圖像的三維效果顯示方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種圖像的三維效果顯示方法及系統(tǒng)。根據(jù)所述方法，所述系統(tǒng)從圖像中利用B樣條曲線擬合管狀結(jié)構(gòu)，并將管狀結(jié)構(gòu)的中心軸離散采樣多個(gè)擬合中心點(diǎn)；構(gòu)建以所述擬合中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)、以所述管狀圖形的軸半徑為球半徑的球坐標(biāo)系，并采集所述球坐標(biāo)系中球面的離散采樣點(diǎn)；基于所獲取的所述管狀結(jié)構(gòu)的三維旋轉(zhuǎn)角度，將各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中心點(diǎn)分別進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換；將投影后的各離散采樣點(diǎn)隨著投影后的各擬合中心點(diǎn)之間的偏移量進(jìn)行平移，得到所述管狀結(jié)構(gòu)的投影；對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行三維渲染，并展示給用戶。本發(fā)明解決了醫(yī)生實(shí)時(shí)調(diào)整圖像角度時(shí)，無法及時(shí)展示圖像效果的問題。
【專利說明】
圖像的Ξ維效果顯示方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明實(shí)施例設(shè)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)，尤其設(shè)及一種圖像的Ξ維效果顯示方法及系 統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在微創(chuàng)手術(shù)中，醫(yī)生需要多次對(duì)病灶周邊進(jìn)行X光/造影等拍照，W便實(shí)時(shí)掌握如 血管、神經(jīng)管位置、及分布等。例如，在拔牙期間，醫(yī)生需要對(duì)牙神經(jīng)管進(jìn)行實(shí)時(shí)定位和3D顯 示，由此來確保在牙科手術(shù)中避免對(duì)牙神經(jīng)管的損害。
[0003] 目前常用的將牙神經(jīng)管W3D效果顯示的方案為：提取X光拍攝的圖像中的牙神經(jīng) 管的二維圖形，并根據(jù)3D建模技術(shù)對(duì)該二維圖形進(jìn)行構(gòu)建，將帶有3D效果的牙神經(jīng)管圖形 予W展現(xiàn)。
[0004] 上述方案的缺陷在于計(jì)算量大，無法滿足醫(yī)生實(shí)時(shí)查看清晰的、3D效果顯著的牙 神經(jīng)管圖形的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種圖像的Ξ維效果顯示方法及系統(tǒng)，W解決管狀結(jié)構(gòu)的Ξ維效果圖 計(jì)算量大，而無法及時(shí)展示的問題。
[0006] 第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種圖像的Ξ維效果顯示方法，包括:將圖像中管 狀結(jié)構(gòu)的中屯、軸離散采樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)；構(gòu)建W所述擬合中屯、點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)、W所述管 狀結(jié)構(gòu)的軸半徑為球半徑的球坐標(biāo)系，并采集所述球坐標(biāo)系中球面的離散采樣點(diǎn)；基于所 獲取的所述管狀結(jié)構(gòu)的Ξ維旋轉(zhuǎn)角度，將各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)分別進(jìn)行投影 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換;將投影后的各離散采樣點(diǎn)隨著投影后的各擬合中屯、點(diǎn)之間的偏移量進(jìn)行平移， 得到所述管狀結(jié)構(gòu)的投影;對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行Ξ維擅染，并展示給用戶。
[0007] 第二方面，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種圖像的Ξ維效果顯示系統(tǒng)，包括:擬合選取 模塊，用于將圖像中管狀結(jié)構(gòu)的中屯、軸離散采樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn);Ξ維采樣模塊，用于構(gòu)建 W所述擬合中屯、點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)、W所述管狀結(jié)構(gòu)的軸半徑為球半徑的球坐標(biāo)系，并采集所 述球坐標(biāo)系中球面的離散采樣點(diǎn)；投影模塊，用于基于所獲取的所述管狀結(jié)構(gòu)的Ξ維旋轉(zhuǎn) 角度，將各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)分別進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換;投影平移模塊，用于將 投影后的各離散采樣點(diǎn)隨著投影后的各擬合中屯、點(diǎn)之間的偏移量進(jìn)行平移，得到所述管狀 結(jié)構(gòu)的投影;擅染模塊，用于對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行Ξ維擅染，并展示給用戶。
[000引本發(fā)明先通過Ξ維坐標(biāo)系將二維的管狀結(jié)構(gòu)立體化，再利用Ξ維坐標(biāo)系-二維坐 標(biāo)系之間的投影關(guān)系將旋轉(zhuǎn)后的管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行投影，大大降低了 Ξ維建模所產(chǎn)生的運(yùn)算 量，解決了醫(yī)生實(shí)時(shí)調(diào)整圖像角度時(shí)，無法及時(shí)展示圖像效果的問題，本實(shí)施例不僅能夠清 晰顯示神經(jīng)管/血管，更幫助醫(yī)生及時(shí)根據(jù)神經(jīng)管/血管的展示圖進(jìn)行診斷。
【附圖說明】
[0009] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一中的圖像的Ξ維效果顯示方法的流程圖；
[0010] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例二中的圖像的Ξ維效果顯示方法中步驟S110的流程圖；
[0011] 圖3是本發(fā)明實(shí)施例Ξ中的圖像的Ξ維效果顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖4是本發(fā)明實(shí)施例四中的圖像的Ξ維效果顯示系統(tǒng)中擬合選取模塊的結(jié)構(gòu)示意 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？蒞理解的是，此處所描 述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便 于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部結(jié)構(gòu)。
[0014] 實(shí)施例一
[0015] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的圖像的Ξ維效果顯示方法的流程圖，本實(shí)施例可適 用于將X光設(shè)備所拍攝的圖像中的血管/神經(jīng)管等管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行Ξ維效果顯示的情況，該方 法可W由Ξ維效果顯示系統(tǒng)來執(zhí)行，所述顯示系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)設(shè)備中。所述計(jì)算機(jī)設(shè)備 包括但不限于:醫(yī)療圖像顯示設(shè)備、與醫(yī)生所使用的電腦相連的服務(wù)器等。所述顯示系統(tǒng)通 過執(zhí)行如下步驟來為醫(yī)生顯示具有Ξ維效果的管狀結(jié)構(gòu)。
[0016] 步驟S110、將圖像中管狀結(jié)構(gòu)的中屯、軸離散采樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)。
[0017] 在此，所述顯示系統(tǒng)可按照管狀結(jié)構(gòu)的特征信息，從獲取的圖像中提取對(duì)應(yīng)的管 狀結(jié)構(gòu)，并通過擬合算法將從所提取的管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行邊界清晰化處理，并從擬合后的管狀 結(jié)構(gòu)的中屯、軸上離散采樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)。在采樣出多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)后，執(zhí)行步驟S120。其 中，為了將圖像中的管狀結(jié)構(gòu)的邊界清晰、圓滑，所述擬合算法采用Β樣條擬合算法。
[0018] 其中，所述圖像可W由X光設(shè)備等透視設(shè)備提供，也可W通過網(wǎng)絡(luò)獲取。
[0019] 其中，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，所述管狀結(jié)構(gòu)為圓柱形管狀結(jié)構(gòu)。例如，所述管狀結(jié)構(gòu)為W 下任一種:神經(jīng)管、和血管。在其他領(lǐng)域中，所述管狀結(jié)構(gòu)還可W是水管等。
[0020] 其中，所述顯示系統(tǒng)可W按照預(yù)設(shè)的采樣間隔采樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)。
[0021] 步驟S120、構(gòu)建W所述擬合中屯、點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)、W所述管狀結(jié)構(gòu)的軸半徑為球半 徑的球坐標(biāo)系，并采集所述球坐標(biāo)系中球面的離散采樣點(diǎn)。
[0022] 在此，所述顯示系統(tǒng)確定所述擬合中屯、點(diǎn)相距管狀結(jié)構(gòu)側(cè)壁的距離，并W此為半 徑Ρ;接著，按照預(yù)設(shè)的分布算法，在W部分?jǐn)M合中屯、點(diǎn)為球屯、、Ρ為半徑的球面上，采集Ξ維 的離散采樣點(diǎn)，并確定各離散采集點(diǎn)在相應(yīng)球坐標(biāo)系中的球坐標(biāo)，如此，所述顯示系統(tǒng)確定 了各離散采樣點(diǎn)與相應(yīng)球屯、的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并執(zhí)行步驟S130。其中，本步驟中的分布算法可W 選擇隨機(jī)分布、高斯分布等。針對(duì)圓柱形Ξ維形狀的特點(diǎn)，所述顯示系統(tǒng)可W僅W-個(gè)擬合 中屯、點(diǎn)為球屯、、W管狀結(jié)構(gòu)的軸半徑為球半徑構(gòu)建球坐標(biāo)系，并按照預(yù)設(shè)分布算法采樣球 面上的離散采樣點(diǎn)。W便大大降低運(yùn)算量。
[0023] 步驟S130、基于所獲取的所述管狀結(jié)構(gòu)的Ξ維旋轉(zhuǎn)角度，將各所述離散采樣點(diǎn)和 各擬合中屯、點(diǎn)分別進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。
[0024] 在此，為了計(jì)算Ξ維旋轉(zhuǎn)角度，所述顯示系統(tǒng)還預(yù)先構(gòu)建一立方體坐標(biāo)系，并得到 所述管狀結(jié)構(gòu)的各擬合中屯、點(diǎn)在該立方體坐標(biāo)系中的深度分量。當(dāng)用戶操作鼠標(biāo)、或觸屏 對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，所述顯示系統(tǒng)利用該立方體坐標(biāo)系確定所述管狀結(jié)構(gòu)的 Ξ維旋轉(zhuǎn)角度，W及旋轉(zhuǎn)后的各擬合中屯、點(diǎn)的深度分量;再利用球坐標(biāo)系到投影平面的坐 標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系和所述旋轉(zhuǎn)角度，將各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，W 得到各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0025] 其中，所述顯示系統(tǒng)可顯示所述立方體坐標(biāo)系，并根據(jù)用戶在該立方體坐標(biāo)系一 個(gè)軸上的拖拽操作，圍繞該軸向旋轉(zhuǎn)，W得到該軸向上的旋轉(zhuǎn)角度。
[0026] 其中，所述顯示系統(tǒng)利用球坐標(biāo)系到投影平面的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系和Ξ維旋轉(zhuǎn)角度， 將各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方式舉例為:基于對(duì)所述管狀結(jié) 構(gòu)的Ξ維旋轉(zhuǎn)角度構(gòu)建投影轉(zhuǎn)換矩陣，并根據(jù)所述投影轉(zhuǎn)換矩陣確定各所述離散采樣點(diǎn)和 各擬合中屯、點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0027] 具體地，所述顯示系統(tǒng)先基于所獲取的沿立方體坐標(biāo)系中各軸向的旋轉(zhuǎn)操作，確 定沿立方體坐標(biāo)系中Χ、Υ、Ζ軸各軸向的旋轉(zhuǎn)角度α、β、丫，并生成基于各旋轉(zhuǎn)角度的投影矩 陣化rix=Mz(丫）ΧΜγ(β) ΧΜχ(α)，其中，Μζ(丫）為沿Ζ軸的旋轉(zhuǎn)矩陣、Μγ(β)為沿Υ軸的旋轉(zhuǎn)矩 陣、Μχ(α)為沿X軸的旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0028] 接著，所述顯示系統(tǒng)利用下述兩個(gè)公式來確定各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn) 的投影坐標(biāo)。
[0029] NPS 二 FhNPs 巧
[0030] NPS-滅獻(xiàn)=(巧城巧S +芭).?紙健r =巧纖.龍飯棘+瓦·舶換故
[0031] 其中，F(xiàn)i tNPs為擬合中屯、點(diǎn)的球坐標(biāo)，是為擬合中屯、點(diǎn)至球面的向量，NPS為離散 采樣點(diǎn)在球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。所述顯示系統(tǒng)可W由WS · Mtrix的公式得到各離散采樣點(diǎn)的 投影坐標(biāo)。顯然，當(dāng)巧、為0時(shí)，F(xiàn)itNPs · Mtrix即為擬合中屯、點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0032] 接著，步驟S140、將投影后的各離散采樣點(diǎn)隨著投影后的各擬合中屯、點(diǎn)之間的偏 移量進(jìn)行平移，得到所述管狀結(jié)構(gòu)的投影。
[0033] 具體地，當(dāng)所述顯示系統(tǒng)通過步驟S130得到所有擬合中屯、點(diǎn)A1、A2、···、和Am和其 中一個(gè)擬合中屯、點(diǎn)A1所對(duì)應(yīng)的離散采樣點(diǎn)B1UB12、···、和Bln的投影坐標(biāo)后，利用各點(diǎn)的投 影坐標(biāo)分別計(jì)算擬合中屯、點(diǎn)A1和A2之間、A1和A3之間、…、A1和Am之間的偏移量。由于管狀 結(jié)構(gòu)粗細(xì)一致的特點(diǎn)，所述顯示系統(tǒng)利用上述得到的各偏移量，逐個(gè)計(jì)算對(duì)應(yīng)擬合中屯、點(diǎn) A2、A3、…、和Am的投影后的各離散采樣點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0034] 例如，所述顯示系統(tǒng)根據(jù)A1和A2之間的X軸和y軸的偏移量Δχι2, Ayi2,計(jì)算A2對(duì) 應(yīng)的各離散采樣點(diǎn)B21的投影坐標(biāo)為(祉21+ Δ Xi2，yB21+ Δ yi2)、B22的投影坐標(biāo)為(祉22+ Δ X12， YB22+ A yi2)、···、和B化的投影坐標(biāo)為（祉2n+ A Xi2,yB2n+ A yi2)。W此類推，根據(jù)點(diǎn)A1所對(duì)應(yīng)的 各離散采樣點(diǎn)的投影坐標(biāo)，逐個(gè)得到對(duì)應(yīng)點(diǎn)A3、A4、···、和Am的各離散采樣點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0035] 由此可見，所述顯示系統(tǒng)分別求出擬合中屯、點(diǎn)和離散采樣點(diǎn)的投影坐標(biāo)后，再直 接進(jìn)行相加，能夠?qū)⒋罅扛↑c(diǎn)乘法轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)加法，從而大大減少運(yùn)算量。所述顯示系統(tǒng)根 據(jù)所得到的投影后的各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)，勾勒管狀結(jié)構(gòu)的投影，并執(zhí)行步 驟S150。
[0036] 步驟S150、對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行Ξ維擅染，并展示給用戶。
[0037] 具體地，所述顯示系統(tǒng)將所述管狀結(jié)構(gòu)的投影的透明度按照預(yù)設(shè)的從輪廓到軸線 逐步變化的方式，對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行擅染，使其呈現(xiàn)立體效果，并將擅染后的投影 展不給用戶。
[0038] 在一種優(yōu)選示例中，所述步驟S150包括:步驟S15US152。（均未予圖示）
[0039] 步驟S151、根據(jù)投影后的一個(gè)擬合中屯、點(diǎn)相距所對(duì)應(yīng)的各離散采樣點(diǎn)的距離分布 情況，確定投影后的離散采樣點(diǎn)的透明度系數(shù)模板。
[0040] 步驟S152、根據(jù)各擬合中屯、點(diǎn)在Ξ維空間中深度分量的絕對(duì)值與透明度系數(shù)模板 的預(yù)設(shè)反比關(guān)系，對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影中包括平移的和投影的各離散采樣點(diǎn)進(jìn)行Ξ維擅 染。
[0041] 具體地，所述顯示系統(tǒng)計(jì)算投影后的各離散采樣點(diǎn)相距相應(yīng)擬合中屯、點(diǎn)的距離； 再按照采樣時(shí)的分布算法為各距離分配透明度系數(shù)。接著，所述顯示系統(tǒng)用各擬合中屯、點(diǎn) 投影至所述管狀結(jié)構(gòu)的投影的深度分量(Z軸分量)表示對(duì)應(yīng)擬合中屯、點(diǎn)的球面上各離散采 樣點(diǎn)的深度分量，并按照各深度分量與各透明度系數(shù)成反比，對(duì)所述平移的和投影后的各 離散采樣點(diǎn)、和擬合中屯、點(diǎn)進(jìn)行顏色和透明度的擅染，由此得到具有Ξ維效果的管狀結(jié)構(gòu) 投影。
[0042] 在此，若投影管狀結(jié)構(gòu)中的部分離散采樣點(diǎn)相距相鄰兩個(gè)擬合中屯、點(diǎn)的距離均小 于軸半徑，則說明該離散采樣點(diǎn)位于兩個(gè)球坐標(biāo)系內(nèi)，所述顯示系統(tǒng)按照其中距離較大者 所對(duì)應(yīng)的透明度系數(shù)與相應(yīng)的擬合中屯、點(diǎn)的深度分量的絕對(duì)值之間的反比關(guān)系，對(duì)該離散 采樣點(diǎn)進(jìn)行Ξ維擅染。由此確保管狀結(jié)構(gòu)投影的Ξ維效果圓滑變化。
[0043] 本實(shí)施例的技術(shù)方案，利用管狀結(jié)構(gòu)各段軸半徑一致的特點(diǎn)，對(duì)管狀結(jié)構(gòu)中的一 個(gè)擬合中屯、點(diǎn)構(gòu)建Ξ維模型，再利用Ξ維坐標(biāo)系-二維坐標(biāo)系之間的投影關(guān)系將經(jīng)旋轉(zhuǎn)后 的管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行投影，并通過各擬合中屯、點(diǎn)的偏移量確定投影管狀結(jié)構(gòu)的離散采樣點(diǎn)，大 大降低了 Ξ維建模所產(chǎn)生的運(yùn)算量，解決了醫(yī)生實(shí)時(shí)調(diào)整圖像角度時(shí)，無法及時(shí)展示圖像 效果的問題，本實(shí)施例不僅能夠清晰顯示神經(jīng)管/血管，更幫助醫(yī)生及時(shí)根據(jù)神經(jīng)管/血管 的展示圖進(jìn)行診斷。
[0044] 其中，利用采樣時(shí)的分布算法來確定投影后的各離散采樣點(diǎn)的透明度系數(shù)，W及 加入深度分量和透明度系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)投影管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行Ξ維擅染，能夠避免重復(fù)使 用分布算法，進(jìn)一步減少了計(jì)算量。
[0045] 實(shí)施例二
[0046] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例二提供的圖像的Ξ維效果顯示方法中步驟S110的流程圖。根 據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，醫(yī)生可能只需要查看一段牙神經(jīng)管/血管的投影圖像。因此，與上述各實(shí) 施例不同的是，所述顯示系統(tǒng)并非確定圖像中所有管狀結(jié)構(gòu)的離散采樣點(diǎn)。故上述各實(shí)施 例中的步驟S110包括:步驟S111和S112。
[0047] 步驟S111、基于沿所述圖像中的管狀結(jié)構(gòu)所獲取的至少兩個(gè)選中點(diǎn)，截取并擬合 各選中點(diǎn)所分布的管狀結(jié)構(gòu)。
[004引具體地，所述顯示系統(tǒng)在將所述圖像顯示給醫(yī)生時(shí)，還接收醫(yī)生在管狀結(jié)構(gòu)上的 至少兩個(gè)選中操作。所述顯示系統(tǒng)保存依次選中操作所對(duì)應(yīng)的選中點(diǎn)，并在醫(yī)生點(diǎn)擊提交 時(shí)，確定各選中點(diǎn)是否在管狀結(jié)構(gòu)中，若是，則截取各選中點(diǎn)所分布的管狀結(jié)構(gòu)，并擬合所 截取的管狀結(jié)構(gòu)，并執(zhí)行步驟S112,若否，則提示醫(yī)生重新選擇。其中，擬合所截取的管狀結(jié) 構(gòu)的方式與前述實(shí)施例中所描述的方式相同，在此不再詳述，其舉例為采用B樣條函數(shù)擬合 管狀結(jié)構(gòu)。
[0049] 步驟S112、將所擬合的管狀結(jié)構(gòu)的中屯、軸離散采樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)。
[0050] 在此，所述顯示系統(tǒng)按照預(yù)設(shè)的采樣間隔，將所擬合的管狀結(jié)構(gòu)的中屯、軸離散采 樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)。
[0051] 接著，所述顯示系執(zhí)行上述各實(shí)施例所述的步驟S120-S140。如此為醫(yī)生提供所截 取的管狀結(jié)構(gòu)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)后的、具有Ξ維效果的投影管狀結(jié)構(gòu)。
[0052] 本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過獲取經(jīng)截取的管狀結(jié)構(gòu)，解決了為醫(yī)生提供其關(guān)屯、的 部分神經(jīng)管/血管Ξ維圖像，滿足了醫(yī)生精準(zhǔn)診斷時(shí)的圖像需求。
[0化3] 實(shí)施例Ξ
[0054] 圖3所示為本發(fā)明實(shí)施例Ξ提供的圖像的Ξ維效果顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí) 施例可適用于將X光設(shè)備所拍攝的圖像中的血管/神經(jīng)管等管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行Ξ維效果顯示的 情況，所述顯示系統(tǒng)安裝在計(jì)算機(jī)設(shè)備中。所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括但不限于:醫(yī)療圖像顯示設(shè) 備、與醫(yī)生所使用的電腦相連的服務(wù)器等。所述顯示系統(tǒng)1包括:擬合選取模塊11、Ξ維采樣 模塊12、投影模塊13、投影平移模塊14、擅染模塊15。
[0055] 所述擬合選取模塊11用于將圖像中管狀結(jié)構(gòu)的中屯、軸離散采樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)。
[0056] 在此，所述擬合選取模塊11可按照管狀結(jié)構(gòu)的特征信息，從獲取的圖像中提取對(duì) 應(yīng)的管狀結(jié)構(gòu)，并通過擬合算法將從所提取的管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行邊界清晰化處理，并從擬合后 的管狀結(jié)構(gòu)的中屯、軸上離散采樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)，在采樣出多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)后，執(zhí)行Ξ維 采樣模塊12。其中，為了將圖像中的管狀結(jié)構(gòu)的邊界清晰、圓滑，所述擬合算法采用Β樣條擬 合算法。
[0057] 其中，所述圖像可W由X光設(shè)備等透視設(shè)備提供，也可W通過網(wǎng)絡(luò)獲取。
[0058] 其中，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，所述管狀結(jié)構(gòu)為圓柱形管狀結(jié)構(gòu)。例如，所述管狀結(jié)構(gòu)為W 下任一種:神經(jīng)管、和血管。在其他領(lǐng)域中，所述管狀結(jié)構(gòu)還可W是水管等。
[0059] 其中，所述擬合選取模塊11可W按照預(yù)設(shè)的采樣間隔采樣多個(gè)擬合中屯、點(diǎn)。
[0060] 所述Ξ維采樣模塊12用于構(gòu)建W所述擬合中屯、點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)、W所述管狀結(jié)構(gòu)的 軸半徑為球半徑的球坐標(biāo)系，并采集所述球坐標(biāo)系中球面的離散采樣點(diǎn)。
[0061] 在此，所述Ξ維采樣模塊12確定所述擬合中屯、點(diǎn)相距管狀結(jié)構(gòu)側(cè)壁的距離，并W 此為半徑Ρ;接著，按照預(yù)設(shè)的分布算法，在W部分?jǐn)M合中屯、點(diǎn)為球屯、、Ρ為半徑的球面上，采 集Ξ維的離散采樣點(diǎn)，并確定各離散采集點(diǎn)在相應(yīng)球坐標(biāo)系中的球坐標(biāo)，如此，所述Ξ維采 樣模塊12確定了各離散采樣點(diǎn)與相應(yīng)球屯、的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并執(zhí)行投影模塊13。其中，所述Ξ維 采樣模塊12中的分布算法可W選擇隨機(jī)分布、高斯分布等。針對(duì)圓柱形Ξ維形狀的特點(diǎn)，所 述Ξ維采樣模塊12可W僅W-個(gè)擬合中屯、點(diǎn)為球屯、、W管狀結(jié)構(gòu)的軸半徑為球半徑構(gòu)建球 坐標(biāo)系，并按照預(yù)設(shè)分布算法采樣球面上的離散采樣點(diǎn)。W便大大降低運(yùn)算量。
[0062] 所述投影模塊13用于基于所獲取的所述管狀結(jié)構(gòu)的Ξ維旋轉(zhuǎn)角度，將各所述離散 采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)分別進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。
[0063] 在此，為了計(jì)算Ξ維旋轉(zhuǎn)角度，所述顯示系統(tǒng)還預(yù)先構(gòu)建一立方體坐標(biāo)系，并得到 所述管狀結(jié)構(gòu)的各擬合中屯、點(diǎn)在該立方體坐標(biāo)系中的深度分量。當(dāng)用戶操作鼠標(biāo)、或觸屏 對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)操作時(shí)，所述投影模塊13利用該立方體坐標(biāo)系確定所述管狀結(jié)構(gòu) 的Ξ維旋轉(zhuǎn)角度，W及旋轉(zhuǎn)后的各擬合中屯、點(diǎn)的深度分量;再利用球坐標(biāo)系到投影平面的 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系和所述旋轉(zhuǎn)角度，將各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換， w得到各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0064] 其中，所述投影模塊13可顯示所述立方體坐標(biāo)系，并根據(jù)用戶在該立方體坐標(biāo)系 一個(gè)軸上的拖拽操作，圍繞該軸向旋轉(zhuǎn)，W得到該軸向上的旋轉(zhuǎn)角度。
[0065] 其中，所述投影模塊13利用球坐標(biāo)系到投影平面的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系和Ξ維旋轉(zhuǎn)角 度，將各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的方式舉例為:基于對(duì)所述管 狀結(jié)構(gòu)的Ξ維旋轉(zhuǎn)角度構(gòu)建投影轉(zhuǎn)換矩陣，并根據(jù)所述投影轉(zhuǎn)換矩陣確定各所述離散采樣 點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0066] 具體地，所述投影模塊13先基于所獲取的沿立方體坐標(biāo)系中各軸向的旋轉(zhuǎn)操作， 確定沿立方體坐標(biāo)系中Χ、Υ、Ζ軸各軸向的旋轉(zhuǎn)角度α、β、丫，并生成基于各旋轉(zhuǎn)角度的投影 矩陣化rix=Mz(丫）ΧΜγ(β) ΧΜχ(α)，其中，Μζ(丫）為沿Ζ軸的旋轉(zhuǎn)矩陣、Μγ(β)為沿Υ軸的旋轉(zhuǎn) 矩陣、Μχ(α)為沿X軸的旋轉(zhuǎn)矩陣。
[0067] 接著，所述投影模塊13利用下述兩個(gè)公式來確定各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、 點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0068] Ν巧二 FiiNPs 韋
[0069] NPS · Mu.ix 二(、Fi!NPs + y、、. Mlrix 二 n!NPs · Mirix + 下、1.
[0070] 其中，F(xiàn)i tNPs為擬合中屯、點(diǎn)的球坐標(biāo)，芭為擬合中屯、點(diǎn)至球面的向量，NPS為離散 采樣點(diǎn)在球坐標(biāo)系中的坐標(biāo)。所述投影模塊13可W由NPS · Mtrix的公式得到各離散采樣點(diǎn) 的投影坐標(biāo)。顯然，當(dāng)尸。為0時(shí)，F(xiàn)itNPs · Mtrix即為擬合中屯、點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0071] 所述投影平移模塊14用于將投影后的各離散采樣點(diǎn)隨著投影后的各擬合中屯、點(diǎn) 之間的偏移量進(jìn)行平移，得到所述管狀結(jié)構(gòu)的投影。
[0072] 具體地，當(dāng)所述投影平移模塊14通過投影模塊13得到所有擬合中屯、點(diǎn)A1、A2、…、 和Am和其中一個(gè)擬合中屯、點(diǎn)A1所對(duì)應(yīng)的離散采樣點(diǎn)B11、B12、…、和Bln的投影坐標(biāo)后，利用 各點(diǎn)的投影坐標(biāo)分別計(jì)算擬合中屯、點(diǎn)A1和A2之間、A1和A3之間、…、A1和Am之間的偏移量。 由于管狀結(jié)構(gòu)粗細(xì)一致的特點(diǎn)，所述投影平移模塊14利用上述得到的各偏移量，逐個(gè)計(jì)算 對(duì)應(yīng)擬合中屯、點(diǎn)A2、A3、···、和Am的投影后的各離散采樣點(diǎn)的投影坐標(biāo)。
[0073] 例如，所述投影平移模塊14根據(jù)A1和A2之間的X軸和y軸的偏移量Δ X12, Δ yi2,計(jì) 算A2對(duì)應(yīng)的各離散采樣點(diǎn)B21的投影坐標(biāo)為(祉21+ Δ X12，yB2i+ Δ yi2)、B22的投影坐標(biāo)為(祉22 + A X12 ,yB22+ A yi2)、...、和B化的投影坐標(biāo)為（祉2n+ A X12 ,yB2n+ A yi2)。W此類推，根據(jù)點(diǎn)A1所 對(duì)應(yīng)的各離散采樣點(diǎn)的投影坐標(biāo)，逐個(gè)得到對(duì)應(yīng)點(diǎn)A3、A4、···、和Am的各離散采樣點(diǎn)的投影 坐標(biāo)。
[0074] 由此可見，所述投影平移模塊14分別求出擬合中屯、點(diǎn)和離散采樣點(diǎn)的投影坐標(biāo) 后，再直接進(jìn)行相加，能夠?qū)⒋罅扛↑c(diǎn)乘法轉(zhuǎn)換成浮點(diǎn)加法，從而大大減少運(yùn)算量。所述投 影平移模塊14根據(jù)所得到的投影后的各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)，勾勒管狀結(jié)構(gòu)的 投影，并執(zhí)行擅染模塊15。
[0075] 所述擅染模塊15用于對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行Ξ維擅染，并展示給用戶。
[0076] 具體地，所述擅染模塊15將所述管狀結(jié)構(gòu)的投影的透明度按照預(yù)設(shè)的從輪廓到軸 線逐步變化的方式，對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行擅染，使其呈現(xiàn)立體效果，并將擅染后的投 影展示給用戶。
[0077] 在一種優(yōu)選示例中，所述擅染模塊15用于根據(jù)投影后的一個(gè)擬合中屯、點(diǎn)相距所對(duì) 應(yīng)的各離散采樣點(diǎn)的距離分布情況，確定投影后的離散采樣點(diǎn)的透明度系數(shù)模板；W及用 于根據(jù)各擬合中屯、點(diǎn)在Ξ維空間中深度分量的絕對(duì)值與透明度系數(shù)模板的預(yù)設(shè)反比關(guān)系， 對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影中包括平移的和投影的各離散采樣點(diǎn)進(jìn)行Ξ維擅染。
[0078] 具體地，所述擅染模塊15計(jì)算所述投影模塊13得到的投影后的各離散采樣點(diǎn)和所 對(duì)應(yīng)的擬合中屯、點(diǎn)之間的距離，并按照采樣時(shí)的分布算法為各距離構(gòu)建透明度系數(shù)，W得 到透明度系數(shù)模板。同時(shí)，所述擅染模塊15還將所述Ξ維采樣模塊12中所得到各擬合中屯、 點(diǎn)投影的深度分量(Z軸分量)作為對(duì)應(yīng)各擬合中屯、點(diǎn)的離散采樣點(diǎn)的深度分量。接著，所述 擅染模塊15用各擬合中屯、點(diǎn)的深度分量的絕對(duì)值與透明度系數(shù)模板中表示投影后的各離 散采樣點(diǎn)和各擬合中屯、點(diǎn)的透明度系數(shù)的預(yù)設(shè)反比關(guān)系，對(duì)所有平移的和投影后的離散采 樣點(diǎn)、和擬合中屯、點(diǎn)進(jìn)行顏色和透明度的擅染，由此得到具有Ξ維效果的管狀結(jié)構(gòu)投影。
[0079] 在此，若投影管狀結(jié)構(gòu)中的部分離散采樣點(diǎn)相距相鄰兩個(gè)擬合中屯、點(diǎn)的距離均小 于軸半徑，則說明該離散采樣點(diǎn)位于兩個(gè)球坐標(biāo)系內(nèi)，所述擅染模塊15按照其中距離較大 者所對(duì)應(yīng)的透明度系數(shù)與相應(yīng)的擬合中屯、點(diǎn)的深度分量的絕對(duì)值之間的反比關(guān)系，對(duì)該離 散采樣點(diǎn)進(jìn)行Ξ維擅染。由此確保管狀結(jié)構(gòu)投影的Ξ維效果圓滑變化。
[0080] 本實(shí)施例的技術(shù)方案，利用管狀結(jié)構(gòu)各段軸半徑一致的特點(diǎn)，對(duì)管狀結(jié)構(gòu)中的一 個(gè)擬合中屯、點(diǎn)構(gòu)建Ξ維模型，再利用Ξ維坐標(biāo)系-二維坐標(biāo)系之間的投影關(guān)系將經(jīng)旋轉(zhuǎn)后 的管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行投影，并通過各擬合中屯、點(diǎn)的偏移量確定投影管狀結(jié)構(gòu)的離散采樣點(diǎn)，大 大降低了 Ξ維建模所產(chǎn)生的運(yùn)算量，解決了醫(yī)生實(shí)時(shí)調(diào)整圖像角度時(shí)，無法及時(shí)展示圖像 效果的問題，本實(shí)施例不僅能夠清晰顯示神經(jīng)管/血管，更幫助醫(yī)生及時(shí)根據(jù)神經(jīng)管/血管 的展示圖進(jìn)行診斷。
[0081] 其中，利用采樣時(shí)的分布算法來確定投影后的各離散采樣點(diǎn)的透明度系數(shù)，W及 加入深度分量和透明度系數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，對(duì)投影管狀結(jié)構(gòu)進(jìn)行Ξ維擅染，能夠避免重復(fù)使 用分布算法，進(jìn)一步減少了計(jì)算量。
[0082] 上述產(chǎn)品可執(zhí)行本發(fā)明任意實(shí)施例所提供的方法，具備執(zhí)行方法相應(yīng)的功能模塊 和有益效果。
[00削實(shí)施例四
[0084] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例四提供的圖像的Ξ維效果顯示系統(tǒng)1中擬合選取模塊11的結(jié) 構(gòu)示意圖。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要，醫(yī)生可能只需要查看一段牙神經(jīng)管/血管的投影圖像。因此， 與上述各實(shí)施例不同的是，所述擬合選取模塊11并非確定圖像中所有管狀結(jié)構(gòu)的離散采樣 點(diǎn)。故上述各實(shí)施例中的擬合選取模塊11包括：截取擬合子模塊111、中屯、點(diǎn)提取子模塊 112。
[0085] 所述截取擬合子模塊111用于基于沿所述圖像中的管狀結(jié)構(gòu)所獲取的至少兩個(gè)選 中點(diǎn)，截取并擬合各選中點(diǎn)所分布的管狀結(jié)構(gòu)。
[0086] 所述中屯、點(diǎn)提取子模塊112用于將所擬合的管狀結(jié)構(gòu)的中屯、軸離散采樣多個(gè)擬合 中屯、點(diǎn)。
[0087] 本實(shí)施例的技術(shù)方案，通過獲取經(jīng)截取的管狀結(jié)構(gòu)，解決了為醫(yī)生提供其關(guān)屯、的 部分神經(jīng)管/血管Ξ維圖像，滿足了醫(yī)生精準(zhǔn)診斷時(shí)的圖像需求。
[0088] 上述產(chǎn)品可執(zhí)行本發(fā)明任意實(shí)施例所提供的方法，具備執(zhí)行方法相應(yīng)的功能模塊 和有益效果。
[0089]注意，上述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例及所運(yùn)用技術(shù)原理。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)理解， 本發(fā)明不限于運(yùn)里所述的特定實(shí)施例，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說能夠進(jìn)行各種明顯的變化、 重新調(diào)整和替代而不會(huì)脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，雖然通過W上實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行 了較為詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明不僅僅限于W上實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的情況下，還 可W包括更多其他等效實(shí)施例，而本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求范圍決定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種圖像的三維效果顯示方法，其特征在于，包括： 將圖像中管狀結(jié)構(gòu)的中心軸離散采樣多個(gè)擬合中心點(diǎn)； 構(gòu)建以所述擬合中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)、以所述管狀圖形的軸半徑為球半徑的球坐標(biāo)系， 并采集所述球坐標(biāo)系中球面的離散采樣點(diǎn)； 基于所獲取的所述管狀結(jié)構(gòu)的三維旋轉(zhuǎn)角度，將各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中心點(diǎn)分 別進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換； 將投影后的各離散采樣點(diǎn)隨著投影后的各擬合中心點(diǎn)之間的偏移量進(jìn)行平移，得到所 述管狀結(jié)構(gòu)的投影； 對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行三維渲染，并展示給用戶。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像的三維效果顯示方法，其特征在于，所述將圖像中管狀結(jié) 構(gòu)的中心軸離散采樣多個(gè)擬合中心點(diǎn)包括： 截取所述圖像中包含所獲取的至少兩個(gè)選中點(diǎn)的管狀結(jié)構(gòu)，并采用B樣條函數(shù)擬合所 述管狀結(jié)構(gòu)； 將所擬合的管狀結(jié)構(gòu)的中心軸離散采樣多個(gè)擬合中心點(diǎn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像的三維效果顯示方法，其特征在于，所述基于所獲取的所 述管狀結(jié)構(gòu)的三維旋轉(zhuǎn)角度，將各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中心點(diǎn)分別進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換 包括： 基于對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的三維旋轉(zhuǎn)角度構(gòu)建投影轉(zhuǎn)換矩陣，并根據(jù)所述投影轉(zhuǎn)換矩陣確 定各所述離散采樣點(diǎn)和各擬合中心點(diǎn)的投影坐標(biāo)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的圖像的三維效果顯示方法，其特征在于，所述對(duì)所述管狀 結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行三維渲染，并展示給用戶包括： 根據(jù)投影后的一個(gè)擬合中心點(diǎn)相距所對(duì)應(yīng)的各離散采樣點(diǎn)的距離分布情況，確定投影 后的離散采樣點(diǎn)的透明度系數(shù)模板;以及， 根據(jù)各擬合中心點(diǎn)在三維空間中深度分量的絕對(duì)值與透明度系數(shù)模板的預(yù)設(shè)反比關(guān) 系，對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影中包括平移的和投影的各離散采樣點(diǎn)進(jìn)行三維渲染。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像的三維效果顯示方法，其特征在于，所述管狀結(jié)構(gòu)包括以 下任一種:神經(jīng)管、和血管。6. -種圖像的三維效果顯示系統(tǒng)，其特征在于，包括： 擬合選取模塊，用于將圖像中管狀結(jié)構(gòu)的中心軸離散采樣多個(gè)擬合中心點(diǎn)； 三維采樣模塊，用于構(gòu)建以所述擬合中心點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)、以所述管狀結(jié)構(gòu)的軸半徑為 球半徑的球坐標(biāo)系，并采集所述球坐標(biāo)系中球面的離散采樣點(diǎn)； 投影模塊，用于基于所獲取的所述管狀結(jié)構(gòu)的三維旋轉(zhuǎn)角度，將各所述離散采樣點(diǎn)和 各擬合中心點(diǎn)分別進(jìn)行投影坐標(biāo)轉(zhuǎn)換； 投影平移模塊，用于將投影后的各離散采樣點(diǎn)隨著投影后的各擬合中心點(diǎn)之間的偏移 量進(jìn)行平移，得到所述管狀結(jié)構(gòu)的投影； 渲染模塊，用于對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影進(jìn)行三維渲染，并展示給用戶。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像的三維效果顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述擬合選取模塊包 括： 截取擬合子模塊，用于截取所述圖像中包含所獲取的至少兩個(gè)選中點(diǎn)的管狀結(jié)構(gòu)，并 采用B樣條函數(shù)擬合所述管狀結(jié)構(gòu)； 中心點(diǎn)提取子模塊，用于將所擬合的管狀結(jié)構(gòu)的中心軸離散采樣多個(gè)擬合中心點(diǎn)。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像的三維效果顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述投影模塊用于基 于對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的三維旋轉(zhuǎn)角度構(gòu)建投影轉(zhuǎn)換矩陣，并根據(jù)所述投影轉(zhuǎn)換矩陣確定各所 述離散采樣點(diǎn)和各擬合中心點(diǎn)的投影坐標(biāo)。9. 根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的圖像的三維效果顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述渲染模塊用 于根據(jù)投影后的一個(gè)擬合中心點(diǎn)相距所對(duì)應(yīng)的各離散采樣點(diǎn)的距離分布情況，確定投影后 的離散采樣點(diǎn)的透明度系數(shù)模板；以及，根據(jù)各擬合中心點(diǎn)在三維空間中深度分量的絕對(duì) 值與透明度系數(shù)模板的預(yù)設(shè)反比關(guān)系，對(duì)所述管狀結(jié)構(gòu)的投影中包括平移的和投影的各離 散采樣點(diǎn)進(jìn)行三維渲染。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像的三維效果顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述管狀結(jié)構(gòu)包括 以下任一種:神經(jīng)管、和血管。
【文檔編號(hào)】G06F3/14GK105844686SQ201610196362
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月31日
【發(fā)明人】丁亮, 劉金池, 呂廣志
【申請(qǐng)人】深圳市菲森科技有限公司