基于cuda的牙科ct三維圖像處理方法
【專利摘要】基于CUDA的牙科CT三維圖像處理方法，屬于醫(yī)療影像處理【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征在于：該方法包括以下步驟：第一步驟，讀入DICOM圖像序列文件并以體數(shù)據(jù)的方式保存到系統(tǒng)內(nèi)存；第二步驟，利用CUDA調(diào)用OpenGL的三維圖形庫(kù)編程擴(kuò)展口函數(shù)API，將系統(tǒng)內(nèi)存中的體數(shù)據(jù)加載入GPU顯存；第三步驟，計(jì)算生成多邊形切片，分為以下幾個(gè)方面：1、計(jì)算體數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)在視點(diǎn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；2、計(jì)算多邊形切片數(shù)目并計(jì)算每張多邊形切片頂點(diǎn)的世界坐標(biāo)；3、對(duì)所得的每張多邊形切片合成三維醫(yī)學(xué)影像。其優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)算速度高，可以在普通消費(fèi)級(jí)別大眾PC上實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的快速三維顯示，而無(wú)須使用圖形工作站，大大降低成本。
【專利說(shuō)明】基于CUDA的牙科CT三維圖像處理方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于醫(yī)療影像處理【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]醫(yī)學(xué)影像在醫(yī)生診斷中的輔助作用越來(lái)越明顯，為了提高醫(yī)療診斷和治療規(guī)劃的準(zhǔn)確性和科學(xué)性，需要由二維斷層圖像序列轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂兄庇^立體效果的三維圖像，然而目前的三維醫(yī)療輔助診斷系統(tǒng)都需要工作站級(jí)別的運(yùn)行平臺(tái)，才能基本滿足處理大量圖像數(shù)據(jù)的要求，由于價(jià)格問題使得這種系統(tǒng)難以推廣，目前專門用于圖像處理的GPU在計(jì)算機(jī)圖形圖像方面得到越來(lái)越廣泛應(yīng)用，擁有超大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、運(yùn)算能力的GPU，具有CPU不可比擬的速度優(yōu)勢(shì)，在消費(fèi)級(jí)的GPU硬件上實(shí)現(xiàn)大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理，CUDA編程語(yǔ)言是針對(duì)通用計(jì)算GPU的C語(yǔ)言環(huán)境，應(yīng)用CUDA編程可方便地實(shí)現(xiàn)GPU通用計(jì)算，當(dāng)前通用的體繪制技術(shù)，一般是基于傳統(tǒng)的CPU進(jìn)行計(jì)算，處理速度較慢，一般要在并行圖形工作站上進(jìn)行運(yùn)行，成本相較大大提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是:針對(duì)現(xiàn)有基于CPU的醫(yī)學(xué)圖像處理運(yùn)算速度慢、圖形工作站成本高的弊端，提供一種基于CUDA的三維醫(yī)學(xué)圖像處理顯示方法，利用GPU強(qiáng)大的流運(yùn)算能力進(jìn)行加速，從而實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)三維圖像的快速顯示。
[0004]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案:基于CUDA的牙科CT三維圖像處理方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:
第一步驟，讀入DICOM圖像序列文件并以體數(shù)據(jù)的方式保存到系統(tǒng)內(nèi)存；
體數(shù)據(jù)是由順序的二維醫(yī)學(xué)DICOM圖像序列構(gòu)成，將這些醫(yī)學(xué)圖像的圖像分辨率、層間距和圖像像素信息讀入系統(tǒng)內(nèi)存，體數(shù)據(jù)首先進(jìn)行預(yù)處理，比如用圖像濾波器進(jìn)行除噪，并且通過插值層間距數(shù)據(jù)來(lái)得到更加細(xì)致的效果；
第二步驟,利用CUDA調(diào)用OpenGL的三維圖形庫(kù)編程擴(kuò)展口函數(shù)API，將系統(tǒng)內(nèi)存中的體數(shù)據(jù)加載入GPU顯存；
第三步驟，計(jì)算生成多邊形切片，分為以下幾個(gè)方面:
1、計(jì)算體數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)在視點(diǎn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
將體數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)坐標(biāo)由體數(shù)據(jù)的局部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到視點(diǎn)坐標(biāo)系，首先將體數(shù)據(jù)八個(gè)頂點(diǎn)的局部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)，然后通過視點(diǎn)世界坐標(biāo)參數(shù)矩陣，將體數(shù)據(jù)八個(gè)頂點(diǎn)的世界坐標(biāo)變換到視點(diǎn)坐標(biāo)系中；
2、計(jì)算多邊形切片數(shù)目并計(jì)算每張多邊形切片頂點(diǎn)的世界坐標(biāo)；
3、對(duì)所得的每張多邊形切片，利用顏色映射表逐像素進(jìn)行顏色計(jì)算，通過Alpha混合所有多邊形切片合成三維醫(yī)學(xué)影像。
[0005]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供了一種基于CUDA的醫(yī)學(xué)圖像顯示方法，相比于現(xiàn)有的基于CPU的醫(yī)學(xué)圖像顯示方法，本發(fā)明具有很高的運(yùn)算速度，可以在普通消費(fèi)級(jí)別大眾PC上實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的快速三維顯示，而無(wú)須使用圖形工作站，使得成本大大降低。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0006]附圖為基于CUDA的牙科CT三維圖像處理方法的示意框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0007]參照附圖，基于CUDA的牙科CT三維圖像處理方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:
第一步驟，讀入DICOM圖像序列文件并以體數(shù)據(jù)的方式保存到系統(tǒng)內(nèi)存；
體數(shù)據(jù)是由順序的二維醫(yī)學(xué)DICOM圖像序列構(gòu)成，將這些醫(yī)學(xué)圖像的圖像分辨率、層間距和圖像像素信息讀入系統(tǒng)內(nèi)存，體數(shù)據(jù)首先進(jìn)行預(yù)處理，比如用圖像濾波器進(jìn)行除噪，并且通過插值層間距數(shù)據(jù)來(lái)得到更加細(xì)致的效果；
第二步驟,利用CUDA調(diào)用OpenGL的三維圖形庫(kù)編程擴(kuò)展口函數(shù)API，將系統(tǒng)內(nèi)存中的體數(shù)據(jù)加載入GPU顯存；
第三步驟，計(jì)算生成多邊形切片，分為以下幾個(gè)方面:
1、計(jì)算體數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)在視點(diǎn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)；
將體數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)坐標(biāo)由體數(shù)據(jù)的局部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到視點(diǎn)坐標(biāo)系，首先將體數(shù)據(jù)八個(gè)頂點(diǎn)的局部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)，然后通過視點(diǎn)世界坐標(biāo)參數(shù)矩陣，將體數(shù)據(jù)八個(gè)頂點(diǎn)的世界坐標(biāo)變換到視點(diǎn)坐標(biāo)系中；
2、計(jì)算多邊形切片數(shù)目并計(jì)算每張多邊形切片頂點(diǎn)的世界坐標(biāo)；
3、對(duì)所得的每張多邊形切片，利用顏色映射表逐像素進(jìn)行顏色計(jì)算，通過Alpha混合所有多邊形切片合成三維醫(yī)學(xué)影像。
[0008]本發(fā)明提供了一種基于CUDA的醫(yī)學(xué)圖像顯示方法，相比于現(xiàn)有的基于CPU的醫(yī)學(xué)圖像顯示方法，本發(fā)明具有很高的運(yùn)算速度，可以在普通消費(fèi)級(jí)別大眾PC上實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的快速三維顯示，而無(wú)須使用圖形工作站，使得成本大大降低。
【權(quán)利要求】
1.基于CUDA的牙科CT三維圖像處理方法，其特征在于:該方法包括以下步驟: 第一步驟，讀入DICOM圖像序列文件并以體數(shù)據(jù)的方式保存到系統(tǒng)內(nèi)存； 體數(shù)據(jù)是由順序的二維醫(yī)學(xué)DICOM圖像序列構(gòu)成，將這些醫(yī)學(xué)圖像的圖像分辨率、層間距和圖像像素信息讀入系統(tǒng)內(nèi)存，體數(shù)據(jù)首先進(jìn)行預(yù)處理，比如用圖像濾波器進(jìn)行除噪，并且通過插值層間距數(shù)據(jù)來(lái)得到更加細(xì)致的效果； 第二步驟,利用CUDA調(diào)用OpenGL的三維圖形庫(kù)編程擴(kuò)展口函數(shù)API，將系統(tǒng)內(nèi)存中的體數(shù)據(jù)加載入GPU顯存； 第三步驟，計(jì)算生成多邊形切片，分為以下幾個(gè)方面: .1、計(jì)算體數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)在視點(diǎn)坐標(biāo)系下的坐標(biāo)； 將體數(shù)據(jù)的頂點(diǎn)坐標(biāo)由體數(shù)據(jù)的局部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換到視點(diǎn)坐標(biāo)系，首先將體數(shù)據(jù)八個(gè)頂點(diǎn)的局部坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成世界坐標(biāo)，然后通過視點(diǎn)世界坐標(biāo)參數(shù)矩陣，將體數(shù)據(jù)八個(gè)頂點(diǎn)的世界坐標(biāo)變換到視點(diǎn)坐標(biāo)系中； . 2、計(jì)算多邊形切片數(shù)目并計(jì)算每張多邊形切片頂點(diǎn)的世界坐標(biāo)； . 3、對(duì)所得的每張多邊形切片，利用顏色映射表逐像素進(jìn)行顏色計(jì)算，通過Alpha混合所有多邊形切片合成三維醫(yī)學(xué)影像。
【文檔編號(hào)】G06T15/00GK104346823SQ201310324140
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月30日
【發(fā)明者】李勁生, 吳林成 申請(qǐng)人:南京普愛射線影像設(shè)備有限公司