本發(fā)明涉及三維顯示成像，特別涉及一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法、裝置、介質(zhì)和設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、基于切片重建的技術(shù)首先通過計(jì)算機(jī)斷層掃描ct或其他三維掃描技術(shù)對(duì)要顯示的物體進(jìn)行三維掃描以獲取其三維數(shù)據(jù)。通過三維數(shù)據(jù)建立三維模型，然后使用軟件將三維模型分割成一系列平行的二維切片，每個(gè)切片都代表了要顯示的物體在某一特定深度的橫截面。接著使用如投影儀等電子顯示技術(shù)將不同層面的二維切片順序投影在不同深度的“幕布”上來還原三維模型上。這種方法在地質(zhì)勘探和工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。還原后的三維模型的切片投影方向的分辨率由切片層數(shù)來決定：切片層數(shù)較少時(shí)，還原后的成像結(jié)果穩(wěn)定但分辨率低，不能更好地展現(xiàn)三維模型的細(xì)節(jié)和特征；切片層數(shù)較多時(shí)，圖像分辨率會(huì)變高，但是成像結(jié)果會(huì)由于掃描振鏡的機(jī)械頻率達(dá)到極限而不穩(wěn)定。因此如何獲得最優(yōu)切片層數(shù)對(duì)于還原后三維模型的分辨率具有重要意義。

2、由于復(fù)原三維圖像是投影在不同深度的“幕布”上來還原，難以獲得復(fù)原三維圖像中的體素(組成三維圖像的最小單位)，因此難以量化復(fù)原三維圖像的質(zhì)量，導(dǎo)致目前確定切面層數(shù)主要依據(jù)人眼觀察和分析復(fù)原三維圖像的成像質(zhì)量，操作者通過直接查看復(fù)原的三維圖像清晰程度來決定每個(gè)切片的數(shù)量和位置。

3、但是，人眼觀察的主觀性導(dǎo)致難以精確評(píng)估三維圖像的復(fù)原質(zhì)量，不同的操作者可能會(huì)在相同數(shù)據(jù)上得到不一致的切片結(jié)果，導(dǎo)致在保證成像效果的同時(shí)難以發(fā)揮成像機(jī)械的最大效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要針對(duì)上述技術(shù)問題，提供一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法、裝置、介質(zhì)和設(shè)備。

2、本說明書采用下述技術(shù)方案：

3、本說明書提供了一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法，包括：

4、確定初始切片層數(shù)n和初始搜索范圍n，n和n均為正整數(shù)，根據(jù)初始切片層數(shù)n和初始搜索范圍n，確定左鄰域切片層數(shù)n-n和右鄰域切片層數(shù)n+n；

5、分別獲取初始切片層數(shù)n、左鄰域切片層數(shù)n-n和右鄰域切片層數(shù)n+n所對(duì)應(yīng)的復(fù)原三維圖像，從不同角度采集復(fù)原三維圖像對(duì)應(yīng)的二維平面圖像，根據(jù)不同角度的二維平面圖像中的像素連通情況或者邊緣像素密集程度，獲取用于表征各復(fù)原三維圖像質(zhì)量的特征值；

6、以特征值最優(yōu)所對(duì)應(yīng)的切片層數(shù)作為新初始切片層數(shù)，并縮小初始搜索范圍；根據(jù)新初始切片層數(shù)和減小后的初始搜索范圍重復(fù)進(jìn)行特征值獲取操作，直至特征值的波動(dòng)小于所設(shè)閾值，獲得最優(yōu)切片層數(shù)目。

7、進(jìn)一步地，所述特征值包括用以表征三維圖像體素連通情況的連通特征值p1，具體包括：

8、從不同角度采集切片層數(shù)i所對(duì)應(yīng)的復(fù)原三維圖像的二維平面圖像；

9、使用連通域分析方法獲取各二維平面圖像中的連通像素集合個(gè)數(shù)；

10、對(duì)所有連通像素集合個(gè)數(shù)加權(quán)求和，獲得切片層數(shù)i對(duì)應(yīng)的特征值p1：

11、p1＝(n1+n2+…+nj)/j

12、其中，n1～nj分別為從j個(gè)角度所獲取到的j個(gè)二維平面圖像中的連通像素集合個(gè)數(shù)，上式的含義是通過不同角度的連通像素集合個(gè)數(shù)表征復(fù)原三維圖像的質(zhì)量：各二維平面圖像中的連通像素集合個(gè)數(shù)越大，復(fù)原三維圖像中的體素越分散，復(fù)原質(zhì)量越差；各二維平面圖像中的連通像素集合個(gè)數(shù)越小，復(fù)原三維圖像中的體素越分散，復(fù)原質(zhì)量越好。

13、進(jìn)一步地，所述特征值包括用以表征三維圖像邊緣清晰情況的邊緣特征值p2，具體包括：

14、從不同角度采集切片層數(shù)i所對(duì)應(yīng)的復(fù)原三維圖像的二維平面圖像；

15、基于邊緣檢測(cè)算法獲取各二維平面圖像中的邊緣像素密度；

16、對(duì)所有邊緣像素密度加權(quán)求和，獲得切片層數(shù)i對(duì)應(yīng)的特征值p2：

17、p2＝(m1+m2+…+mj)/j

18、其中，m1～mj分別為從j個(gè)角度所獲取到的j個(gè)二維平面圖像中的邊緣像素密度，上式的含義是通過不同角度的邊緣像素密度表征復(fù)原三維圖像的質(zhì)量：各二維平面圖像中的邊緣像素密度越大，復(fù)原三維圖像中的邊緣越清晰，復(fù)原質(zhì)量越好；各二維平面圖像中的邊緣像素密度越小，復(fù)原三維圖像中的邊緣越模糊，復(fù)原質(zhì)量越差。

19、進(jìn)一步地，所述復(fù)原三維圖像，是利用掃描振鏡將整形好的線形光源在顯示材料內(nèi)進(jìn)行掃描形成連續(xù)多層的幕布，并通過數(shù)字微鏡顯示器將三維模型連續(xù)不同的切面順序投影在不同的幕布上所獲得的。

20、進(jìn)一步地，所述線形光源的波長(zhǎng)為1550nm，所述幕布是當(dāng)所述線形光源穿過摻雜三價(jià)鉺離子er3+的碲酸鹽玻璃，在穿過的路徑所形成的單頻激發(fā)的幕布。

21、進(jìn)一步地，所述數(shù)字微鏡顯示器通過將波長(zhǎng)為850nm的光源照射所形成的圖形投影至摻雜三價(jià)鉺離子er3+的碲酸鹽玻璃中，在所述幕布上形成雙頻激發(fā)產(chǎn)生綠色圖形。

22、一種三維圖像切片層數(shù)目確定裝置，包括：

23、搜索初始化模塊，用于確定初始切片層數(shù)n和初始搜索范圍n，n和n均為正整數(shù)，根據(jù)初始切片層數(shù)n和初始搜索范圍n，確定左鄰域切片層數(shù)n-n和右鄰域切片層數(shù)n+n；

24、質(zhì)量評(píng)價(jià)模塊，用于分別獲取初始切片層數(shù)n、左鄰域切片層數(shù)n-n和右鄰域切片層數(shù)n+n所對(duì)應(yīng)的復(fù)原三維圖像，從不同角度采集復(fù)原三維圖像對(duì)應(yīng)的二維平面圖像，根據(jù)不同角度的二維平面圖像中的像素連通情況或者邊緣像素密集程度，獲取用于表征各復(fù)原三維圖像質(zhì)量的特征值；

25、切片層數(shù)目確定模塊，用于以特征值最優(yōu)所對(duì)應(yīng)的切片層數(shù)作為新初始切片層數(shù)，并縮小初始搜索范圍；根據(jù)新初始切片層數(shù)和減小后的初始搜索范圍重復(fù)進(jìn)行特征值獲取操作，直至特征值的波動(dòng)小于所設(shè)閾值，獲得最優(yōu)切片層數(shù)目。

26、本說明書提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述三維圖像切片層數(shù)目確定方法。

27、本說明書提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述三維圖像切片層數(shù)目確定方法。

28、本說明書采用的上述至少一個(gè)技術(shù)方案能夠達(dá)到以下有益效果：

29、本發(fā)明通過從不同角度采集復(fù)原三維圖像對(duì)應(yīng)的二維平面圖像，可以獲得更全面的復(fù)原三維圖像多角度視圖，通過對(duì)不同角度的二維平面圖像中的像素分布進(jìn)行分析，可以量化復(fù)原三維圖像不同角度的復(fù)原情況，從而可以更加全面和準(zhǔn)確地量化評(píng)價(jià)復(fù)原三維圖像的質(zhì)量，基于該評(píng)價(jià)結(jié)果調(diào)整切片層數(shù)，可以獲得使得成像機(jī)械效率發(fā)揮最大且成像效果最佳的切片數(shù)量。

技術(shù)特征：

1.一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法，其特征在于，所述特征值包括用以表征三維圖像體素連通情況的連通特征值p1，具體包括：

3.如權(quán)利要求1所述的一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法，其特征在于，所述特征值包括用以表征三維圖像邊緣清晰情況的邊緣特征值p2，具體包括：

4.如權(quán)利要求1所述的一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法，其特征在于，所述復(fù)原三維圖像，是利用掃描振鏡將整形好的線形光源在顯示材料內(nèi)進(jìn)行掃描形成連續(xù)多層的幕布，并通過數(shù)字微鏡顯示器將三維模型連續(xù)不同的切面順序投影在不同的幕布上所獲得的。

5.如權(quán)利要求4所述的一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法，其特征在于，所述線形光源的波長(zhǎng)為1550nm，所述幕布是當(dāng)所述線形光源穿過摻雜三價(jià)鉺離子er3+的碲酸鹽玻璃，在穿過的路徑所形成的單頻激發(fā)的幕布。

6.如權(quán)利要求5所述的一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法，其特征在于，所述數(shù)字微鏡顯示器通過將波長(zhǎng)為850nm的光源照射所形成的圖形投影至摻雜三價(jià)鉺離子er3+的碲酸鹽玻璃中，在所述幕布上形成雙頻激發(fā)產(chǎn)生綠色圖形。

7.一種三維圖像切片層數(shù)目確定裝置，其特征在于，包括：

8.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求1～6任一項(xiàng)所述的方法。

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，包括存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述權(quán)利要求1～6任一所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種三維圖像切片層數(shù)目確定方法、裝置、介質(zhì)和設(shè)備，涉及三維顯示成像技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：根據(jù)初始切片層數(shù)N和初始搜索范圍n，確定左鄰域切片層數(shù)N?n和右鄰域切片層數(shù)N+n；獲取層數(shù)N、N?n和N+n所對(duì)應(yīng)的復(fù)原三維圖像，從不同角度采集復(fù)原三維圖像的二維平面圖像，根據(jù)不同角度二維平面圖像中的像素分布情況獲取用于表征復(fù)原三維圖像質(zhì)量的特征值；以特征值最優(yōu)的切片層數(shù)作為新初始切片層數(shù)，重復(fù)進(jìn)行操作直至獲得最優(yōu)切片層數(shù)目。通過對(duì)不同角度采集復(fù)原三維圖像的二維平面圖像中的像素分布進(jìn)行分析，可以更加全面和準(zhǔn)確地量化復(fù)原三維圖像的質(zhì)量，以獲得使得成像機(jī)械效率發(fā)揮最大且成像效果最佳的切片數(shù)量。

技術(shù)研發(fā)人員：李文彩,紀(jì)康,趙強(qiáng),鄧燕,韓東成,張亮亮,陳標(biāo)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽建筑大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23