[发明专利]基于CUDA的牙科CT三维图像处理方法

说明书

技术领域

 本发明属于医疗影像处理技术领域。

背景技术

医学影像在医生诊断中的辅助作用越来越明显，为了提高医疗诊断和治疗规划的准确性和科学性，需要由二维断层图像序列转变为具有直观立体效果的三维图像，然而目前的三维医疗辅助诊断系统都需要工作站级别的运行平台，才能基本满足处理大量图像数据的要求，由于价格问题使得这种系统难以推广，目前专门用于图像处理的GPU在计算机图形图像方面得到越来越广泛应用，拥有超大规模数据处理、运算能力的GPU，具有CPU不可比拟的速度优势，在消费级的GPU硬件上实现大规模数据的处理，CUDA编程语言是针对通用计算GPU的C语言环境，应用CUDA编程可方便地实现GPU通用计算，当前通用的体绘制技术，一般是基于传统的CPU进行计算，处理速度较慢，一般要在并行图形工作站上进行运行，成本相较大大提高。

发明内容

本发明的目的是：针对现有基于CPU的医学图像处理运算速度慢、图形工作站成本高的弊端，提供一种基于CUDA的三维医学图像处理显示方法，利用GPU强大的流运算能力进行加速，从而实现医学三维图像的快速显示。

本发明所采用的技术方案：基于CUDA的牙科CT三维图像处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

第一步骤，读入DICOM图像序列文件并以体数据的方式保存到系统内存；

体数据是由顺序的二维医学DICOM图像序列构成，将这些医学图像的图像分辨率、层间距和图像像素信息读入系统内存，体数据首先进行预处理，比如用图像滤波器进行除噪，并且通过插值层间距数据来得到更加细致的效果；

第二步骤，利用CUDA调用OpenGL的三维图形库编程扩展口函数API，将系统内存中的体数据加载入GPU显存；

第三步骤，计算生成多边形切片，分为以下几个方面：

1、计算体数据的顶点在视点坐标系下的坐标；

将体数据的顶点坐标由体数据的局部坐标转换到视点坐标系，首先将体数据八个顶点的局部坐标转换成世界坐标，然后通过视点世界坐标参数矩阵，将体数据八个顶点的世界坐标变换到视点坐标系中；

2、计算多边形切片数目并计算每张多边形切片顶点的世界坐标；

3、对所得的每张多边形切片，利用颜色映射表逐像素进行颜色计算，通过Alpha混合所有多边形切片合成三维医学影像。

本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于CUDA的医学图像显示方法，相比于现有的基于CPU的医学图像显示方法，本发明具有很高的运算速度，可以在普通消费级别大众PC上实现医学图像的快速三维显示，而无须使用图形工作站，使得成本大大降低。

附图说明

    附图为基于CUDA的牙科CT三维图像处理方法的示意框图。

具体实施方式

参照附图，基于CUDA的牙科CT三维图像处理方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

第一步骤，读入DICOM图像序列文件并以体数据的方式保存到系统内存；

体数据是由顺序的二维医学DICOM图像序列构成，将这些医学图像的图像分辨率、层间距和图像像素信息读入系统内存，体数据首先进行预处理，比如用图像滤波器进行除噪，并且通过插值层间距数据来得到更加细致的效果；

第二步骤，利用CUDA调用OpenGL的三维图形库编程扩展口函数API，将系统内存中的体数据加载入GPU显存；

第三步骤，计算生成多边形切片，分为以下几个方面：

1、计算体数据的顶点在视点坐标系下的坐标；

将体数据的顶点坐标由体数据的局部坐标转换到视点坐标系，首先将体数据八个顶点的局部坐标转换成世界坐标，然后通过视点世界坐标参数矩阵，将体数据八个顶点的世界坐标变换到视点坐标系中；

2、计算多边形切片数目并计算每张多边形切片顶点的世界坐标；

3、对所得的每张多边形切片，利用颜色映射表逐像素进行颜色计算，通过Alpha混合所有多边形切片合成三维医学影像。

本发明提供了一种基于CUDA的医学图像显示方法，相比于现有的基于CPU的医学图像显示方法，本发明具有很高的运算速度，可以在普通消费级别大众PC上实现医学图像的快速三维显示，而无须使用图形工作站，使得成本大大降低。