[发明专利]一种高效的椎骨CT图像三维重建方法

说明书

本发明公开了一种高效的椎骨CT图像三维重建方法，属于医学领域；为了弥补临床医学实际操作和教学研究中，尤其在椎弓根螺钉置入手术中，脊柱模型三维重建时间过长，光滑度不足的问题，本发明针对经典的Ray Casting算法中需要遍历每一个体素导致重建速度过慢的问题，提出了一种在传统算法上改进的Ray Casting算法来解决上述背景技术中提出的问题；重建完成后可视化阶段选择可视化工具包VTK(Visualization Toolkit)完成三维图像的可视化和缩放、旋转等交互操作，方便医生和科研人员更为清晰和方便的观察出三维图像的内部细节。

技术领域

本发明属于医疗领域，尤其涉及了脊柱外科和科学研究中一种脊柱CT图像三维重建的方法。

背景技术

近些年来，脊柱类疾病越来越朝着年轻化和城市化的方向发展，诊断治疗时医生需要观察多张图像，不仅效率低，诊断的错误率也比较高，而术前进行准确的病灶分析是非常重要的，为了更好的掌握脊柱各节椎骨内部细节和具体病灶信息以及设计手术方案，需要对脊柱CT图像进行三维重建，对于重建模型的精度要求很高。而在三维重建算法中的RayCasting算法是体绘制中最为经典的算法，Ray Casting算法由Levoy提出，是一种基于图像空间的体绘制算法，该算法遍历每个体素，计算量较大，重建速度较慢，因此通过改进来提高此算法的效率尤为重要。

发明内容

本发明针对传统的Ray Casting算法在进行三维重建的过程中渲染速度过慢的问题，提出了一种高效的改进Ray Casting算法来解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

在光线投射过程中，通过分析标量值变化率确定特征重要性，快速识别视线方向上的重要特征，降低不重要特征对绘制结果图像的贡献，为进一步优化重要特征的视觉感知，引入反锐化掩模技术对视线方向上局部采样点的光照值作低通滤波处理，进而对高频采样点的光照值进行加权，增强重要特征的视觉感知，且局部的平滑及加权处理节省了GPU硬件资源，对重建的渲染速度起到了提高作用，有利于实时的体数据可视化及分析。对包含椎骨兴趣区域的体素进行有效筛选，对重要特征的相关体素进行加权处理，增加重要特征体素的权重，降低不重要体素权重，可加速遍历速度，完成对椎骨兴趣区域的特征提取，最后利用可视化模块，调用可视化工具包VTK中Render和RenderWindow将绘制结果在电脑窗口中渲染显示，设置vtkRender类中的光照、原点位置、视角等信息实现对Actor的渲染，并实现对图像进行旋转、平移、缩放等交互操作。

作为本发明优选：引入反锐化掩模技术增强重要特征的视觉感知，且局部的平滑及加权处理节省了GPU硬件资源，对重建的渲染效果和速度都起到了提高作用。

作为本发明优选：利用可视化工具包VTK进行个性化的可视化操作，并且可以根据操作者需要进行个性化功能设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：所述椎骨CT图像三维重建方法，与传统体绘制Ray Casting算法相比较，减少了不重要特征对三维重建的影响，增强了重要特征重建的可视化效果，进而不仅保证了渲染效果，还减少了重建时间，效率更高，对临床医学操作和教学研究需要提供技术支持。

附图说明

图1为高效的椎骨CT图像三维重建方法流程图。

具体实施方式：

结合本发明实例中的附图，下面对本发明中的具体实施方案进行详细的阐述，很明显，所说明的实施例不是全部的实施例，而只是本发明中的一部分，对于本发明中的实施例，在本领域里的普通技术人员在没有付出创造性劳动而获得的，都属于本发明所保护的范围。