一种医学图像绘制的方法和设备技术

本发明专利技术涉及医学图像绘制的方法，包括拆分待绘制的医学图像体数据以形成所述医学图像体数据的各子数据块；确定所述子数据块中的目标区域；基于光线投射算法计算每条光线关于所述目标区域的起点和终点；以及根据所述目标区域的起点和终点进行计算并沿光线累加以根据各光线的累加结果完成医学图像的绘制。本发明专利技术还涉及相应的医学图像绘制的设备。本发明专利技术的技术方案通过结合多种加速策略并将体数据自适应拆分为多通道进行渲染，能够达到在保证光线投射算法优质图像质量的同时提高绘制速度。

【技术实现步骤摘要】

本申请一般涉及医学图像领域，尤其涉及医学图像三维可视化领域。
技术介绍
医学图像三维可视化一般指对医学影像数据进行处理以将其转换成具有三维立体效果的图像。医学图像三维可视化技术通常可以分为面绘制和体绘制两大类。面绘制涉及对体表面的重建，而体绘制则直接对体数据，即离散的三维数据场进行处理以得到具有三维效果的对应二维图像。体绘制保留了三维医学图像的细节信息，从而能从所产生的图像中观察到三维数据场的整体和全貌，但其计算量很大。在医学图像三维可视化领域，直接体绘制技术因可以提供丰富的物体内部细节信息而被广泛应用。光线投射算法是一种最经典的高质量图像为序直接体绘制算法，其原理是从图像的每一个像素沿视线方向发射一条光线，光线穿越整个体数据过程中，对体数据进行采样获取采样点颜色信息，同时对颜色值进行累加，直至光线穿越整个图像序列，最后得到的颜色值就是渲染图像的颜色。由于该技术需要对整个体数据进行采样累加计算，所以计算量通常比较大，虽然已有很多对该算法进行改进优化的方法，但对于某些对图像质量和交互实时性要求较高的场合仍然难以满足要求。另一方面，随着互联网和移动医疗技术的迅猛发展，临床诊断医生可以通过网页端或者移动客户端来在不同场所实现对病人影像数据的交互操作和诊断，以提高医生工作效率或实现远程会诊。此时多用户并发操作在所难免，那么如何保证每个用户在获得高清医学图像的同时灵活地执行各种交互操作显得尤为重要。现阶段有很多种提高光线投射算法绘制速度的策略，主要包括借助图形显卡进行硬件加速和对算法进行改进的软件加速方法。图形硬件加速策略即借助GPU强大的并行计算能力实现光线投射算法的各种复杂计算，对算法进行改进的研究则更为广泛，包括光线提前终止、空域跳转、降低采样频率、遮挡剔除、延迟渲染、MIPMapping等等。这些改进方法里部分是以牺牲图像质量为代价以换取速度的提升，另一部分虽然都能在保证图像质量的基础上提高算法性能，但单独作用时提高速度的规模都非常有限。J.Krüger等人提出了一种基于GPU的体绘制加速技术(KrugerJ,WestermannR.AccelerationtechniquesforGPU-basedvolumerendering[C]//Proceedingsofthe14thIEEEVisualization2003(VIS'03).IEEEComputerSociety,2003:38)，该技术通过将光线遍历采样分为固定长度的多段进行，并通过结合光线提前终止和透明区域跳跃等技术来实现算法加速，多种加速策略的综合使用使得该算法性能获得了大幅提升。但该算法的前后表面是直接与体数据求交计算得到，实际应用中待显示目标物体通常只是整个体数据的一部分，在目标周围经常分散着一些诸如空气或医生不关心的组织，如果可以充分利用医生感兴趣区域特征过滤掉非感兴趣区域，无疑又可以对算法进行大幅优化；另一方面，该算法光线遍历分固定长度的多段进行，这个固定长度的选取对GPU资源的利用效率有着重要影响，实际中每个医学体数据大小不一，各个方向上维度大小也不尽相同，对于不同大小或从不同方向上观看的体数据，如何确定一个合适的分段长度亦是一个难题。本专利技术通过结合多种加速策略并将体数据自适应拆分为多通道进行渲染来达到在保证光线投射算法优质图像质量的同时提高绘制速度和降低GPU负载双重目的。
技术实现思路
本公开的一方面涉及医学图像绘制的方法，包括拆分待绘制的医学图像体数据以形成所述医学图像体数据的各子数据块；确定所述子数据块中的目标区域；基于光线投射算法计算每条光线关于所述目标区域的起点和终点；以及根据所述目标区域的起点和终点进行计算并沿光线累加以根据各光线的累加结果完成医学图像的绘制。在该方法方面的一示例实现中，所述确定所述子数据块中的目标区域进一步包括基于灰度阈值来确定所述目标区域。在该方法方面的另一示例实现中，所述目标区域是图像绘制关注的感兴趣区域。在该方法方面的又一示例实现中，所述确定所述子数据块中的目标区域还包括根据组织的标记信息来确定所述目标区域。在该方法方面的进一步示例实现中，所述组织包括以下至少一者：左肺、右肺、血管、肿瘤、结石。在该方法方面的再一示例实现中，根据所述目标区域的起点和终点进行计算并沿光线累加以根据各光线的累加结果完成医学图像的绘制包括在光线方向上所述目标区域为不连续的目标区域，根据所述每段目标区域的起点和终点进行计算并沿光线累加，根据各光线的累加结果完成医学图像的绘制。在该方法方面的一示例实现中，所述根据所述目标区域的起点和终点进行计算包括对颜色或灰度值进行计算。在该方法方面的另一示例实现中，所述拆分待绘制的医学图像体数据形成的是大小为16*16*16或32*32*32的子数据块。在该方法方面的又一示例实现中，根据目标区域的起点和终点进行计算并沿光线累加时进一步包括当累加结果符合光线终止条件时计算终止。本公开的另一方面涉及医学图像绘制的设备，包括拆分单元，用于拆分待绘制的医学图像体数据以形成所述医学图像体数据的各子数据块；确定单元，用于确定所述子数据块中的目标区域；第一计算单元，用于基于光线投射算法计算每条光线关于所述目标区域的起点和终点；第二计算单元，用于根据所述目标区域的起点和终点进行计算并沿光线累加以根据各光线的累加结果完成医学图像的绘制。本专利技术的技术方案通过结合多种加速策略并将体数据自适应拆分为多通道进行渲染，能够达到在保证光线投射算法优质图像质量的同时提高绘制速度。附图说明图1是根据本专利技术一示例性实施例的医学图像自适应多通道显示方法的示例性流程图；图2A是根据现有技术的光线投射的示意图；图2B是根据本专利技术一示例性实施例的光线投射的示意图；图3A是现有技术的光线投射的示例效果；图3B是根据本专利技术一示例的滤除非目标对象之后的光线投射的示例效果；图4是根据本专利技术一进一步示例性实施例的自适应多通道绘制的示例性流程图；图5是根据本专利技术一示例性实施例的将体数据自适应拆分为多个通道的原理示图；图6是根据本专利技术一示例性实施例的医学图像绘制的设备的框图。具体实施方式现在参照附图描述各个方面。在以下描述中，出于解释目的阐述了众多具体细节以提供对一个或多个方面的透彻理解。然而，明显的是，没有这些具体细节也可实践此种(类)方面。本专利技术在至少一个方面包括以下步骤中的至少一者或多者：通过分析待显示目标数据特征来对体数据表层进行初步过滤，从而得到紧凑的包围盒；在紧凑包围盒内对体数据使用空域跳跃加速策略，从而得到一系列非连续的子目标区域；以及将每个子目标区域作为一个通道进行渲染，并在每个通道检测是否达到光线提前终止条件，直至所有子目标区域渲染完成或已达到光线提前终止条件。本专利技术通过多种加速策略的合理结合并将体数据自适应拆分为多通道进行渲染，最终实现在保证光线投射算法优质图像质量的同时提高绘制速度和降低GPU负载双重目的。图1是根据本专利技术一示例性实施例的医学图像自适应多通道显示方法100的示例性流程图。该示例性方法100可包括例如首先将体数据拆分为多个小盒子并计算每个小盒子的统计信息(101)。这些小盒子可以是固定体数据大小的小盒子。例如，这些小盒子可以是固定体素数目的小盒子，例如为16*16*16或32*32*3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种医学图像绘制的方法，其特征在于，包括：拆分待绘制的医学图像体数据以形成所述医学图像体数据的各子数据块；确定所述子数据块中的目标区域；基于光线投射算法计算每条光线关于所述目标区域的起点和终点；以及根据所述目标区域的起点和终点进行计算并沿光线累加以根据各光线的累加结果完成医学图像的绘制。

【技术特征摘要】
1.一种医学图像绘制的方法，其特征在于，包括：拆分待绘制的医学图像体数据以形成所述医学图像体数据的各子数据块；确定所述子数据块中的目标区域；基于光线投射算法计算每条光线关于所述目标区域的起点和终点；以及根据所述目标区域的起点和终点进行计算并沿光线累加以根据各光线的累加结果完成医学图像的绘制。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述子数据块中的目标区域进一步包括基于灰度阈值来确定所述目标区域。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标区域是图像绘制关注的感兴趣区域。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述子数据块中的目标区域还包括根据组织的标记信息来确定所述目标区域。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述组织包括以下至少一者：左肺、右肺、血管、肿瘤、结石。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述目标区域的起点和终点进行计算并沿光线累加以根据各光线的累加结果完成医学图像的绘制包括：在光线方向上所述目...

【专利技术属性】
技术研发人员：李柳，傅超，王睿，刘雯卿，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31