專利名稱：基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的是基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，屬于三維重構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
70年代以來主要用于醫(yī)療成像的是電子計算機X射線斷層掃描技術(shù)(CO、磁共振成像技術(shù)(MRI)與數(shù)字減影血管造影(Digital subtraction angiography)技術(shù)。其中CT技術(shù)根據(jù)人體內(nèi)部不同組織與器官對X射線的吸收、透過率各不相同，在X射線穿過人體的時候得到一個由吸收與透過率數(shù)值組成的矩陣，該矩陣轉(zhuǎn)換成數(shù)字圖像即為人體內(nèi)部組織的圖像。此方法獲得的圖像分辨率高，但不適合觀察結(jié)構(gòu)復(fù)雜的組織。磁共振成像技術(shù)(MRI)也屬于斷層成像，此技術(shù)利用磁共振現(xiàn)象獲得人體中得電磁信號，根據(jù)該電磁信號重建人體。此方法價格昂貴。數(shù)字減影技術(shù)(簡稱DSA)是在注入造影劑期間利用X射線得到多角度器官透視圖，在所得的一系列圖像中取出含造影劑最少(作為未注入造影劑)與最多(作為完全注入造影劑之后)的圖像進行數(shù)字相減，得到只含有造影劑的圖像。能夠得到的清晰直觀結(jié)構(gòu)精細的圖像。目前的三維重構(gòu)技術(shù)是在得到不同角度的數(shù)字圖像之后，對這些圖像進行光線跟蹤與體素點的二值迭代。其中二值是指，將血管區(qū)域看為1，背景區(qū)域看為O ;體素點迭代，即對點狀射線源發(fā)出的每一道錐形光束中照射到的物體進行逐像素的三維迭代。根據(jù)每一點的不同衰減確定該物體在這個方向光線照射下的投影圖像的方程，通過解方程即可得到元被攝物體的模型。上述方法雖然可以在投影數(shù)較少的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)精確重構(gòu)，但存在缺點。逐點迭代導(dǎo)致計算量太大，解方程非常復(fù)雜，重構(gòu)速度慢；同時對設(shè)備要求高，成本高。

實用新型內(nèi)容鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題和不足，本實用新型的目的在于提供一種基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)及其使用方法，實現(xiàn)根據(jù)多角度二維圖像對三維模型地實時重構(gòu)與精確定位，該模型能夠在真三維顯示器上被裸眼觀看。為達到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案一種用于上述基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)與方法，包括C型臂、X射線發(fā)射器、圖像增強器、(XD、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、微機、真三維顯示器、USB數(shù)據(jù)傳輸線以及HDMI線。其特征在于(I)所述C型臂圍繞被攝物體從O到180度進行拍攝。采用等中心射線拍攝方法，由C-arm的內(nèi)部編碼和機械校準(zhǔn)結(jié)構(gòu)進行定位。(2)所述X射線發(fā)射器與圖像增強器分別放置在C型臂的兩端，與被攝物體共線。(3)所述CXD連接所述圖像增強器與真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器并且與圖像增強器相鄰放置。同時所述(XD、X射線發(fā)射器、圖像增強器共線。(4)所述微機通過所述USB數(shù)據(jù)傳輸線控制真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。(5)所述HDMI線連接所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器與真三維顯示器，功能是將數(shù)字真三維模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸嫒S顯示器中進行顯示，該模型能夠直接被裸眼觀看。真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器由CycloneII2C35 FPGA (Field — Programmable GateArray,現(xiàn)場可編程門陣列)、SAA7114 (A/D 模數(shù)轉(zhuǎn)換接口)、SDRAM (Synchronous DynamicRandom Access Memory,同步動態(tài)隨機存儲器)、NAND flash (NAND 閃存)、HDMI 接口(HighDefinition Multimedia Interface,高清晰度多媒體接口)和電源管理等模塊組成。計算機通過USB接口與真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器進行通信，真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器根據(jù)三維物體在平面的二維數(shù)字投影進行布爾雷唐變換，將二維數(shù)字圖像按照布爾雷唐公式映射回三維平面。同時在真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器運行時HDMI接口向真三維顯示器發(fā)送視頻圖像。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的實質(zhì)性特點和進步本實用新型與二值迭代三維重構(gòu)相比，使用布爾雷唐變換方法可以只通過投影就重構(gòu)出血管的截面，計算量小，實現(xiàn)了實時重構(gòu)；并且本實用新型提出的系統(tǒng)重構(gòu)出的是可以直接由裸眼觀看的真三維模型。本實用新型實現(xiàn)容易，計算量少，能夠達到實時，并且能夠得到真三維立體模型。

圖I基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)圖2真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
具體實施方式
本實用新型的優(yōu)選實施例結(jié)合附圖說明如下實施例一參見圖1，本基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)包括包括C型臂、X射線發(fā)射器、圖像增強器、(XD、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、微機、真三維顯示器、USB數(shù)據(jù)傳輸線以及HDMI線。其特征在于所述X射線發(fā)射器固定在所述C型臂的“C”型一端，發(fā)射口對著“C”型的另外一端；所述圖像增強器與CCD并列固定在所述C型臂的“C”型的另一端，使X射線發(fā)射器、圖像增強器和CXD三者共線，且CXD在中間，同時CXD法線與X射線發(fā)射器發(fā)射口方向一致；所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)輸入端與所述CCD通過數(shù)據(jù)線直接連接，其輸出端通過所述HDMI線與真三維顯示器連接；所述微機通過USB數(shù)據(jù)傳輸線直連所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。實施例二 本實施例與實施例一基本相同，特別之處是所述C型臂可圍繞被攝物體旋轉(zhuǎn)180度；所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)接收圖像的速度可達每張圖像1/125秒；真三維顯示器隨HDMI線同步顯示真三維模型，真三維顯示器的分辨率可達到1920x1080。實施例三參見圖1，本基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，包括C型臂2、X射線發(fā)射器3、圖像增強器4、(XD 5、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6、微機7、真三維顯示器8、USB數(shù)據(jù)傳輸線9以及HDMI線10 :所述C型臂2兩頭分別裝置所述X射線發(fā)射器3與圖像增強器4 ;所述圖像增強器4與所述CXD 5相鄰放置并與所述X發(fā)射器3共線，以便當(dāng)X射線通過所述圖像增強器4時能夠投射到所述CCD 5進行光電信號轉(zhuǎn)換；所述微機7能夠通過USB數(shù)據(jù)傳輸線9控制真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6對二維數(shù)字圖像信號進行處理與重構(gòu)；重構(gòu)后的三維數(shù)字模型過HDMI線10傳遞給真三維顯示器8顯示出重構(gòu)的真三維的模型。所述C型臂2在圍繞著被攝物體I旋轉(zhuǎn)180度的過程中，CXD 5對每張圖像以1/125秒的速度將光信號轉(zhuǎn)換為電信號并傳遞給真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6，真三維顯示器跟隨HDMI線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)同步顯示真三維模型。 真三維顯示器的分辨率可達到1920x1080。圖2示出真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6的結(jié)構(gòu)。該真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器6由Cyclonel 12C35FPGA, SAA7114 A/D 轉(zhuǎn)換芯片、SDRAM、NAND flash、HDMI 接口、USB 接口芯片 ISP1362 和電源管理等模塊組成。微機通過USB接口與真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器進行通訊，真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器儲圖像并對二維圖像進行布爾雷唐變換以獲得三維模型數(shù)據(jù)，并且通過HDMI接口向真三維顯示器傳輸圖像，真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器向真三維顯示器發(fā)送同步視頻圖像。
權(quán)利要求1.一種基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，包括C型臂(2)、X射線發(fā)射器(3)、圖像增強器(4)、CXD (5)、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(6)、微機(7)、真三維顯示器(8)、USB數(shù)據(jù)傳輸線(9)以及HDMI線(10);其特征在于 (1)所述X射線發(fā)射器(3)固定在所述C型臂(2)的“C”型一端，發(fā)射口對著“C”型的另外一端； (2)所述圖像增強器(4)與CXD(5)并列固定在所述C型臂的“C”型的另一端，使X射線發(fā)射器(3)、圖像增強器(4)和CXD (5)三者共線，且CXD (5)在中間，同時CXD (5)法線與X射線發(fā)射器(3)發(fā)射口方向一致； (3)所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(6)輸入端與所述CXD(5)通過數(shù)據(jù)線直接連接，其輸出端通過所述HDMI線(10)與真三維顯示器(8)連接； (4)所述微機(7)通過USB數(shù)據(jù)傳輸線(9)直連所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)，其特征在于所述C型臂(2)可圍繞被攝物體(I)旋轉(zhuǎn)180度；所述真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(6)接收圖像的速度可達每張圖像1/125秒；真三維顯示器(8)隨HDMI線(10)同步顯示真三維模型，真三維顯示器的分辨率可達到1920x1080。
專利摘要本實用新型涉及的是基于數(shù)字減影的真三維數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。包括C型臂、X射線發(fā)射器、圖像增強器、CCD、真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、微機、真三維顯示器、USB數(shù)據(jù)傳輸線以及HDMI線；C型臂兩頭分別裝置著X射線發(fā)射器和圖像增強器，CCD作為圖像增強器與真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的連接，與圖像增強器相鄰放置并且與X射線發(fā)射器和圖像增強器在同一條直線上；微機通過USB數(shù)據(jù)線控制真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，真三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通過HDMI線控制真三維顯示器。本實用新型實現(xiàn)容易，計算量少，能夠達到實時，并且能夠得到真三維立體模型。
文檔編號A61B6/00GK202604859SQ20122025663
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月2日
發(fā)明者田豐, 夏雪, 蔡文, 張文俊 申請人:上海大學(xué)