一种自适应实时三维体绘制的加速方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种自适应实时三维体绘制的加速方法和装置，所述加速方法包括以下步骤：步骤S1，获取体数据；步骤S2，根据获取的体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为参考帧；步骤S3，根据参考帧和当前一帧体数据计算预设视平面的像素值，并输出二维图像。本发明专利技术通过投射计算得到输出的第一帧体数据的二维图像，并将其作为参考帧，在下一帧体数据的计算时，将预设视平面划分为纵横排列的栅格，并判断栅格的类型以实现针对性的像素点计算，能够有效减少投射光线的数目，提高效率，通过设置参考帧还能够保证图像的绘制质量。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应实时三维体绘制的加速方法和装置
本专利技术涉及一种图像的绘制方法，尤其涉及一种超声四维成像中的自适应实时三维体绘制的加速方法，并涉及一种超声四维成像中的自适应实时三维体绘制的加速装置。
技术介绍
医学超声成像中，B超仪所显示的二维图像具有较好的解剖特性，医生可以通过多幅二维图像，凭经验判断病灶的形状和大小。但是医生还是希望用三维成像来提供直观的立体图像信息，这在心肌损伤的定位、胸腹部肿瘤的检测、怀孕期的评估(特别是早孕畸形的检测)等方面有重大的价值。三维超声成像包括静态三维超声成像和动态三维超声成像，动态三维超声成像也称四维，除了空间的三维外还增加了时间维。四维超声成像技术包括以对于3D显示足够快的速率进行全体积数据的采集和显示，从而以临床上有用的速率示出3D绘制图像。所谓绘制，是指使用可视化算法对体数据进行计算，从而得到可视信息，并最终显示到计算机屏幕上。三维可视化算法主要分为两种，一种是体绘制方法，一种是面绘制方法，面绘制方法需要对体数据进行分类，并由此构造中间几何元素，然后由传统的计算机图形学技术实现画面绘制，与面绘制方法不同，体绘制方法并不构造中间几何元素，而是直接由三维数据场产生屏幕上的二维图像，因此也称为直接体绘制算法，该方法能产生三维数据场的整体图像，包括每一个细节，图像质量高，同时计算量也很大。光线投射法是一种经典的体绘制算法，其基本原理是根据视觉成像原理，构造出理想化的物理视觉模型，即将每个体素都看成能够透射，发射和反射光线的粒子，然后根据光照模型或明暗模型依据体素的介质特性得到它们的颜色和不透明度并沿着视线观察方向积分，最后在像平面上形成具有半透明效果的图像。现有技术中也公开了一种三维超声图像的快速体绘制算法，该算法通过将预设视平面划分为纵横排列的栅格，对每个栅格的四个顶点利用光线投射法计算其像素值，通过计算四个顶点像素值的偏差判断栅格所属类型；然而，在对栅格划分时并没有有效的利用前一帧的输出数据，只简单地将栅格划分为平坦与不平坦栅格两种类型，这样当平坦栅格判断一旦有误，对图像的质量会产生比较大的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是需要提供一种能够提高体绘制的效率，还能够保证图像的绘制质量的自适应实时三维体绘制的加速方法，并提供自适应实时三维体绘制的加速装置。对此，本专利技术提供一种自适应实时三维体绘制的加速方法，包括以下步骤：步骤S1，获取体数据；步骤S2，根据获取的体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为参考帧；步骤S3，根据参考帧和当前一帧体数据计算预设视平面的像素值，并输出二维图像。更进一步地，所述步骤S2包括：根据获取的第一帧体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为第一参考帧；所述步骤S3包括：根据第一参考帧与当前帧体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为第二参考帧；根据第二参考帧与当前帧体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为第三参考帧，依次迭代。更进一步地，所述步骤S3中，根据参考帧和当前一帧体数据计算预设视平面的像素值包括以下子步骤：步骤S301，将预设视平面划分为栅格，确定栅格的类型；步骤S302，根据栅格的类型进行像素填充。更进一步地，所述步骤S301中，将预设视平面通过两次划分为栅格，确定栅格的类型包括无偏移平坦栅格、偏移平坦栅格和非平坦栅格；所述步骤S302中，分别对所述无偏移平坦栅格、偏移平坦栅格和非平坦栅格进行像素填充。更进一步地，所述步骤S301中，将预设视平面通过两次划分为栅格包括一次划分，所述一次划分为根据预设宽高比将预设视平面划分为纵横排列的一级栅格，并判断一级栅格与参考帧相应位置的梯度值的绝对值之和是否大于第一预设门限，若否，则划分后的一级栅格为平坦栅格；若是，则划分后的一级栅格为不平坦栅格。更进一步地，所述步骤S301中，将预设视平面通过两次划分为栅格还包括二次划分，所述二次划分为根据预设宽高比将所述不平坦栅格划分为纵横排列的二级栅格，并根据所述平坦栅格和二次划分后的二级栅格的顶点与参考帧对应位置点之间的像素偏差值将所有栅格划分为无偏移平坦栅格、偏移平坦栅格和非平坦栅格。更进一步地，根据所述平坦栅格和二次划分后的二级栅格的顶点与参考帧对应位置点之间的像素偏差值将所有栅格划分为无偏移平坦栅格、偏移平坦栅格和非平坦栅格的具体过程为：当所述栅格顶点之间的像素偏差值小于第二预设门限且所述栅格的顶点分别与参考帧的对应位置点之间的像素偏差值小于第三预设门限时，判定该栅格的类型为无偏移平坦栅格；当所述栅格顶点之间的像素偏差值小于第二预设门限且所述栅格的顶点分别与参考帧的对应位置点之间的像素偏差值大于或等于第三预设门限时，判定该栅格的类型为偏移平坦栅格；否则判定该栅格的类型为非平坦栅格。更进一步地，所述步骤S302中，根据栅格的类型进行像素填充包括以下步骤：对所述无偏移平坦栅格采用所述参考帧相应位置的像素值进行像素填充；对所述偏移平坦栅格采用插值法进行像素填充；对所述非平坦栅格采用光线投射法进行像素填充。更进一步地，所述步骤S1中，根据探头采集到的数据计算得到对应的体数据，以获得第一帧体数据，所述第一帧体数据为当前视点下的第一帧三维体数据。本专利技术还提供一种自适应实时三维体绘制的加速装置，包括：数据采集模块，用于获取体数据；计算参考帧模块，根据获取的体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为参考帧；实时获取参考帧模块，根据参考帧和当前一帧体数据计算预设视平面的像素值，并输出二维图像。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：通过对预设视平面所有视点通过投射计算得到输出的第一帧体数据的二维图像，并将其作为参考帧，在下一帧体数据的计算时，将预设视平面划分为纵横排列的栅格，通过计算所述栅格四个顶点的第一像素偏差以及所述栅格四个顶点分别与所述参考帧的四个对应位置点之间的第二像素偏差，判断栅格的类型，并针对不同的栅格的类型，使用不同的方法进行栅格内像素点的计算；此后用新得到的当前输出的二维图像作为参考帧进行后续输出二维图像的计算，依此循环直到视点的预设坐标发生变化，则返回重新确定当前视点的第一帧体数据。本专利技术通过对预设视平面进行划分栅格能够有效减少了投射光线的数目，提高的体绘制的效率，同时，还通过设置参考帧保证了图像的绘制质量。附图说明图1是本专利技术一种实施例的光线投射法的示意图；图2是本专利技术一种实施例的工作流程结构示意图；图3是本专利技术一种实施例的栅格划分流程示意图；图4是本专利技术一种实施例的第一像素偏差和第二像素偏差的计算原理示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的较优的实施例作进一步的详细说明。实施例1：如图2所示，本实施例提供一种自适应实时三维体绘制的加速方法，包括以下步骤：步骤S1，获取体数据；步骤S2，根据获取的体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为参考帧；步骤S3，根据参考帧和当前一帧体数据计算预设视平面的像素值，并输出二维图像。图1所示的是光线投射法的示意图。从视点出发，通过预设视平面的每一个像素，如图1中像素点P，发射一条光线，光线穿越整个体数据，并在这个过程中，对体数据进行采样获取颜色信息，同时依据光线吸收模型将颜色值进行累加，直至光线穿越整个体数据，最后得到的颜色值就是最终的像素值。本实施例所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应实时三维体绘制的加速方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，获取体数据；步骤S2，根据获取的体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为参考帧；步骤S3，根据参考帧和当前一帧体数据计算预设视平面的像素值，并输出二维图像。

【技术特征摘要】
1.一种自适应实时三维体绘制的加速方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，获取体数据；步骤S2，根据获取的体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为参考帧；步骤S3，根据参考帧和当前一帧体数据计算预设视平面的像素值，并输出二维图像。2.根据权利要求1所述的自适应实时三维体绘制的加速方法，其特征在于，所述步骤S2包括：根据获取的第一帧体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为第一参考帧；所述步骤S3包括：根据第一参考帧与当前帧体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为第二参考帧；根据第二参考帧与当前帧体数据计算预设视平面的像素值，输出二维图像作为第三参考帧，依次迭代。3.根据权利要求1所述的自适应实时三维体绘制的加速方法，其特征在于，所述步骤S3中，根据参考帧和当前一帧体数据计算预设视平面的像素值包括以下子步骤：步骤S301，将预设视平面划分为栅格，确定栅格的类型；步骤S302，根据栅格的类型进行像素填充。4.根据权利要求3所述的自适应实时三维体绘制的加速方法，其特征在于，所述步骤S301中，将预设视平面通过两次划分为栅格，确定栅格的类型包括无偏移平坦栅格、偏移平坦栅格和非平坦栅格；所述步骤S302中，分别对所述无偏移平坦栅格、偏移平坦栅格和非平坦栅格进行像素填充。5.根据权利要求4所述的自适应实时三维体绘制的加速方法，其特征在于，所述步骤S301中，将预设视平面通过两次划分为栅格包括一次划分，所述一次划分为根据预设宽高比将预设视平面划分为纵横排列的一级栅格，并判断一级栅格与参考帧相应位置的梯度值的绝对值之和是否大于第一预设门限，若否，则划分后的一级栅格为平坦栅格；若是，则划分后的一级栅格为不平坦栅格。6.根据权利要求5所述的自适应实时三维体绘制的加速方法，其特征在于，所述步骤S301中，将预设视平面通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨吉，夏爱军，杨向龙，靳朋飞，
申请(专利权)人：西安理邦科学仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61