據(jù)場發(fā)射光線；
[0058]本實(shí)施例公開的在GPU中進(jìn)行光線投射的具體流程，是在顯卡的著色器中應(yīng)用光線投射算法實(shí)現(xiàn)的，是假設(shè)三維數(shù)據(jù)場中的每一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)都有一個(gè)不透明度的顏色值，從視點(diǎn)出發(fā)，透過屏幕上的某一像素點(diǎn)(i，j)，向三維數(shù)據(jù)場發(fā)出一條射線，這條射線穿過三維數(shù)據(jù)場，具體如圖3所示。
[0059]步驟S22、根據(jù)入射到三維數(shù)據(jù)場的光線，計(jì)算入射點(diǎn)及出射點(diǎn)的位置；
[0060]根據(jù)穿過三維數(shù)據(jù)場的射線，求出入射點(diǎn)和出射點(diǎn)。
[0061]步驟S23、根據(jù)入射點(diǎn)及出射點(diǎn)的位置選取多個(gè)采樣點(diǎn)，并計(jì)算多個(gè)采樣點(diǎn)的顏色值和不透明度；
[0062]在入射點(diǎn)和出射點(diǎn)之間，沿著這條射線選擇多個(gè)等距的采樣點(diǎn)，并由距離某一采樣點(diǎn)最近的8個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的顏色值和不透明度做三線性插值，求出該采樣點(diǎn)的顏色值和不透明度。
[0063]其中，對透明度的計(jì)算公式如下:
[0064]Cout a out= CinQ in+Cnow a now (1- a ιη)，
[0065]a out= a in+a now(1-a in)
[0066]步驟S24、根據(jù)采樣點(diǎn)的顏色值和不透明度合成像素點(diǎn)。
[0067]將每條射線上所有的采樣點(diǎn)的顏色值和不透明度采用由前向后的方式加以合成，從而得到屏幕上該像素點(diǎn)最終的顏色值和不透明度，即根據(jù)采樣點(diǎn)的顏色值和不透明度合成像素點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)圖像的合成。
[0068]本實(shí)施例公開的方法中，采用光線投射算法對組織器官進(jìn)行投射繪制，能夠更精確的實(shí)現(xiàn)組織器官的繪制。
[0069]本實(shí)施例公開了一種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示，包括:
[0070]顯卡41，與顯卡相連的主控制器42，與主控制器42相連的GPU43。
[0071]主控制器42接收圖像讀取指令，根據(jù)圖像讀取指令通過索引查找顯卡內(nèi)存儲的對應(yīng)的組織器官信息，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，并在GPU中進(jìn)行光纖投射，渲染出組織器官。
[0072]顯卡對保存的組織器官的配置文件進(jìn)行分類，具體的，顯卡保存的配置文件可以包括:組織器官的所在層數(shù)信息、長寬的邊界三維信息等。
[0073]其中，主控制器42建立索引的過程具體為:對原始圖像進(jìn)行分割，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。
[0074]原始數(shù)據(jù)具體可以為:在計(jì)算機(jī)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(gè)像素都標(biāo)識出其屬于人體哪一個(gè)組織。
[0075]而其中的人體斷層彩色2D圖像是人體在低溫下進(jìn)行冷凍、固定后，通過銑床對人體進(jìn)行切削加工時(shí)，用專業(yè)照相機(jī)對切削表面拍攝出來的，并保存下來的表面RGB彩色圖像。
[0076]由于本實(shí)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(shí)施例公開的方法中，應(yīng)用人體斷層彩色2D圖像進(jìn)行組合后得到的各個(gè)角度的組織器官圖像是真彩色圖像，屬于真實(shí)的光照處理，其包含的信息量也要大很多。
[0077]本實(shí)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(jìn)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(jìn)行光線投射，采用可編程的圖像硬件，能夠達(dá)到實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)時(shí)性。
[0078]本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。對于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對應(yīng)，所以描述的比較簡單，相關(guān)之處參見方法部分說明即可。
[0079]專業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識到，結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專業(yè)技術(shù)人員可以對每個(gè)特定的應(yīng)用來使用不同方法來實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。
[0080]結(jié)合本文中所公開的實(shí)施例描述的方法或算法的步驟可以直接用硬件、處理器執(zhí)行的軟件模塊，或者二者的結(jié)合來實(shí)施。軟件模塊可以置于隨機(jī)存儲器(RAM)、內(nèi)存、只讀存儲器(ROM)、電可編程R0M、電可擦除可編程R0M、寄存器、硬盤、可移動磁盤、CD-ROM、或技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)所公知的任意其它形式的存儲介質(zhì)中。
[0081]對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染方法，其特征在于，包括: 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； 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； 在圖形處理器GPU中進(jìn)行光線投射，渲染出所述組織器官。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收圖像讀取指令之前，還包括: 對原始圖像進(jìn)行分割； 根據(jù)分割后的圖像，保存所述組織器官的配置文件信息； 對所述保存的組織器官的配置文件信息建立索引。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述建立索引之前，還包括: 對所述保存的組織器官的配置文件信息進(jìn)行分類。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，對所述保存的組織器官的配置文件信息進(jìn)行分類，具體包括: 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(jìn)行分類。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述組織器官的配置文件信息具體包括: 所述組織器官的所在層數(shù)信息、長寬的邊界三維信息。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述在GPU中進(jìn)行光線投射，具體包括: 根據(jù)視點(diǎn)位置及屏幕上對應(yīng)的像素點(diǎn)的位置，向三維數(shù)據(jù)場發(fā)射光線； 根據(jù)入射到所述三維數(shù)據(jù)場的光線，計(jì)算入射點(diǎn)及出射點(diǎn)的位置； 根據(jù)所述入射點(diǎn)及出射點(diǎn)的位置選取多個(gè)采樣點(diǎn)，并計(jì)算所述多個(gè)采樣點(diǎn)的顏色值和不透明度； 根據(jù)所述采樣點(diǎn)的顏色值和不透明度合成所述像素點(diǎn)。7.—種人體斷層數(shù)據(jù)的體渲染系統(tǒng)，其特征在于，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， 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(jìn)行光線投射渲染出所述組織器官。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述顯卡保存組織器官的配置文件信息， 對原始圖像進(jìn)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。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述顯卡對保存的組織器官的配置文件信息進(jìn)行分類。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述顯卡保存的配置文件信息具體包括: 所述組織器官的所在層數(shù)信息、長寬的邊界三維信息。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種人體斷層數(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(jìn)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(jìn)行光線投射，采用可編程的圖像硬件，能夠達(dá)到實(shí)時(shí)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(gè)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(shí)時(shí)性。
【IPC分類】G06T15/08, G06T15/04
【公開號】CN105006012
【申請?zhí)枴緾N201510413350
【發(fā)明人】王艷, 魏昱, 李偉濤, 張娜, 孫守華
【申請人】山東易創(chuàng)電子有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年7月14日