一種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及渲染技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展，在教學(xué)領(lǐng)域?qū)馄式虒W(xué)越來越重視，目前，通過計算機對數(shù)字人進行渲染時，一般都采用表面渲染的技術(shù)。
[0003]表面渲染是對人體RGB斷層圖像進行邊界切割，確定出人體組織的邊界，然后根據(jù)邊界利用工具生成對應(yīng)的三角形表面，最終形成人體的各個組織器官的表面模型。
[0004]然而表面渲染技術(shù)渲染出的圖像，其真實感不強，并且表面渲染技術(shù)只能顯示人體器官的外表面，而對于人體器官的內(nèi)表面，其顯示出來是空的，沒有內(nèi)容的。
[0005]為了解決上述問題，近年來的解剖教學(xué)中，通常采用體渲染技術(shù)來對數(shù)字人圖像進行顯示。而體渲染通常采用CPU進行計算，采用這種方法渲染一幅圖像需要幾分鐘甚至更長，而實時渲染一般要求每秒鐘渲染25幅圖，因此，這種渲染方式不能達到實時渲染的要求。
[0006]另外，目前的體清染大多是利用VTK (visualizat1n toolkit，可視化工具包)這類的開源第三方庫完成的，或者利用現(xiàn)成的3D重建軟件輸出圖像，通過這樣的方式得到的圖像是渲染出的靜態(tài)圖像，實時性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供一種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中體渲染實時性較差的缺點，其具體方案如下:
[0008]—種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法，包括:
[0009]接收圖像讀取指令，根據(jù)所述圖像讀取指令通過索引查找對應(yīng)的組織器官信息；
[0010]讀取所述組織器官信息，將對應(yīng)的組織器官信息分層加載到三維紋理中；
[0011]在圖形處理器GPU中進行光線投射，渲染出所述組織器官。
[0012]進一步的，所述接收圖像讀取指令之前，還包括:
[0013]對原始圖像進行分割；
[0014]根據(jù)分割后的圖像，保存所述組織器官的配置文件信息；
[0015]對所述保存的組織器官的配置文件信息建立索引。
[0016]進一步的，所述建立索引之前，還包括:
[0017]對所述保存的組織器官的配置文件信息進行分類。
[0018]進一步的，對所述保存的組織器官的配置文件信息進行分類，具體包括:
[0019]根據(jù)人體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，對所述保存的組織器官的配置文件信息進行分類。
[0020]進一步的，所述組織器官的配置文件信息具體包括:
[0021 ]所述組織器官的所在層數(shù)信息、長寬的邊界三維信息。
[0022]進一步的，所述在GPU中進行光線投射，具體包括:
[0023]根據(jù)視點位置及屏幕上對應(yīng)的像素點的位置，向三維數(shù)據(jù)場發(fā)射光線；
[0024]根據(jù)入射到所述三維數(shù)據(jù)場的光線，計算入射點及出射點的位置；
[0025]根據(jù)所述入射點及出射點的位置選取多個采樣點，并計算所述多個采樣點的顏色值和不透明度；
[0026]根據(jù)所述采樣點的顏色值和不透明度合成所述像素點。
[0027]—種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染系統(tǒng)，包括:顯卡，與所述顯卡相連的主控制器，與所述主控制器相連的GPU，
[0028]所述主控制器接收圖像讀取指令，根據(jù)所述圖像讀取指令通過索引查找所述顯卡內(nèi)存儲的對應(yīng)的組織器官信息，讀取所述組織器官信息，將對應(yīng)的組織器官信息分層加載到三維紋理中，并在所述GPU中進行光線投射渲染出所述組織器官。
[0029]進一步的，所述顯卡保存組織器官的配置文件信息，
[0030]對原始圖像進行分割，所述顯卡根據(jù)分割后的圖像保存組織器官的配置文件信息，并對保存的組織器官的配置文件信息建立索引。
[0031]進一步的，所述顯卡對保存的組織器官的配置文件信息進行分類。
[0032]進一步的，所述顯卡保存的配置文件信息具體包括:
[0033]所述組織器官的所在層數(shù)信息、長寬的邊界三維信息。
[0034]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明公開的人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法及系統(tǒng)，通過直接接收圖像讀取指令，根據(jù)圖像讀取指令通過索引查找對應(yīng)的組織器官信息，將查找到的組織器官信息分層加載到三維紋理中，并在GPU中進行光線投射，從而渲染出組織器官的三維圖像。本方案通過在GPU中對組織器官圖像進行光線投射，采用可編程的圖像硬件，能夠達到實時渲染的效果；另外，本方案是通過將保存的組織器官信息分層加載到三維紋理中，形成三維圖像，輸出的是動態(tài)的各個角度的完整圖像，避免了采用第三方開源庫或3d重建軟件輸出的靜態(tài)圖像，提高了圖像渲染的實時性。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1為本發(fā)明實施例公開的一種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法的流程圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實施例公開的一種在GPU中進行光線投射的流程圖；
[0038]圖3為本發(fā)明實施例公開的一種射線穿過三維數(shù)據(jù)場的結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實施例公開的一種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0040]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0041]本發(fā)明公開了一種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法，其流程圖如圖1所示，包括:
[0042]步驟S11、接收圖像讀取指令；
[0043]步驟S12、根據(jù)圖像讀取指令通過索引查找對應(yīng)的組織器官信息；
[0044]其中，通過索引查找對應(yīng)的組織器官信息具體可以包括:
[0045]首先，對原始數(shù)據(jù)進行分割，根據(jù)分割后的圖像，保存組織器官的配置文件信息，并對保存的組織器官的配置文件信息建立索引，上述步驟可以在接收圖像讀取指令之前進行。
[0046]原始數(shù)據(jù)具體可以為:在計算機內(nèi)部存儲的大量人體斷層彩色2D圖像，每一張人體斷層彩色2D圖像事先經(jīng)過醫(yī)學(xué)圖像分割后，對應(yīng)了一張相應(yīng)的人體器官分割圖像，此圖像的每一個像素都標(biāo)識出其屬于人體哪一個組織。
[0047]而其中的人體斷層彩色2D圖像是人體在低溫下進行冷凍、固定后，通過銑床對人體進行切削加工時，用專業(yè)照相機對切削表面拍攝出來的，并保存下來的表面RGB彩色圖像。
[0048]由于本實施例公開的人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法中，渲染出的圖像的原始圖像即為彩色的，因此，也就不同于一般的醫(yī)學(xué)影像里面的CT、超聲等影像數(shù)據(jù)顯示出來的偽彩色。因此，本實施例公開的方法中，應(yīng)用人體斷層彩色2D圖像進行組合后得到的各個角度的組織器官圖像是真彩色圖像，屬于真實的光照處理，其包含的信息量也要大很多。
[0049]進一步的，在建立索引之前還可以包括:對保存的組織器官的配置文件信息進行分類，根據(jù)分類后的配置文件信息建立索引。
[0050]優(yōu)選的，根據(jù)人體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，對保存的組織器官的配置文件信息進行分類，根據(jù)分類后的配置文件信息建立索引。
[0051]進一步的，組織器官的配置文件信息具體可以包括:組織器官的所在層數(shù)信息、長寬的邊界三維信息。
[0052]步驟S13、讀取組織器官信息，將對應(yīng)的組織器官信息分層加載到三維紋理中；
[0053]步驟S14、在GPU中進行光線投射，渲染出組織器官。
[0054]根據(jù)視點方向及幾何變換，觀察渲染出的組織器官的不同角度的圖像。
[0055]本實施例公開的人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法，通過直接接收圖像讀取指令，根據(jù)圖像讀取指令通過索引查找對應(yīng)的組織器官信息，將查找到的組織器官信息分層加載到三維紋理中，并在GPU中進行光線投射，從而渲染出組織器官的三維圖像。本方案通過在GPU中對組織器官圖像進行光線投射，采用可編程的圖像硬件，能夠達到實時渲染的效果；另夕卜，本方案是通過將保存的組織器官信息分層加載到三維紋理中，形成三維圖像，輸出的是動態(tài)的各個角度的完整圖像，避免了采用第三方開源庫或3d重建軟件輸出的靜態(tài)圖像，提高了圖像渲染的實時性。
[0056]進一步的，本實施例公開的在GPU中進行光線投射具體流程，如圖2所示，可以包括:
[0057]步驟S21、根據(jù)視點位置及屏幕上對應(yīng)的像素點的位置，向三維數(shù)