專利名稱：基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，屬于三維重構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
70年代以來主要用于醫(yī)療成像的是電子計(jì)算機(jī)X射線斷層掃描技術(shù)(CO、磁共振成像技術(shù)(MRI)與數(shù)字減影血管造影(Digital subtraction angiography)技術(shù)。其中CT技術(shù)根據(jù)人體內(nèi)部不同組織與器官對X射線的吸收、透過率各不相同，在X射線穿過人體的時候得到一個由吸收與透過率數(shù)值組成的矩陣，該矩陣轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像即為人體內(nèi)部組織的圖像。此方法獲得的圖像分辨率高，但不適合觀察結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組織。磁共振成像技術(shù)(MRI)也屬于斷層成像，此技術(shù)利用磁共振現(xiàn)象獲得人體中得電磁信號，根據(jù)該電磁信號重建人體。此方法價格昂貴。數(shù)字減影技術(shù)(簡稱DSA)是在注入造影劑期間利用X射線得到多角度器官透視圖，在所得的一系列圖像中取出含造影劑最少(作為未注入造影劑)與最多(作為完全注入造影劑之后)的圖像進(jìn)行數(shù)字相減，得到只含有造影劑的圖像。能夠得到的清晰直觀結(jié)構(gòu)精細(xì)的圖像。目前的三維重構(gòu)技術(shù)是在得到不同角度的數(shù)字圖像之后，對這些圖像進(jìn)行光線跟蹤與體素點(diǎn)的二值迭代。其中二值是指，將血管區(qū)域看為1，背景區(qū)域看為O ;體素點(diǎn)迭代，即對點(diǎn)狀射線源發(fā)出的每一道錐形光束中照射到的物體進(jìn)行逐像素的三維迭代。根據(jù)每一點(diǎn)的不同衰減確定該物體在這個方向光線照射下的投影圖像的方程，通過解方程即可得到元被攝物體的模型。上述方法雖然可以在投影數(shù)較少的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)精確重構(gòu)，但存在缺點(diǎn)。逐點(diǎn)迭代導(dǎo)致計(jì)算量太大，解方程非常復(fù)雜，重構(gòu)速度慢；同時對設(shè)備要求高，成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)及其使用方法，實(shí)現(xiàn)根據(jù)多角度二維圖像對三維模型地實(shí)時重構(gòu)與精確定位，該模型能夠在真三維顯示器上被裸眼觀看。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種用于上述基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)與方法，包括C型臂、X射線發(fā)射器、圖像增強(qiáng)器、(XD、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、微機(jī)、真三維顯示器、USB數(shù)據(jù)傳輸線以及HDMI線。其特征在于(I)所述C型臂圍繞被攝物體從O到180度進(jìn)行拍攝。采用等中心射線拍攝方法，由C-arm的內(nèi)部編碼和機(jī)械校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行定位。(2)所述X射線發(fā)射器與圖像增強(qiáng)器分別放置在C型臂的兩端，與被攝物體共線。(3)所述CXD連接所述圖像增強(qiáng)器與真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器并且與圖像增強(qiáng)器相鄰放置。同時所述(XD、X射線發(fā)射器、圖像增強(qiáng)器共線。(4)所述微機(jī)通過所述USB數(shù)據(jù)傳輸線控制真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。(5)所述HDMI線連接所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與真三維顯示器，功能是將數(shù)字真三維模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸嫒S顯示器中進(jìn)行顯示，該模型能夠直接被裸眼觀看。真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器由CycloneII2C35 FPGA (Field — Programmable GateArray,現(xiàn)場可編程門陣列)、SAA7114 (A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換接口)、SDRAM (Synchronous DynamicRandom Access Memory,同步動態(tài)隨機(jī)存儲器)、NAND flash (NAND 閃存)、HDMI 接口(HighDefinition Multimedia Interface,高清晰度多媒體接口)和電源管理等模塊組成。計(jì)算機(jī)通過USB接口與真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通信，真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器根據(jù)三維物體在平面的二維數(shù)字投影進(jìn)行布爾雷唐變換，將二維數(shù)字圖像按照布爾雷唐公式映射回三維平面。同時在真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器運(yùn)行時HDMI接口向真三維顯示器發(fā)送視頻圖像。 本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步本實(shí)用新型與二值迭代三維重構(gòu)相比，使用布爾雷唐變換方法可以只通過投影就重構(gòu)出血管的截面，計(jì)算量小，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時重構(gòu)；并且本實(shí)用新型提出的系統(tǒng)重構(gòu)出的是可以直接由裸眼觀看的真三維模型。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)容易，計(jì)算量少，能夠達(dá)到實(shí)時，并且能夠得到真三維立體模型。

圖I基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)圖2真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例結(jié)合附圖說明如下實(shí)施例一參見圖1，本基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包括包括C型臂、X射線發(fā)射器、圖像增強(qiáng)器、(XD、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、微機(jī)、真三維顯示器、USB數(shù)據(jù)傳輸線以及HDMI線。其特征在于所述X射線發(fā)射器固定在所述C型臂的“C”型一端，發(fā)射口對著“C”型的另外一端；所述圖像增強(qiáng)器與CCD并列固定在所述C型臂的“C”型的另一端，使X射線發(fā)射器、圖像增強(qiáng)器和CXD三者共線，且CXD在中間，同時CXD法線與X射線發(fā)射器發(fā)射口方向一致；所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸入端與所述CCD通過數(shù)據(jù)線直接連接，其輸出端通過所述HDMI線與真三維顯示器連接；所述微機(jī)通過USB數(shù)據(jù)傳輸線直連所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。實(shí)施例二 本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處是所述C型臂可圍繞被攝物體旋轉(zhuǎn)180度；所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)接收圖像的速度可達(dá)每張圖像1/125秒；真三維顯示器隨HDMI線同步顯示真三維模型，真三維顯示器的分辨率可達(dá)到1920x1080。實(shí)施例三參見圖1，本基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，包括C型臂2、X射線發(fā)射器3、圖像增強(qiáng)器4、(XD 5、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6、微機(jī)7、真三維顯示器8、USB數(shù)據(jù)傳輸線9以及HDMI線10 :所述C型臂2兩頭分別裝置所述X射線發(fā)射器3與圖像增強(qiáng)器4 ;所述圖像增強(qiáng)器4與所述CXD 5相鄰放置并與所述X發(fā)射器3共線，以便當(dāng)X射線通過所述圖像增強(qiáng)器4時能夠投射到所述CCD 5進(jìn)行光電信號轉(zhuǎn)換；所述微機(jī)7能夠通過USB數(shù)據(jù)傳輸線9控制真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6對二維數(shù)字圖像信號進(jìn)行處理與重構(gòu)；重構(gòu)后的三維數(shù)字模型過HDMI線10傳遞給真三維顯示器8顯示出重構(gòu)的真三維的模型。所述C型臂2在圍繞著被攝物體I旋轉(zhuǎn)180度的過程中，CXD 5對每張圖像以1/125秒的速度將光信號轉(zhuǎn)換為電信號并傳遞給真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6，真三維顯示器跟隨HDMI線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)同步顯示真三維模型。 真三維顯示器的分辨率可達(dá)到1920x1080。圖2示出真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6的結(jié)構(gòu)。該真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6由Cyclonel 12C35FPGA, SAA7114 A/D 轉(zhuǎn)換芯片、SDRAM、NAND flash、HDMI 接口、USB 接口芯片 ISP1362 和電源管理等模塊組成。微機(jī)通過USB接口與真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行通訊，真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器儲圖像并對二維圖像進(jìn)行布爾雷唐變換以獲得三維模型數(shù)據(jù)，并且通過HDMI接口向真三維顯示器傳輸圖像，真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器向真三維顯示器發(fā)送同步視頻圖像。
權(quán)利要求1.一種基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，包括C型臂(2)、X射線發(fā)射器(3)、圖像增強(qiáng)器(4)、CXD (5)、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(6)、微機(jī)(7)、真三維顯示器(8)、USB數(shù)據(jù)傳輸線(9)以及HDMI線(10);其特征在于 (1)所述X射線發(fā)射器(3)固定在所述C型臂(2)的“C”型一端，發(fā)射口對著“C”型的另外一端； (2)所述圖像增強(qiáng)器(4)與CXD(5)并列固定在所述C型臂的“C”型的另一端，使X射線發(fā)射器(3)、圖像增強(qiáng)器(4)和CXD (5)三者共線，且CXD (5)在中間，同時CXD (5)法線與X射線發(fā)射器(3)發(fā)射口方向一致； (3)所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(6)輸入端與所述CXD(5)通過數(shù)據(jù)線直接連接，其輸出端通過所述HDMI線(10)與真三維顯示器(8)連接； (4)所述微機(jī)(7)通過USB數(shù)據(jù)傳輸線(9)直連所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其特征在于所述C型臂(2)可圍繞被攝物體(I)旋轉(zhuǎn)180度；所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(6)接收圖像的速度可達(dá)每張圖像1/125秒；真三維顯示器(8)隨HDMI線(10)同步顯示真三維模型，真三維顯示器的分辨率可達(dá)到1920x1080。
專利摘要本實(shí)用新型涉及的是基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。包括C型臂、X射線發(fā)射器、圖像增強(qiáng)器、CCD、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、微機(jī)、真三維顯示器、USB數(shù)據(jù)傳輸線以及HDMI線；C型臂兩頭分別裝置著X射線發(fā)射器和圖像增強(qiáng)器，CCD作為圖像增強(qiáng)器與真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的連接，與圖像增強(qiáng)器相鄰放置并且與X射線發(fā)射器和圖像增強(qiáng)器在同一條直線上；微機(jī)通過USB數(shù)據(jù)線控制真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通過HDMI線控制真三維顯示器。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)容易，計(jì)算量少，能夠達(dá)到實(shí)時，并且能夠得到真三維立體模型。
文檔編號A61B6/00GK202604859SQ20122025663
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月2日
發(fā)明者田豐, 夏雪, 蔡文, 張文俊 申請人:上海大學(xué)