[发明专利]一种基于膝关节CT图像的高逼真度模型体绘制方法

说明书

技术领域

本发明是一种基于膝关节CT图像的高逼真度模型体绘制方法，特别是一种适合基于CT图像的人体器官（组织）的三维模型体绘制的方法。属于基于膝关节CT图像的高逼真度模型体绘制方法的创新技术。

背景技术

随着社会经济的不断向前发展，尤其是经济全球化的深入和对知识经济的重视，提升专利发展水平已经成为一种共识。纵观国内外，围绕专利方面的竞争相当激烈，它是一个国家和地区综合实力与核心竞争力的显著标志。

医学图像数据可视化在临床上是辅助诊断和治疗的重要手段，在医学领域里，大量的CT图像产生了二维断层数据，通过观察组织或者器官的二维断层图像来判断病情是比较常用的方法，但是它的弊端在于不能精确的确定患者病变部位详细信息。假如将这些数字图像成像技术获得的人体信息在计算机上直观的表达出来，并将其以三维的形式显示，从而获得传统手段无法获得的结构信息，就可以使临床医生对人体内部病变部位的观察更直接、清晰，重要的是准确率也更高，具有很高的临床价值，这也正是医学图像处理蓬勃发展的原因所在。

医学图像三维重建通过数字图像处理技术，对组织或者器官进行三维重建，是辅助医生对患者器官以及各种组织进行有效分析和显示的工具。除了辅助医疗诊治外，医学图像三维重建也可以为外科手术仿真提供支持，仿真手术操作演练中所需要的精准模型也可以通过此种方法来实现，此外它还是机器人外科手术、手术仪器试制与分析、远程医疗、远程手术等医学课题的基础。

目前有众多的工具可以将医学图像实现可视化，为医生给病人准确诊治提供了极大便利。但都存在不同程度的缺陷，有些执行效率低下，有些计算能力较差，有些三维图形功能层次比较低等。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种基于膝关节CT图像的高逼真度模型体绘制方法。本发明通过可视化流程,实现膝关节体模型的三维重建,方便实用。

本发明的技术方案是：本发明的基于膝关节CT图像的高逼真度模型体绘制方法，包括有如下步骤： 

1）对原始膝关节CT图像进行预处理；

2）采用光线投影法完成对膝关节CT图像的三维可视化。

上述光线投影法,包括如下步骤：

21)从屏幕上每一点发出一条视线，该视线会穿过三维视场的体元矩阵，沿着该视线等距设置采样点，将距离采样点最近的8个数据点所组成体素的颜色值以及不透明度进行三次线性插值，求出该采样点的不透明度以及颜色值;

22)按照从前到后或者从后到前的合成公式对所有采样点的颜色和不透明度进行合成,当所有像素点都进行以上过程后，就会得到此数据的体绘制结果图像。

上述光线投影法分为光线生成、光强计算、光像合成与显示三部分。

上述光线生成的过程如下：以屏幕上任一像素点为原点，按照设定的视点方向，发出一条射线，对其要求是该射线要穿过由C T断层图像叠加组成的三维体数据场。

上述光强计算的方法如下：光线穿过三维数据场的体素矩阵，沿着这条射线选择K个等距采样点，由距某一采样点最近的八个定点的颜色值和不透明度做三次线性插值，求出该采样点的不透明度及颜色值。

上述光像合成及显示，其方法如下：在求出该射线上所有采样点的颜色值和不透明度以后，用由前到后或者由后到前的两种方法将每一采样点颜色值及不透明度进行组合，从而算出屏幕上该像素点处的颜色值；三维模型的显示则依靠可视化编程传统程序编写规则，把演员、绘制器添加到绘制窗口即可达到目的。

上述步骤1）对原始膝关节CT图像进行预处理的初始数据为二维断层医学图像。

本发明针对膝关节CT图像的高逼真度模型重建采用光线投影法的原理，根据原始膝关节的CT图像，绘制出膝关节的三维模型，实现其可视化的效果，方便对医学图像的研究，使医生对患者的病情进行诊治更加准确和快速。本发明提出的基于CT图像的膝关节模型体绘制方法克服了其他绘制方法的不足，医学中比较常见的CT图像和MRI图像，都可以采用该方法来达到可视化的目的。本发明是一种方便实用，结果也完全符合预期要求的基于膝关节CT图像的高逼真度模型体绘制方法, 利用本发明能根据医学组织（器官）CT图像快速、准确绘制出其三维模型，满足不同的医疗、科研需求。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为通过本发明绘出的高逼真三维模型立体图。

具体实施方式

实施实例：

本发明的流程图如图1所示，本发明的基于膝关节CT图像的高逼真三维模型体绘制方法，包括有如下步骤：