基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医学图像处理领域，尤其涉及一种基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法。
【背景技术】
[0002]在医学领域中，疾病的诊断需要大量运用CT和MRI扫描得到的断层图片。这些图片大多是沿同一个方向的切面，医护人员只能通过连续的多张图片为病人诊断。仅仅通过二维图片难以判断组织空间结构，而且无法看到两张图片中间的切面，无法从其他的方向剖切。病人等非专业人士面对这样的断层图片难以理解。因此，断层图片三维重建工作尤为重要。
[0003]热门的研宄领域是根据二维的图片或视频来进行三维重建。根据拍摄图片所使用的摄像机数目，三维重建可以分为单目视觉法、双目视觉法、三目视觉法。单目视觉方法使用一台摄像机进行三维重建，使用的图像可以是单视图的，也可以是多视图的。大多数三维重建的方法都属于单目视觉法，如轮廓法，明暗度法，纹理法，变焦法，由运动恢复结构方法等。双目视觉法是根据人眼的双目视差来复原三维结构，所使用的图像是一对摄像机拍摄的。三目视觉法比双目视觉法增加了一台摄像机，可以分为直角三角形结构和共线结构。
[0004]传统方法在三维重建时，会在一定程度上丢失二维图片的信息；算法复杂，计算量大，难以开发和推广；在需要对模型进一步有限元分析时，需要另画网格，再一次丢失部分信息。
【发明内容】
[0005]鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法，其计算速度快、图像无失真。
[0006]为了实现上述目的，本发明提供了一种基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法，其包括步骤:步骤一，读取N幅单视图系列断层扫描图像；步骤二，去掉各幅断层扫描图像中的背景文字，增大各幅断层扫描图像的对比度；步骤三，基于像素将各幅断层扫描图像构建为二维网格；步骤四，由二维网格构建由单元构成的三维实体模型；步骤五，输出三维实体模型的数据文件至图像后处理软件；以及步骤六，在后处理软件中显示三维实体。
[0007]本发明的有益效果如下:
[0008]本发明基于像素将系列二维图像进行三维重建，所有的像素都在三维实体模型上还原，计算速度快、图像无失真。算法简单有效，便于开发与推广，而且无需特殊设备，在任何电脑上都可以处理。可以应用于医学上核磁共振、CT等断层扫描图像结果的处理。
【附图说明】
[0009]图1为根据本发明的基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法的步骤四至步骤六的原理图；
[0010]图2为根据本发明处理的三维脑部模型切去一角；
[0011]图3为图2处理的三维脑部模型的z方向某位置的截面图像及其相邻两个断层扫描原始图像；
[0012]图4为图2的X方向的截面图像；
[0013]图5为根据本发明处理的三维脑部模型的任意方向进行截面的示意图，其中，图(a)为截面位置示意，(b)为正对截面的图像。
【具体实施方式】
[0014]下面参照附图来详细说明根据本发明的基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法。
[0015]参照图1，根据本发明的基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法包括步骤:步骤一，读取N幅单视图系列断层扫描图像；步骤二，去掉各幅断层扫描图像中的背景文字，增大各幅断层扫描图像的对比度；步骤三，基于像素将各幅断层扫描图像构建为二维网格；步骤四，由二维网格构建由单元构成的三维实体模型；步骤五，输出三维实体模型的数据文件至图像后处理软件；以及步骤六，在后处理软件中显示三维实体。后处理软件还包括以下基本功能:将显示的三维实体进行旋转、放大、平移等操作，也可以改变三维实体的颜色，对实体进行剖切。
[0016]本发明基于像素将系列二维图像进行三维重建，所有的像素都在三维实体模型上还原，计算速度快、图像无失真。算法简单有效，便于开发与推广，而且无需特殊设备，在任何电脑上都可以处理。可以应用于医学上核磁共振、CT等断层扫描图像结果的处理。
[0017]在根据本发明的基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法中，步骤三包括子步骤:将各幅断层扫描图像中的每个像素看作是二维网格中的一个二维平面四边形单元；如果该幅断层扫描图像的分辨率是n*m，则设定在X方向有m行二维平面四边形单元，y方向有η列二维平面四边形单元；则在二维网格中X方向有m+Ι行节点，y方向有n+1列节点；以及分别用1、j表示节点的行序号、列序号(O彡i彡m，0彡j彡η)，P表示一个像素宽度对应的实际尺寸，则节点(i，j)的二维坐标表示为(ip，jp)，如图1所示。
[0018]在根据本发明的基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法中，构成三维实体模型的单元可为六面体、四面体、或三棱柱中的一种。当然不限于此，三维实体模型的单元可以基于后面所述的数值计算的要求(例如精度)进行构造。
[0019]在根据本发明的基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法中，参照图1，当构成三维实体模型的单元为六面体时，步骤四包括子步骤:将每一个像素的四个节点以及相邻断层扫描图像的对应像素的四个节点共同组成一个六面体单元；N幅断层扫描图像在z方向有N层节点；以及用h表示N层节点的层间距，用k表示节点层数(0<k< N-1)，将每一个节点处理成三维空间点，贝1J节点(i，j，k)的三维坐标表示为(ip，jp, kh)，如图1所示。
[0020]在根据本发明的基于多幅断层扫描图像的三维实体构建方法中，三维实体模型的数据文件包括节点坐标、节点颜色值、六面体单元与节点的对应关系；步骤五包括子步骤:在数据文件中按顺序写入节点的X、1、Z坐标；在每一幅断层扫描图像上，节点的颜色值定义为其相邻右下角像素的颜色值，且对于边界节点，第m+Ι行节点颜色值与第m行节点颜色值对应相同，第n+1列节点颜色值与第η列节点颜色值对应相同；以及由每一个六面体单元的八个节点来描述六面体单元与节点的对应关系，在数据文件中，节点(i，j，k)的编号表示为node