[发明专利]基于光线投射体绘制算法的人体心脏三维解剖组织结构模型可视化方法

说明书

技术领域

本发明涉及人体心脏三维解剖模型可视化方法，具体涉及一种基于光线投射体绘制算法的人体心脏三维解剖组织结构模型可视化方法。

背景技术

心脏是集电生理学、血液动力学及神经和生物控制为一体的复杂综合系统，基于单一角度(解剖/电生理/机械)的虚拟心脏模型往往不能有效反映宏观上心脏各不同功能间的复杂相互作用，因而很难对心脏在正常和病理条件下的行为和特性做出精确的预测。因此，需要建立心脏解剖组织结构模型，从而将之与电生理及机械模型整合，以达到对心脏结构外观和行为功能的精确模拟。

发明内容

为了解决现有技术中无法实现心脏解剖组织结构模型可视化的问题，本发明提供了一种基于光线投射体绘制算法的人体心脏三维解剖组织结构模型可视化方法。

本发明的基于光线投射体绘制算法的人体心脏三维解剖组织结构模型可视化方法，它的具体过程为：

步骤一：获得心脏三维体数据集空间，并根据光线投射体绘制算法，计算心脏三维体数据集空间在像平面的投射区域；

步骤二：分别从投射区域的每个像素点出发沿着视线方向发射一条投射光线，在每条投射光线方向上按设定步长选取采样点，所述采样点包括体元素和非体元素，并对所述体元素以三维坐标(x，y，z)进行表示；

步骤三：在每条投射光线穿过心脏三维体数据集空间的过程中，计算心脏三维体数据集空间中的每条投射光线所穿过的每个体元素的梯度；

步骤四：根据光照模型，获得在光照下心脏三维体数据集空间中的每个体元素的亮度；

步骤五：根据光线投射体绘制算法，计算每个体元素的不透明度值和颜色值；

步骤六：在每条投射光线穿过心脏三维体数据集空间的过程中，对每条投射光线所穿过的每个非体元素进行采样插值计算，获得所述每个非体元素的不透明度值和颜色值；

步骤七：根据每条投射光线上的每个采样点的颜色值和不透明度值，并根据由前向后合成函数对所述每个采样点进行合成，获得像平面上对应每条投射光线的像素点颜色值；

步骤八：根据像平面上每个像素点颜色值绘制心脏三维解剖组织结构模型图像。

本发明的有益效果为：本发明实现了人体心脏三维解剖组织结构模型的可视化；本发明成功利用了光线投射体绘制算法，并利用光照模型逼真的模拟了在真实世界中光线落在心脏上的状态。

附图说明

图1是本发明的基于光线投射体绘制算法的人体心脏三维解剖组织结构模型可视化方法流程图，图2是本发明的利用原始的光线投射体绘制算法原理示意图，其中，E表示眼睛，L表示投射区域，S表示三维体数据集空间，D表示采样点，T表示投射光线，图3是本发明的利用原始的光线投射体绘制算法原理流程图，图4是具体实施方式七中三次线性插值原理示意图，图5是具体实施方式八中由前向后合成方法原理示意图，图6是具体实施方式八中心脏原始切片图像示意图，图7是具体实施方式八中与图6相应的图像分割结果示意图，图8是具体实施方式八中在第一个角度的基于原始的光线投射体绘制算法的心脏解剖组织结构模型的结果图像示意图，图9是具体实施方式八中在第二个角度的基于原始的光线投射体绘制算法的心脏解剖组织结构模型的结果图像示意图，图10是具体实施方式八中在第三个角度的基于原始的光线投射体绘制算法的心脏解剖组织结构模型的结果图像示意图，图11是具体实施方式八中在第四个角度的基于原始的光线投射体绘制算法的心脏解剖组织结构模型的结果图像示意图，图12是具体实施方式八中心脏组织内部细节结果图像前向示意图，图13是具体实施方式八中心脏组织内部细节结果图像后向示意图，图14是具体实施方式八中在第一个角度的对光线投射体绘制算法进行加速改进后绘制的心脏解剖组织结构模型的结果图像示意图，图15是具体实施方式八中在第二个角度的对光线投射体绘制算法进行加速改进后绘制的心脏解剖组织结构模型的结果图像示意图；

具体实施方式

具体实施方式一：根据说明书附图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于光线投射体绘制算法的人体心脏三维解剖组织结构模型可视化方法，它的具体过程为：

步骤一：获得心脏三维体数据集空间S，并根据光线投射体绘制算法，计算心脏三维体数据集空间S在像平面的投射区域L；

步骤二：分别从投射区域L的每个像素点出发沿着视线方向发射一条投射光线T，在每条投射光线T方向上按设定步长选取采样点D，所述采样点D包括体元素和非体元素，并对所述体元素以三维坐标(x，y，z)进行表示；