[发明专利]基于二维图像为交互界面的转换函数的直接体绘制方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，具体涉及一种基于二维图像为交互界面的转换函数的直接体绘制方法。

 

背景技术

医学图像的三维重建技术,可以将二维图像序列在计算机上以三维效果图的形式直观展现出来，能够直观地得到器官或病灶的形状和大小，在临床上具有非常重要的价值。

直接体绘制（Direct Volume Rendering）是三维重建技术的一种非常重要方法之一，转换函数（Transfer Function）在直接体绘制（Direct Volume Rendering）中是必不可少的， 其主要作用是对三维数据场中的数据进行分类，将三维数据场中各采样点处的灰度值转换为相应的光学特性（颜色、亮度和不透明度等），以达到增强显示特定组织或结构的目的。

目前，直接体绘制中使用最广泛的仍然是一维转换函数,如附图1所示，一维转换函数一般以三维数据的直方图统计为背景，用来辅助用户进行人机交互。一维转换函数通过单纯的灰度信息对数据进行分类，所以其在分类功能上有很大的局限性，特别是对医学数据，如CT或MR数据，这是由于医学数据本身的复杂性造成的，使得使用单一灰度特征很难对数据进行有效的分类；另外一维转换函数的人机交互方式是一种不断尝试和纠错的过程，用户需要不断的尝试才能获得需要的显示效果，这种方式缺少明确的目标性，直方图统计无法指示用户感兴趣区域；用户很难确定自己感兴趣的组织位于哪个区域内，特别是对那些没有经验或缺少经验的用户。

高维转换函数使用更多的特征空间来对数据经进行分类，但由于使用的特征越多，用户越难以理解，人机交互就更加复杂，所以在实际应用中，以灰度和梯度为特征的二维转换函数，如附图2所示，更加具有实际应用价值。以灰度和梯度来构建二维转换函数，可以有效的提取不同组织之间的边界特征，其人机交互界面的背景为梯度和灰度联合统计信息，图像横坐标代表三维数据的灰度信息，图像的纵坐标表示三维数据的梯度统计信息，用户通过在交换界面上构建不同的控件，以选择相应的区域来增强显示感兴趣组织或抑制非感兴趣组织。二维转换函数最突出的问题之一是其交互界面过于抽象，即使是经验丰富的用户，也很难将自己感兴趣的区域和二维转换函数上的某个区域对应起来；其次由于交互界面上的控件是用户自己选择的，完全脱离的数据本身的特性；用户对选择的控件的修改和调整变得异常困难，以一个长方形控件为例子，用户需要调整控件的四个顶点、四个边和对长方形控件的平移操作，这样就有9个参数需要调节，交互过于繁琐。

预存模板的方式是设计者按照设备产生数据的特点，根据不同的部位和组织，提前制作好转换函数，并将这些转换函数保存起来，当用户使用时，根据自己的需要，来选择特定的模板。预存模板的方式人机交互非常简单，用户通过对模板的选择就可以实现不同的显示效果，但这种方法只适用于特定的设备产生的数据，对其它设备产生的数据并不适用，另外由于用户的需求总是无法提前全部预知的，所以该方法缺乏灵活性，适用性较差。

现有的转换函数缺乏友善的人机交互界面，无法以一种用户容易理解的、直观的方式来指导用户对转换函数进行调节，从而快速得到用户期望的结果；另外现存的转换函数中人机交互相当复杂，需要耗过多的时间和精力来不断调整转换函数控件的交互参数，更新转换函数，以达到用户需要的显示效果，这种调节是一种盲目的、脱离数据的一种尝试性交互，需要消耗用户过多的时间和精力。因此，针对现有技术不足，提供一种可以有效改善用户交互感受，提高工作效率的基于二维图像为交互界面的转换函数的直接体绘制方法以克服现有技术不足甚为必要。

 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种基于二维图像为交互界面的转换函数的直接体绘制方法，该方法用户交互界面直观、易于理解，用户交互目标明确、操作方便、效率高。

本发明的上述目的通过如下技术方案实现。

一种基于二维图像为交互界面的转换函数的直接体绘制方法，依次包括如下步骤，

   （1）根据三维数据获得的二位图像作为交互窗口；

   （2）选择感兴趣区域并进行标注, 每标注一个感兴趣区域，产生与之对应的标注动作，与标注动作相应的参数作为数据特征信息；

   （3）将步骤（2）的数据特征信息封装形成数据特征信息结构体，根据数据特征信息结构体构建数据信息管理单元；

   （4）根据步骤（3）的数据信息管理单元生成基于数据特征信息的转换函数；

   （5）根据步骤（4）的转换函数生成二维纹理；