最大值，把视点设为光线的起始点，在OpenGL中，视点固定在原点，在计算光线方向时，把光线在体数据立方体上的进入坐标值作为光线方向的值；步骤3、图像合成采用从前向后的图像合成算法，在内核函数中循环对一条光线上的体数据进行遍历、采样、赋色并用改进的Blinn‑Phong光照模型进行光照计算，得出颜色值和不透明度；首先计算出光线在体数据立方体上的离开点；并遍历循环进入点到离开点的光线步进，计算每次步进后所在体数据点的颜色值；最后混合相同光线上所有采样点的值作为该像素点的颜色值输出。步骤4、绘制计算结果将最后得到的颜色值与不透明度写入像素缓冲对象(PBO)中，这样就从CUDA的内核传入到CPU端，然后用OpenGL绘制到屏幕即可。