[发明专利]一种体绘制裁剪面绘制方法

说明书

技术领域

本发明提供一种三维图像可视化技术，尤其涉及一种体绘制裁剪面绘制方法。

背景技术

在医学影像工程中，CT，MR等医学成像设备均产生人体某一部位的二维断层图像，由一系列平行的二维断层图像来记录人体的三维信息，在医学诊断中，医务人员通过观察多组二维断层图像，在大脑中进行三维数据的重建，以此来确定病变体的空间结构。这就难以准确确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围生物组织之间的关系。因此，在医学诊断观察中，从一系列二维断层图像生成三维图像是越来越需要和迫切的。根据医学图像的图像质量要求和特点，现在大多采用体绘制方法中的光线跟踪算法来重建三维图像。为了诊断观察的目的和加快成像速度减少数据量，需要对数据体进行一定的裁剪，在三维产品中最常用的裁剪是数据体立方体裁剪和视平面裁剪。数据体的裁剪是减少数据体计算量提高有效的采样率加快效率，视平面裁剪是便于诊断和观察的需要。

三维可视化技术对于临床医学的精确诊断以及手术计划越来越重要的作用。先进的医学影像设备是先进的医学图像处理与分析的基础，特别是多排CT与高场MR带给临床的是：更快的扫描速度(0.5S)、更高的图像分辨率(0.3MM)、更多的单个病人数据量(＞2000层)、更广泛的临床应用(CTA，MRA)等，与此同时，需要更丰富的软件处理能力。在医学诊断中，医务人员通过观察多组二维断层图像，在大脑中进行三维数据的重建，以此来确定病变体的空间结构。这就难以准确确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围生物组织之间的关系。因此，从一系列二维断层图像生成三维图像在医学观察中是越来越需要和迫切。对于过去长期使用单排CT的医生来说，先进影像设备不是简单的硬件上的提升，也是诊断技术、诊断方式上的革命性的改变。如果依然延续过去单排CT或普通MR的扫描、处理、诊断方式，在很大的程度上，没有发挥设备革命性的升级对诊断上的重大的影响，而是简单地把先进设备认为是图像更好，速度更快的影像设备，在临床的作用将受到我们传统应用观念和方法上的限制，而没有得到最大程度上的发挥。要充分发挥先进影像设备临床应用价值，挖掘海量数据的诊断内容，就需要从常规的2D阅片工作站与时俱进到3D专业工作站.医生可以从大量图像数据中，找到真正有价值的图像，减少了诊断信息上的疏漏。除放射科室以外，3D医疗影像在手术计划以及教学演示等，同样起着相当重要的作用。医生依靠先进的PACS系统和数字化3D专业软件，可以更直观、精确地、多角度来观察组织形态结构，真正享受由专业软件带来的快速、有效、直观的工作环境。3D专业工作站系统将为临床阅片提供新一代的解决方案。在兼容传统的2D阅片工作站的基础上，提供更适合医生认识与思维的诊断信息。

根据医学图像精度高、内容丰富的要求，容积重建(VR，Volume Rendering)是所有三维重建中最合适的重建方式。容积重建分为以物体着手的对象重建算法和以及重建结果着手的图像型重建算法，对象型重建算法中常用的是光线跟踪(Ray casting)算法，图像型重建算法中常用的是抛雪球(Splat)算法，以及由两种混合的错切(Shear-warp)算法。以上算法从计算复杂度的角度来看，都需要三维空间采样，复杂度高，而且三维重建的数据量本身是“海量”的，常常直接造成效率很低，重建速度让人难以接受。

在不降低重建图像质量的前提下提高重建速度，一种最有效的方式是减少与诊断不相关的数据体，从而减少了大量的计算量。医学体数据恰好就符合这种情况，在人体周围存在这大量的空气图像，这些图像不仅对重建三维图像没有任何意义，而且往往带来干扰。如果能对其进行去除不仅可以加快速度，而且有利于医务人员的观察和诊断。另外，为了诊断具体的组织，需要在视线方向对组织进行观察，这需要在垂直视线的方向上进行裁剪，从而可以观察的物体内部，这也需要进行数据体的视平面方向裁剪，并需要对裁剪面进行处理，使得其便于观察。

现有技术中一般是把剪切面看做数学平面，然后根据直线与平面的交进行解析获取交点，这种方法在视角体绘制正规相交时比较方便，但是一旦旋转视角，需要对各个面进行数学解析，同时对交点的结果还需要与包围体进行前后的判断，计算量大而且复杂，同时对视角剪切面的处理需要更多的判断才能得到其空间逻辑关系。

发明内容

本发明提供一种体绘制裁剪面绘制方法，本发明就是针对现有两种裁剪的方式，采用进出交点快速跳跃裁剪方法，并对剪切面特殊光照处理使得剪切面绘制出来，该方法不仅速度快而且绘制的结果有利于观察和医学诊断。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：