[发明专利]一种基于动态步长的DRR图像生成系统及生成方法

权利要求书

1.一种基于动态步长的DRR图像生成系统，其特征在于：包括图像预处理模块、动态步长计算模块和光线投影计算模块，其中，所述图像预处理模块用于基于CT图像三维体素数据及体素间CT值相互关系建立预处理三维体素模型；所述动态步长计算模块用于根据投影线穿过的预处理三维体素模型体素所属组织或与周围体素所属组织的相对关系计算射线的分段采样步长；所述光线投影计算模块用于计算光线在平板接收点所有像素上的投影值。

2.根据权利要求1所述基于动态步长的DRR图像生成系统，其特征在于：所述图像预处理模块以CT图像为输入，并根据CT图像三维体素数据的CT值特征转换原CT图像为预处理三维体素模型，预处理三维体素模型与原CT图像尺寸相同。

3.根据权利要求1所述基于动态步长的DRR图像生成系统，其特征在于：所述动态步长计算模块以预处理三维体素模型为输入，根据预处理三维体素数据特征分段计算出穿过CT图像的采样步长，分段采样步长在光线与CT图像相交的线段上计算得到。

4.一种根据权利要求1所述基于动态步长的DRR图像生成系统的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)基于CT图像三维体素数据及体素间CT值相互关系建立预处理三维体素模型；

(2)沿虚光源向预处理三维体素模型发出若干条投影线；

(3)计算每条投影线入射和出射此体素模型的交点，基于预处理三维体素模型计算分段采样步长和分段采样步长对应的CT值；

(4)将采样步长对应的CT值与对应采样步长相乘后累加得到该投影线投影到接收平板的投影值，遍历所有投影线得到接收平板所有像素投影值得到DRR图像。

5.根据权利要求4所述基于动态步长的DRR图像生成方法，其特征在于：步骤(1)中，对所述CT图像三维体素数据中的每个体素按照体素CT值分布范围进行分组，根据分组确定每个体素对应的组织编号或者确定每个体素相对于周围体素所属组织的关系。

6.根据权利要求4所述基于动态步长的DRR图像生成方法，其特征在于：步骤(2)中，所述投影线的数量与接收平板的像素个数相同。

7.根据权利要求4所述基于动态步长的DRR图像生成方法，其特征在于：步骤(3)中，根据投影线穿过的三维体素的所属组织或与周围体素所属组织的相对关系确定射线的分段采样步长。

8.根据权利要求7所述基于动态步长的DRR图像生成方法，其特征在于：所述分段采样步长的计算方法包括两种，一种为根据初始步长成倍增加，另一种为分次增加不小于体素模型单元体素三维上最小值。

9.根据权利要求8所述基于动态步长的DRR图像生成方法，其特征在于，当采用根据初始步长成倍增加的分段采样步长计算方法时，包括以下步骤：

(一)设置初始步长，计算初始步长中点对应的CT三维模型体素CT值以及初始步长终点对应的CT三维模型体素CT值；

(二)若两者CT值所属同一个组织范围内，则步长增加1倍，再次计算新步长中点和终点的体素CT值并比较，直到步长的终点对应的体素CT值不属于同一个组织；

(三)确定当前分段步长，计算该步长中点对应的CT值；

(四)按照上述步骤计算下段动态步长，直到步长终点超出CT范围，；此时，将射线超出CT边界交点作为最后一段动态步长的终点，计算最后一段动态步长对应的CT值。

10.根据权利要求8所述基于动态步长的DRR图像生成方法，其特征在于，当采用根据分次增加不小于体素模型单元体素三维上最小值的分段采样步长计算方法时，包括以下步骤：

(a)设置投影线初始步长，并计算初始步长终点对应的体素的圈值；

(b)若圈值C不为0，则更新计算此分段动态步长为d₀+C*min{Sx,Sy,Sz}，其中，Sx,Sy,Sz分别为三维模型单元体素在x,y,z三维方向上的尺寸；

(c)循环更新动态步长，直到C＝0时结束此分段步长更新。