一种病理切片的3D重建方法及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种病理切片的3D重建方法，其特征在于，至少包括以下步骤：步骤A：获取病理切片图片序列所对应的数字图像数据；步骤B：根据所获得的数字图像数据对所述病理切片的各个相邻层进行位置确定，生成网格对其的三维数组；步骤C：对所获得的三维数组进行数据处理获得二进制的三维数组；步骤D：依据所获得的二进制的三维数组进行三维建模并保存为三维模型文件；步骤E：加载所述的三维模型文件至三维绘图软件可视化所述的病理切片图片的三维结构。

A Method and Device for 3D Reconstruction of Pathological Sections

The invention discloses a 3D reconstruction method for pathological slices, which is characterized by at least the following steps: step A: acquiring the digital image data corresponding to the sequence of pathological slices; step B: locating the adjacent layers of the pathological slices according to the obtained digital image data, generating a three-dimensional array of grids; step C: acquiring the three-dimensional array of the pathological slices; Array data processing to obtain binary three-dimensional arrays; Step D: According to the obtained binary three-dimensional arrays for three-dimensional modeling and saving as a three-dimensional model file; Step E: loading the three-dimensional model file to the three-dimensional structure of the pathological slice image visualized by the three-dimensional drawing software.

【技术实现步骤摘要】
一种病理切片的3D重建方法及其装置
本专利技术涉及计算机影像
，尤其涉及应用在医疗系统中的一种病理切片的3D重建方法及其装置。
技术介绍
随着计算机技术的成熟与数字信息科技的发展，对各个领域都起到翻天覆地的科技进步，而对于在医疗研究和临床诊断领域中也提供了越来越多的便利，最直接的应用诸如数字存储，培训教学，远程诊断都已经相当成熟。基于医疗行业的特殊性，现有的数字辅助系统更多专注于平台的提供，连接以及存储等功能。而对有关医疗影像材料的分析所出现的统计方面的软件，更多地专注于科研成果上，如国外的Slicer和中科大的MITK平台。由于目前商用的影像学软件更多服务于平台的维护与数据的存储，并不能从根本上参与医生的诊疗过程，因此对于医生的诊疗并没有任何贡献，而单纯依赖于医生的经验知识，难免有所忽视，而造成医疗过程复杂甚至造成一定的误诊。比如在现有技术中，医生在对组织疾病进行判断、归因、治疗时常依赖病理切片图，病理切片图类似于CT扫描片，是某组织切片按照竖直方向，取一定长度逐层显微镜下成像得到的序列图。目前大部分医生的做法是，借助软件和医理对每一副切片图分别标出可疑区域，最后一张张查看，进行整体的判断。这种做法很直接。但是需要医生投入专注的立体想象思维，而且当背景颜色干扰性强或者可以区域较小时很容易漏掉小可疑结构。所以在医疗诊断领域急需一种可以与医生的经验知识结合简化医疗过程并降低误诊率的数字处理技术。
技术实现思路
本专利技术目的是在于提供一种病理切片的3D重建方法，与医生的经验知识形成互补，简化医疗过程并降低误诊率。本专利技术的方法对显微镜按顺序拍摄的一组2D病理切片照片进行区域标记后，重建出感兴趣区域的3D几何形状，能形象准确得出有效的病理信息。本专利技术解决技术问题采用如下技术方案：一种病理切片的3D重建方法，至少包括以下步骤：步骤A：获取病理切片图片序列所对应的数字图像数据；步骤B：根据所获得的数字图像数据对所述病理切片的各个相邻层进行位置确定，生成网格对其的三维数组；步骤C：对所获得的三维数组进行数据处理获得二进制的三维数组；步骤D：依据所获得的二进制的三维数组进行三维建模并保存为三维模型文件；步骤E：加载所述的三维模型文件至三维绘图软件可视化所述的病理切片图片的三维结构。其中，在所述步骤A中，所述的病理切片图片序列按像素位逐个表示为三通道浮点型数字图像数据。其中，在所述步骤B中，采用几何平移、旋转变换对所述病理切片各个相邻层进行最小二乘拟合，并以上下两层像素差的欧式距离的极小值作为终止条件，得出上下层的空间对齐位置后的相对位置，再由几何插值生成网格对齐的三维数组。其中，在所述步骤C中，至少包括以下数据处理：将所述病理切片图像对应的数字图像数据的RGB图像格式转化为HSV格式；在所述HSV的颜色空间采用阈值分割法进行阈值分割获得边界图；再根据获得的边界图进行形态学填懂，获得分割区域。其中，在所述步骤D中，至少包括：根据步骤C中所获得的分割区域进行各个方向的无数据边界的增加扩展；采用Marching-cube算法对增加扩展后的区域的结果提取表面，设置合适等值面，得出三角网格PolyData数据结构；消除所述三角网格PolyData数据结构中的孤立结构，获得三维模型文件。其中，所述的Marching-cube算法具体为：逐个处理数据场中的立方体(体素)，分类出与等值面相交的立方体，采用插值计算出等值面与立方体边的交点；再根据立方体每一顶点与等值面的相对位置，将等值面与立方体边的交点按一定方式连接生成等值面，作为等值面在该立方体内的一个逼近表示。其中，在所述步骤E中，还包括拉普拉斯迭代平滑过程，结合原始RGB数据对平滑后的数据染色以及将所述染色后的数据写入位置信息的步骤。本专利技术还提供一种病理切片的3D重建装置，其特征在于，至少包括以下程序模块：图片获取模块，获取病理切片图片序列所对应的数字图像数据；图像配准模块，根据所获得的数字图像数据对所述病理切片的各个相邻层进行位置确定，生成网格对应其的三维数组；区域分割模块，对所获得的三维数组进行数据处理获得二进制的三维数组；三维建模模块，依据所获得的二进制的三维数组进行三维建模并保存为三维模型文件；可视化模块，加载所述的三维模型文件至三维绘图软件可视化所述的病理切片图片的三维结构。本专利技术还提供一种病理切片的3D重建装置，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如所述方法的步骤。本专利技术还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述的计算机程序被处理器执行时实现如所述方法的步骤。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术基于以下的对病理切片的处理，即对病理切片数据一次分析之后进行二次处理；再利用计算机视觉技术，通过对病理切片内部组织特性的空间分析，将二维的可视化可疑区域重建为等效的三维空间上的结构，以便直观简洁准确地对病理进行分析治疗，即提取病理切片的三维结构特征，同时用不同颜色标记不同病变可疑区，能更形象，准确得出有效病理信息：实现可以与医生的经验知识结合简化医疗过程并降低误诊率。附图说明图1为本专利技术所述的一种病理切片的3D重建方法的流程简图；图2为本专利技术方法中所采用的拉普拉斯(Laplacian)迭代平滑过程示意图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术的技术方案作进一步阐述。本专利技术提供了一种病理切片的3D重建方法，至少包括以下步骤(可参考图1所示的方法流程简图)：步骤A：获取病理切片图片序列所对应的数字图像数据；步骤B：根据所获得的数字图像数据对所述病理切片的各个相邻层进行位置确定，生成网格对其的三维数组；步骤C：对所获得的三维数组进行数据处理获得二进制的三维数组；步骤D：依据所获得的二进制的三维数组进行三维建模并保存为三维模型文件；步骤E：加载所述的三维模型文件至三维绘图软件可视化所述的病理切片图片的三维结构。其中，在所述步骤A中，所述的病理切片图片序列按像素位逐个表示为三通道浮点型数字图像数据。步骤A即为图1中的读取图片步骤，在本实施例中，可借助现有技术中的图形软件对获得的病理切片图片序列按像素位逐个表示为计算机可处理识别的数字格式，如得到三通道浮点型(float)数字图像数据。在本专利技术方法的所述步骤B中，对每一层图片的像素位置施加一个包括平移、旋转、缩放的仿射变换，并以变换后上下两层中所有位置相同的像素值的欧式距离的平方和作为非线性优化的目标条件，求解出使得上下层之间所有像素距离平方和最小的变换矩阵，再根据显微镜在拍摄时设置的空间分辨率和层厚等信息由几何插值生成网格对齐的三维数组。参考图1所示的配准步骤，即进行图片的配准，在实际应用中，输入的病理图一般为纵向切片，每一张切片难免会出现原点，方向的细微差别，会产生不可知的误差，在本专利技术的方法中，利用几何平移、旋转变换对切片各个相邻层进行最小二乘拟合，以上下两层像素差的欧式距离的极小值作为终止条件，得出上下层的空间对齐位置后的相对位置，然后几何插值生成网格对齐的三维数组，方便进行后续计算处理。参考图1中的区域分割步骤，在所述步骤C中，至少包括以下数据处理：将所述病理切片图像对应的数字图像数据的RGB图像格式转化为HSV格式；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种病理切片的3D重建方法，其特征在于，至少包括以下步骤：步骤A：获取病理切片图片序列所对应的数字图像数据；步骤B：根据所获得的数字图像数据对所述病理切片的各个相邻层进行位置确定，生成网格对应其的三维数组；步骤C：对所获得的三维数组进行数据处理获得二进制的三维数组；步骤D：依据所获得的二进制的三维数组进行三维建模并保存为三维模型文件；步骤E：加载所述的三维模型文件至三维绘图软件可视化所述的病理切片图片的三维结构。

【技术特征摘要】
1.一种病理切片的3D重建方法，其特征在于，至少包括以下步骤：步骤A：获取病理切片图片序列所对应的数字图像数据；步骤B：根据所获得的数字图像数据对所述病理切片的各个相邻层进行位置确定，生成网格对应其的三维数组；步骤C：对所获得的三维数组进行数据处理获得二进制的三维数组；步骤D：依据所获得的二进制的三维数组进行三维建模并保存为三维模型文件；步骤E：加载所述的三维模型文件至三维绘图软件可视化所述的病理切片图片的三维结构。2.根据权利要求1所述的一种病理切片的3D重建方法，其特征在于，在所述步骤A中，所述的病理切片图片序列按像素位逐个表示为三通道浮点型数字图像数据。3.根据权利要求1所述的一种病理切片的3D重建方法，其特征在于，在所述步骤B中，采用几何平移、旋转变换对所述病理切片各个相邻层进行最小二乘拟合，并以上下两层像素差的欧式距离的极小值作为终止条件，得出上下层的空间对齐位置后的相对位置，再由几何插值生成网格对齐的三维数组。4.根据权利要求1所述的一种病理切片的3D重建方法，其特征在于，在所述步骤C中，至少包括以下数据处理：将所述病理切片图像对应的数字图像数据的RGB图像格式转化为HSV格式；在所述HSV的颜色空间采用阈值分割法进行阈值分割获得边界图；再根据获得的边界图进行形态学填懂，获得分割区域。5.根据权利要求1所述的一种病理切片的3D重建方法，其特征在于，在所述步骤D中，至少包括：根据步骤C中所获得的分割区域进行各个方向的无数据边界的增加扩展；采用Marching-cube算法对增加扩展后的区域的结果提取表面，设置合适等值面，得出三角网格PolyDat...

【专利技术属性】
技术研发人员：王进祥，吴湛，
申请(专利权)人：研靖信息科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31