[发明专利]基于GPU平台的实时3D超声扫描变换方法

说明书

本发明公开了基于GPU平台的实时3D超声扫描变换方法，包括：预设一个扫描完成后的3D体图像模型；由X轴和Y轴确定XY平面，Z轴垂直于XY平面，建立一系列相互平行的代理平面，并将平面划分为n*n的小格；获得每个代理平面上各个小格的四个顶点的直角坐标；对各个小格的四个顶点和中点的直角坐标做GPU的纹理坐标变换，得到各个小格四个顶点和中点的纹理坐标；GPU通过色调映射算法，对各个小格的纹理坐标上的超声进行采集，并将采集到的超声的回声强弱映射成亮度和对比度；利用GPU绘制所有代理平面，同时打开GPU的alpha模块混合绘制完成所有图像。本发明不需要额外的专用硬件，节省CPU计算资源。

技术领域

本发明涉及超声诊断技术领域，具体涉及基于GPU平台的实时3D超声扫描变换方法。

背景技术

2D模式下的扫描变换在传统超声中就需要消耗大量的计算资源，因为每绘制一个点都要进行扫描变换。有些厂家用DSP甚至FPGA等专用硬件来完成扫描变换。有一些设备采用了CPU的快速算法，即使这样，也需要很高端的CPU来完成。实时3D模式，也就是通常大家所说的4D模式，需要进行体数据的扫描变换，这对于传统的CPU，DSP甚至FPGA。都是巨大的挑战.传统的扫描变换算法，无法实时对3D体数据进行扫描变换。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明提供了一种基于GPU平台的实时3D超声扫描变换方法，用于实现3D体数据扫描变换，节省CPU资源。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

基于GPU平台的实时3D超声扫描变换方法，包括以下步骤：

1）预设一个扫描完成后的3D体图像模型，所述预设的3D体图像模型轮廓近似实际图像且大于实际图像；

2）建立直角坐标系，由 X轴和Y轴确定XY平面，Z轴垂直于XY平面，并对步骤1）中预设的3D体图像在XY平面内且垂直于Z轴的方向建立一系列相互平行的代理平面，并将平面划分为 n*n的小格；

3）GPU获得每个代理平面上各个小格的四个顶点的直角坐标（x，y，z，）；

4）对各个小格的四个顶点和中点的直角坐标（x，y，z，）做GPU的纹理坐标变换，得到各个小格四个顶点和中点的纹理坐标（u，v，w），并将顶点和中点坐标分别存放；

5）GPU通过色调映射算法，对各个小格的纹理坐标（u，v，w）上的超声进行采集，并将采集到的超声的回声强弱映射成亮度和对比度；

6）利用GPU绘制所有代理平面，同时打开GPU的alpha模块混合绘制完成所有图像。

所述4）中对各个小格的四个顶点的直角坐标（x，y，z，）做GPU的纹理坐标变换的方法包括GPU获得绕xyz轴旋转的视角变换矩阵T，并用所述变换矩阵T的逆矩阵变换所述3）中每个代理平面上各个小格的四个顶点的直角坐标（x，y，z，），GPU计算出在探头几何模型空间中对应的直角坐标（x1,y1,z1），根据直角坐标（x1,y1,z1），GPU计算出对应的纹理坐标（u，v，w）。

所述6)中绘制图像时把每个代理平面中各个小格中间的点按照W纹理坐标位置相同由GPU做线性插值。

本发明的有益效果为：采用GPU对3D体数据进行扫描变换，不需要额外的专用硬件，节省CPU计算资源，利用每台PC都有的集成GPU即可完成。

附图说明

图1为本发明具体实施例预设的3D体图像模型；

图2为本发明具体实施例代理平面和扫描变换后的3D扫描体产生的交集结构示意图；

图3为本发明具体实施例代理平面网格化的结构示意图；