本發(fā)明涉及超聲診斷技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于gpu平臺(tái)的實(shí)時(shí)3d超聲掃描變換方法。

背景技術(shù)：

2d模式下的掃描變換在傳統(tǒng)超聲中就需要消耗大量的計(jì)算資源，因?yàn)槊坷L制一個(gè)點(diǎn)都要進(jìn)行掃描變換。有些廠家用dsp甚至fpga等專(zhuān)用硬件來(lái)完成掃描變換。有一些設(shè)備采用了cpu的快速算法，即使這樣，也需要很高端的cpu來(lái)完成。實(shí)時(shí)3d模式，也就是通常大家所說(shuō)的4d模式，需要進(jìn)行體數(shù)據(jù)的掃描變換，這對(duì)于傳統(tǒng)的cpu，dsp甚至fpga。都是巨大的挑戰(zhàn).傳統(tǒng)的掃描變換算法，無(wú)法實(shí)時(shí)對(duì)3d體數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描變換。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于gpu平臺(tái)的實(shí)時(shí)3d超聲掃描變換方法，用于實(shí)現(xiàn)3d體數(shù)據(jù)掃描變換，節(jié)省cpu資源。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

基于gpu平臺(tái)的實(shí)時(shí)3d超聲掃描變換方法，包括以下步驟：

1）預(yù)設(shè)一個(gè)掃描完成后的3d體圖像模型，所述預(yù)設(shè)的3d體圖像模型輪廓近似實(shí)際圖像且大于實(shí)際圖像；

2）建立直角坐標(biāo)系，由x軸和y軸確定xy平面，z軸垂直于xy平面，并對(duì)步驟1）中預(yù)設(shè)的3d體圖像在xy平面內(nèi)且垂直于z軸的方向建立一系列相互平行的代理平面，并將平面劃分為n*n的小格；

3）gpu獲得每個(gè)代理平面上各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)的直角坐標(biāo)（x，y，z，）；

4）對(duì)各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)和中點(diǎn)的直角坐標(biāo)（x，y，z，）做gpu的紋理坐標(biāo)變換，得到各個(gè)小格四個(gè)頂點(diǎn)和中點(diǎn)的紋理坐標(biāo)（u，v，w），并將頂點(diǎn)和中點(diǎn)坐標(biāo)分別存放；

5）gpu通過(guò)色調(diào)映射算法，對(duì)各個(gè)小格的紋理坐標(biāo)（u，v，w）上的超聲進(jìn)行采集，并將采集到的超聲的回聲強(qiáng)弱映射成亮度和對(duì)比度；

6）利用gpu繪制所有代理平面，同時(shí)打開(kāi)gpu的alpha模塊混合繪制完成所有圖像。

所述4）中對(duì)各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)的直角坐標(biāo)（x，y，z，）做gpu的紋理坐標(biāo)變換的方法包括gpu獲得繞xyz軸旋轉(zhuǎn)的視角變換矩陣t，并用所述變換矩陣t的逆矩陣變換所述3）中每個(gè)代理平面上各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)的直角坐標(biāo)（x，y，z，），gpu計(jì)算出在探頭幾何模型空間中對(duì)應(yīng)的直角坐標(biāo)（x1,y1,z1），根據(jù)直角坐標(biāo)（x1,y1,z1），gpu計(jì)算出對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)（u，v，w）。

所述6)中繪制圖像時(shí)把每個(gè)代理平面中各個(gè)小格中間的點(diǎn)按照w紋理坐標(biāo)位置相同由gpu做線性插值。

本發(fā)明的有益效果為：采用gpu對(duì)3d體數(shù)據(jù)進(jìn)行掃描變換，不需要額外的專(zhuān)用硬件，節(jié)省cpu計(jì)算資源，利用每臺(tái)pc都有的集成gpu即可完成。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明具體實(shí)施例預(yù)設(shè)的3d體圖像模型；

圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例代理平面和掃描變換后的3d掃描體產(chǎn)生的交集結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例代理平面網(wǎng)格化的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例中建立的一系列相互平行的代理平面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

基于gpu平臺(tái)的實(shí)時(shí)3d超聲掃描變換方法，包括以下步驟：

1）預(yù)設(shè)一個(gè)掃描完成后的3d體圖像模型，所述預(yù)設(shè)的3d體圖像模型輪廓近似實(shí)際圖像且大于實(shí)際圖像；圖1所示為預(yù)設(shè)的3d體圖像模型。

2）建立直角坐標(biāo)系，由x軸和y軸確定xy平面，z軸垂直于xy平面，并對(duì)步驟1）中預(yù)設(shè)的3d體圖像在xy平面內(nèi)且垂直于z軸的方向建立一系列相互平行的代理平面，并將平面劃分為n*n的小格；本實(shí)施例中z軸為垂直屏幕平面向里，垂直于z軸的，如圖2所示，每一個(gè)代理平面都和掃描變換后的3d掃描體產(chǎn)生一個(gè)交集。

將代理平面劃分為很多網(wǎng)格，雖然代理平面上原始3d體數(shù)據(jù)到xyz空間的變換成非線性分布。但是當(dāng)網(wǎng)格足夠細(xì)過(guò)后，可以認(rèn)為在細(xì)小網(wǎng)格內(nèi)，坐標(biāo)呈線性分布。網(wǎng)格化后的代理平面結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

3）gpu獲得每個(gè)代理平面上各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)的直角坐標(biāo)（x，y，z，）；

4）對(duì)各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)和中點(diǎn)的直角坐標(biāo)（x，y，z，）做gpu的紋理坐標(biāo)變換，得到各個(gè)小格四個(gè)頂點(diǎn)和中點(diǎn)的紋理坐標(biāo)（u，v，w），并將頂點(diǎn)和中點(diǎn)坐標(biāo)分別存放；

其中對(duì)各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)的直角坐標(biāo)（x，y，z，）做gpu的紋理坐標(biāo)變換的方法包括gpu獲得繞xyz軸旋轉(zhuǎn)的視角變換矩陣t，并用所述變換矩陣t的逆矩陣變換所述3）中每個(gè)代理平面上各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)的直角坐標(biāo)（x，y，z，），gpu計(jì)算出在探頭幾何模型空間中對(duì)應(yīng)的直角坐標(biāo)（x1,y1,z1），根據(jù)直角坐標(biāo)（x1,y1,z1），gpu計(jì)算出對(duì)應(yīng)的紋理坐標(biāo)（u，v，w）。

5）gpu通過(guò)色調(diào)映射算法，對(duì)各個(gè)小格的紋理坐標(biāo)（u，v，w）上的超聲進(jìn)行采集，并將采集到的超聲的回聲強(qiáng)弱映射成亮度和對(duì)比度；

6）利用gpu繪制所有代理平面，同時(shí)打開(kāi)gpu的alpha模塊混合繪制完成所有圖像。如圖4所示，把所有的代理平面按照z軸從后往前，由gpu完成繪制，繪制圖像時(shí)把每個(gè)代理平面中各個(gè)小格中間的點(diǎn)按照w紋理坐標(biāo)位置相同由gpu做線性插值。

需要說(shuō)明的是，以上所述只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，只要其以相同的手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了基于GPU平臺(tái)的實(shí)時(shí)3D超聲掃描變換方法，包括：預(yù)設(shè)一個(gè)掃描完成后的3D體圖像模型；由?X軸和Y軸確定XY平面，Z軸垂直于XY平面，建立一系列相互平行的代理平面，并將平面劃分為?n*n的小格；獲得每個(gè)代理平面上各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)的直角坐標(biāo)；對(duì)各個(gè)小格的四個(gè)頂點(diǎn)和中點(diǎn)的直角坐標(biāo)做GPU的紋理坐標(biāo)變換，得到各個(gè)小格四個(gè)頂點(diǎn)和中點(diǎn)的紋理坐標(biāo)；GPU通過(guò)色調(diào)映射算法，對(duì)各個(gè)小格的紋理坐標(biāo)上的超聲進(jìn)行采集，并將采集到的超聲的回聲強(qiáng)弱映射成亮度和對(duì)比度；利用GPU繪制所有代理平面，同時(shí)打開(kāi)GPU的alpha模塊混合繪制完成所有圖像。本發(fā)明不需要額外的專(zhuān)用硬件，節(jié)省CPU計(jì)算資源。

技術(shù)研發(fā)人員：朱逸斐;丁波;王建和
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海醫(yī)凱電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2016.07.22
技術(shù)公布日：2017.10.24