肝部ct圖像的三維重建方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種肝部CT圖像的三維重建方法，包括：對肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，分別提取與肝部的多個組織中每個組織相對應(yīng)的分割序列；根據(jù)與所述每個組織相對應(yīng)的分割序列，以及與所述每個組織相對應(yīng)的三維重建流程對所述每個組織進(jìn)行三維圖像重建，以對所述肝部CT圖像進(jìn)行三維重建。通過本發(fā)明的技術(shù)方案，使得在對肝部CT圖像進(jìn)行三維重建時，能夠根據(jù)不同組織的特性，選擇相應(yīng)的重建流程，從而提高了肝部CT圖像的重建效率，以及肝部CT三維重建圖像的質(zhì)量。
【專利說明】肝部CT圖像的三維重建方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)字醫(yī)療領(lǐng)域，具體而言，涉及一種肝部CT圖像的三維重建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,基于CT (Computed Tomography,計算機(jī)斷層掃描)圖像的三維重建技術(shù)被廣泛應(yīng)用于外科手術(shù)中，如術(shù)前規(guī)劃、手術(shù)模擬以及術(shù)前風(fēng)險評估等。
[0003]傳統(tǒng)的肝膽外科手術(shù)中，醫(yī)生只能根據(jù)二維CT掃描結(jié)果進(jìn)行疾病診斷和手術(shù)規(guī)劃，若遇到巨型腫瘤或者腫瘤累及肝門部、門靜脈等術(shù)中易并發(fā)難以控制的大出血的復(fù)雜情況，僅僅根據(jù)二維CT掃描結(jié)果進(jìn)行診斷和手術(shù)規(guī)劃是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，迫切需要建立起直觀、立體的三維顯示結(jié)果對手術(shù)實(shí)施指導(dǎo)。借助肝部CT的三維重建結(jié)果，醫(yī)生能夠直觀地從三維重建結(jié)果中得出肝靜脈、肝動脈、腫瘤與血管的位置關(guān)系，在術(shù)前做好詳細(xì)規(guī)劃，及時處理手術(shù)過程中出現(xiàn)的問題，減少術(shù)中出血量，為精準(zhǔn)外科手術(shù)提供指導(dǎo)和參考。
[0004]但是相關(guān)技術(shù)中，在對肝部CT圖像的三維重建時，都是針對肝部不同的組織部位采用相同的重建流程，導(dǎo)致重建效率低且重建的圖像質(zhì)量差，不能滿足醫(yī)生的需求。
[0005]因此，如何提高肝部CT圖像的重建效率以及肝部CT三維重建圖像的質(zhì)量成為亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明正是基于上述技術(shù)問題至少之一，提供了一種新的肝部CT圖像的三維重建技術(shù)，使得在對肝部CT圖像進(jìn)行三維重建時，能夠根據(jù)不同組織的特性，選擇相應(yīng)的重建流程，從而提高了肝部CT圖像的重建效率，以及肝部CT三維重建圖像的質(zhì)量。
[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種肝部CT圖像的三維重建方法，包括:對肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，分別提取與肝部的多個組織中每個組織相對應(yīng)的分割序列；根據(jù)與所述每個組織相對應(yīng)的分割序列，以及與所述每個組織相對應(yīng)的三維重建流程對所述每個組織進(jìn)行三維圖像重建，以對所述肝部CT圖像進(jìn)行三維重建。
[0008]在該技術(shù)方案中，通過根據(jù)與每個組織相對應(yīng)的分割序列，以及與每個組織相對應(yīng)的三維重建流程對每個組織進(jìn)行三維圖像重建，使得在對肝部CT圖像進(jìn)行三維重建時，能夠根據(jù)不同組織的特性，選擇相應(yīng)的重建流程，從而提高了肝部CT圖像的重建效率，提高了對肝部CT圖像進(jìn)行重建的靈活性，避免對肝部所有的組織都采用相同的重建流程，導(dǎo)致重建效率低且重建的圖像質(zhì)量差。其中，對肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，獲得的肝部各組織分割序列的數(shù)量需要確保能夠?qū)崿F(xiàn)對肝部CT圖像的三維重建。
[0009]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述多個組織包括:肝臟、血管和骨骼。
[0010]在該技術(shù)方案中，由于肝臟、血管和骨骼分別具有不同的組織特性，因此可以針對不同的組織選取相應(yīng)的重建流程，以避免對所有的組織都選取相同的重建流程導(dǎo)致重建效率低下。
[0011]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，與所述肝臟相對應(yīng)的三維重建流程包括:采用移動立方體算法從與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中提取等值面；對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行優(yōu)化處理；對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理；對經(jīng)過所述平滑處理后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接，以重建所述肝臟的三維圖像。
[0012]在該技術(shù)方案中,移動立方體算法(Marching Cubes)可以將等值面的抽取分布于每一個體素中進(jìn)行，對于每個被處理的體素，以三角面片來逼近其內(nèi)部的等值面，在對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理時，可以采用拉普拉斯平滑技術(shù)，并設(shè)置相應(yīng)的迭代次數(shù)，通過調(diào)整點(diǎn)的位置減少表面噪點(diǎn)。
[0013]此外，由于CT圖像是按照一定的層厚進(jìn)行掃面的，因此必須對CT圖像的層厚按照實(shí)際掃描厚度進(jìn)行拉伸處理，這樣才能得到與真實(shí)掃描對象同等比例的重建結(jié)果。
[0014]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行優(yōu)化處理的步驟具體為:判斷每個三角面片的頂點(diǎn)與對應(yīng)的矩形塊的位置關(guān)系；若指定三角面片的三個頂點(diǎn)都在與所述指定三角面相對應(yīng)的矩形塊內(nèi)，則舍棄所述三角面片，若指定三角面片的三個頂點(diǎn)中的其中兩個頂點(diǎn)在與所述指定三角面相對應(yīng)的矩形塊內(nèi)，則僅保留所述其中兩個頂點(diǎn)之間的連線，若指定三角面片的三個頂點(diǎn)中只有一個頂點(diǎn)在與所述指定三角面片相對應(yīng)的矩形塊內(nèi)，則保留所述指定三角面片。
[0015]在該技術(shù)方案中，通過對三角面片的處理，可以減少進(jìn)行重建的三角面片的數(shù)量，從而可以提高三維重建的效率。
[0016]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行平滑處理的步驟具體為:采用拉普拉斯平滑技術(shù)，通過預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)對所述三角面片進(jìn)行平滑處理。
[0017]在該技術(shù)方案中，在設(shè)置迭代次數(shù)時，可以按照實(shí)際的需求進(jìn)行設(shè)置，若需要三角面片的表面盡可能地光滑，則可以設(shè)置較大的迭代次數(shù)，若對三角面片表面的光滑程度要求不高，則可以設(shè)置較小的迭代次數(shù)，以減少重建時間，提高重建效率。
[0018]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，采用水平集分割方法對所述肝部CT圖像二維序列進(jìn)行分割，得到與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列。
[0019]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，與所述血管相對應(yīng)的三維重建流程包括:在與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中，提取與所述血管相對應(yīng)的分割序列；對所述與血管相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈進(jìn)行插值處理；采用移動立方體算法從與所述血管相對應(yīng)的分割序列中提取等值面；對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行優(yōu)化處理；對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理；對經(jīng)過所述平滑處理后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接，以重建所述血管的三維圖像。
[0020]在該技術(shù)方案中，由于血管比較精細(xì)，為了確保重建后的三維圖像中血管的連續(xù)性，需要對與血管相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈進(jìn)行插值處理，由于選取了與肝臟不同的重建流程，即插值處理流程，因此提高了三維重建后的圖像質(zhì)量。
[0021 ] 在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述在與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中，提取與所述血管相對應(yīng)的分割序列的步驟具體為:在與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中，采用區(qū)域生長算法提取門靜脈信息，并分別連通與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈，以得到與所述血管相對應(yīng)的分割序列。
[0022]在該技術(shù)方案中，血管嵌入于肝臟內(nèi)部，在肝臟的圖像分割序列中提取“種子點(diǎn)”，并采用區(qū)域生長算法提取門靜脈信息，從而連通與肝臟相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈，得到與血管相對應(yīng)的分割序列。
[0023]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，與所述骨骼相對應(yīng)的三維重建流程包括:采用移動立方體算法從與所述骨骼相對應(yīng)的分割序列中提取等值面；對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理；對經(jīng)過所述平滑處理后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接，以重建所述骨骼的三維圖像。
[0024]在該技術(shù)方案中，由于在肝部CT圖像的三維重建中，相對于肝臟的重建數(shù)據(jù)量，骨骼的重建數(shù)據(jù)量較少，并且骨骼通常用作空間配準(zhǔn)或者定位，因此在對骨骼的三維圖像進(jìn)行重建時，為了保留骨骼圖像的原始數(shù)據(jù)信息，無需對三角面片進(jìn)行處理，確保了骨骼重建的精度。
[0025]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，采用自適應(yīng)閾值分割方法對所述肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，得到與所述骨骼相對應(yīng)的分割序列。
[0026]在該技術(shù)方案中，由于骨骼圖像的灰度級數(shù)較高，因此可以直接利用自適應(yīng)閾值分割方法得到骨骼分割的序列，通過針對不同的組織采用不同的分割算法，使得可以針對不同組織的特性選取相應(yīng)的處理方式，提高了對肝部CT圖像的重建效率和重建效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的肝部CT圖像的三維重建方法的示意流程圖；
[0028]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的肝臟圖像的三維重建方法的示意流程圖；
[0029]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的血管圖像的三維重建方法的示意流程圖；
[0030]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的骨骼圖像的三維重建方法的示意流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。
[0032]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明并不限于下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0033]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的肝部CT圖像的三維重建方法的示意流程圖。
[0034]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的肝部CT圖像的三維重建方法，包括:步驟102，對肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，分別提取與肝部的多個組織中每個組織相對應(yīng)的分割序列；步驟104，根據(jù)與所述每個組織相對應(yīng)的分割序列，以及與所述每個組織相對應(yīng)的三維重建流程對所述每個組織進(jìn)行三維圖像重建，以對所述肝部CT圖像進(jìn)行三維重建。
[0035]在該技術(shù)方案中，通過根據(jù)與每個組織相對應(yīng)的分割序列，以及與每個組織相對應(yīng)的三維重建流程對每個組織進(jìn)行三維圖像重建，使得在對肝部CT圖像進(jìn)行三維重建時，能夠根據(jù)不同組織的特性，選擇相應(yīng)的重建流程，從而提高了肝部CT圖像的重建效率，提高了對肝部CT圖像進(jìn)行重建的靈活性，避免對肝部所有的組織都采用相同的重建流程，導(dǎo)致重建效率低且重建的圖像質(zhì)量差。其中，對肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，獲得的肝部各組織分割序列的數(shù)量需要確保能夠?qū)崿F(xiàn)對肝部CT圖像的三維重建。
[0036]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述多個組織包括:肝臟、血管和骨骼。
[0037]在該技術(shù)方案中，由于肝臟、血管和骨骼分別具有不同的組織特性，因此可以針對不同的組織選取相應(yīng)的重建流程，以避免對所有的組織都選取相同的重建流程導(dǎo)致重建效率低下。
[0038]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，與所述肝臟相對應(yīng)的三維重建流程包括:采用移動立方體算法從與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中提取等值面；對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行優(yōu)化處理；對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理；對經(jīng)過所述平滑處理后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接，以重建所述肝臟的三維圖像。
[0039]在該技術(shù)方案中，移動立方體算法(Marching Cubes)可以將等值面的抽取分布于每一個體素中進(jìn)行，對于每個被處理的體素，以三角面片來逼近其內(nèi)部的等值面，在對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理時，可以采用拉普拉斯平滑技術(shù)，并設(shè)置相應(yīng)的迭代次數(shù)，通過調(diào)整點(diǎn)的位置減少表面噪點(diǎn)。
[0040]此外，由于CT圖像是按照一定的層厚進(jìn)行掃面的，因此必須對CT圖像的層厚按照實(shí)際掃描厚度進(jìn)行拉伸處理，這樣才能得到與真實(shí)掃描對象同等比例的重建結(jié)果。
[0041]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行優(yōu)化處理的步驟具體為:判斷每個三角面片的頂點(diǎn)與對應(yīng)的矩形塊的位置關(guān)系；若指定三角面片的三個頂點(diǎn)都在與所述指定三角面相對應(yīng)的矩形塊內(nèi)，則舍棄所述三角面片，若指定三角面片的三個頂點(diǎn)中的其中兩個頂點(diǎn)在與所述指定三角面相對應(yīng)的矩形塊內(nèi)，則僅保留所述其中兩個頂點(diǎn)之間的連線，若指定三角面片的三個頂點(diǎn)中只有一個頂點(diǎn)在與所述指定三角面片相對應(yīng)的矩形塊內(nèi)，則保留所述指定三角面片。
[0042]在該技術(shù)方案中，通過對三角面片的處理，可以減少進(jìn)行重建的三角面片的數(shù)量，從而可以提高三維重建的效率。
[0043]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行平滑處理的步驟具體為:采用拉普拉斯平滑技術(shù)，通過預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)對所述三角面片進(jìn)行平滑處理。
[0044]在該技術(shù)方案中，在設(shè)置迭代次數(shù)時，可以按照實(shí)際的需求進(jìn)行設(shè)置，若需要三角面片的表面盡可能地光滑，則可以設(shè)置較大的迭代次數(shù)，若對三角面片表面的光滑程度要求不高，則可以設(shè)置較小的迭代次數(shù)，以減少重建時間，提高重建效率。
[0045]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，采用水平集分割方法對所述肝部CT圖像二維序列進(jìn)行分割，得到與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列。
[0046]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，與所述血管相對應(yīng)的三維重建流程包括:在與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中，提取與所述血管相對應(yīng)的分割序列；對所述與血管相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈進(jìn)行插值處理；采用移動立方體算法從與所述血管相對應(yīng)的分割序列中提取等值面；對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行優(yōu)化處理；對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理；對經(jīng)過所述平滑處理后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接，以重建所述血管的三維圖像。
[0047]在該技術(shù)方案中，由于血管比較精細(xì)，為了確保重建后的三維圖像中血管的連續(xù)性，需要對與血管相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈進(jìn)行插值處理，由于選取了與肝臟不同的重建流程，即插值處理流程，因此提高了三維重建后的圖像質(zhì)量。
[0048]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，所述在與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中，提取與所述血管相對應(yīng)的分割序列的步驟具體為:在與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中，采用區(qū)域生長算法提取門靜脈信息，并分別連通與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈，以得到與所述血管相對應(yīng)的分割序列。
[0049]在該技術(shù)方案中，血管嵌入于肝臟內(nèi)部，在肝臟的圖像分割序列中提取“種子點(diǎn)”，并采用區(qū)域生長算法提取門靜脈信息，從而連通與肝臟相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈，得到與血管相對應(yīng)的分割序列。
[0050]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，與所述骨骼相對應(yīng)的三維重建流程包括:采用移動立方體算法從與所述骨骼相對應(yīng)的分割序列中提取等值面；對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理；對經(jīng)過所述平滑處理后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接，以重建所述骨骼的三維圖像。
[0051]在該技術(shù)方案中，由于在肝部CT圖像的三維重建中，相對于肝臟的重建數(shù)據(jù)量，骨骼的重建數(shù)據(jù)量較少，并且骨骼通常用作空間配準(zhǔn)或者定位，因此在對骨骼的三維圖像進(jìn)行重建時，為了保留骨骼圖像的原始數(shù)據(jù)信息，無需對三角面片進(jìn)行處理，確保了骨骼重建的精度。
[0052]在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，采用自適應(yīng)閾值分割方法對所述肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，得到與所述骨骼相對應(yīng)的分割序列。
[0053]在該技術(shù)方案中，由于骨骼圖像的灰度級數(shù)較高，因此可以直接利用自適應(yīng)閾值分割方法得到骨骼分割的序列，通過針對不同的組織采用不同的分割算法，使得可以針對不同組織的特性選取相應(yīng)的處理方式，提高了對肝部CT圖像的重建效率和重建效果。
[0054]下面結(jié)合圖2至圖4詳細(xì)說明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的肝部CT圖像的三維重建流程。
[0055]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的肝臟圖像的三維重建方法的示意流程圖。
[0056]如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的肝臟圖像的三維重建方法，包括:
[0057]步驟202，對肝部CT圖像進(jìn)行分割，可以采用水平集分割方法，對首張肝部CT圖像手動設(shè)定初始水平集，分割完成后，上一張圖像序列的分割結(jié)果作為下一張圖像序列的參考初始水平集，以實(shí)現(xiàn)自動分割，在遇到分割錯誤的情況，針對分割錯誤圖像可以由人工輔助設(shè)定初始水平集進(jìn)行分割，在分割完成之后，采用形態(tài)學(xué)膨脹算法對分割結(jié)果中肝臟輪廓區(qū)域內(nèi)部的空洞進(jìn)行填充，然后采用高斯平滑算法對肝臟輪廓進(jìn)行邊緣平滑。
[0058]步驟204，讀取分割之后的肝臟圖像序列。
[0059]步驟206，提取等值面，采用移動立方體算法提取等值面，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定閾值，以得到等值面模型。此外，由于CT圖像是按照一定厚度進(jìn)行掃描的，因此需要對CT圖像的層厚進(jìn)行拉伸處理，層厚拉伸度需要根據(jù)實(shí)際CT掃描層厚進(jìn)行設(shè)置。
[0060]步驟208，面模型簡化。采用頂點(diǎn)合并法將將長、寬、高固定的矩形塊內(nèi)的三角面片合并為大的三角面片，其中，長、寬、高的參數(shù)可以調(diào)節(jié)設(shè)置。具體來說，可以依次讀取矩形塊內(nèi)的三角面片并逐一進(jìn)行判斷，如果該三角面片只有一個頂點(diǎn)在矩形塊內(nèi)，則保留該三角面片；如果該三角面片兩個頂點(diǎn)在矩形塊內(nèi)，則保留一條邊；如果該三角面片三個頂點(diǎn)全部在矩形塊內(nèi)部，則三個頂點(diǎn)縮成一個點(diǎn)。以減少三角面片的數(shù)量，提高重建效率。[0061]步驟210，對三角面片進(jìn)行平滑處理，可以采用拉普拉斯平滑技術(shù)，并可以設(shè)置一定迭代次數(shù)，以通過調(diào)整點(diǎn)的位置減少表面噪點(diǎn)，使三角面片的表面繪制更加平滑。在對三角面片進(jìn)行平滑處理之后，可以計算網(wǎng)格上每個點(diǎn)的法線，并通過高洛德著色算法實(shí)現(xiàn)對三角面片的光照平滑處理。
[0062]步驟212，等值面拼接，對經(jīng)過上述處理之后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接。
[0063]步驟214，對肝臟的三維重建圖像進(jìn)行三維顯示。
[0064]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的血管圖像的三維重建方法的示意流程圖。
[0065]如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的血管圖像的三維重建方法，包括:
[0066]步驟302，在分割好的肝臟序列中提取血管分割序列。具體來說，可以在已經(jīng)分割好的肝臟CT圖像上采用區(qū)域生長算法提取二維門靜脈信息，并采用層間連通的方法實(shí)現(xiàn)門靜脈的層與層之間的連通，不能實(shí)現(xiàn)上下連通的部分，則視為噪點(diǎn)，舍棄。最終得到門靜脈分割序列。
[0067]步驟304，對提取到的門靜脈分割序列進(jìn)行插值處理。
[0068]具體來說，可以將上下兩層相鄰的血管輪廓按照圓周均分的方式進(jìn)行輪廓取點(diǎn)；然后選取輪廓線上各點(diǎn)對應(yīng)的最佳斷層圖像匹配點(diǎn)，建立匹配點(diǎn)對，其中，匹配對點(diǎn)對的判斷要確保圓周均分的角度相同，并且兩點(diǎn)之間距離最近；最后根據(jù)匹配點(diǎn)對的坐標(biāo)位置關(guān)系，對X、z方向或者y、z方向分別進(jìn)行相應(yīng)線性插值，最終得到層間分辨率與層內(nèi)分辨率一致的血管輪廓圖像。
[0069]步驟306，讀取提取到的血管圖像序列。
[0070]步驟308，提取等值面，采用移動立方體算法提取等值面，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定閾值，以得到等值面模型。此外，由于CT圖像是按照一定厚度進(jìn)行掃描的，因此需要對CT圖像的層厚進(jìn)行拉伸處理，層厚拉伸度需要根據(jù)實(shí)際CT掃描層厚進(jìn)行設(shè)置。
[0071]步驟310，面模型簡化。采用頂點(diǎn)合并法將將長、寬、高固定的矩形塊內(nèi)的三角面片合并為大的三角面片，其中，長、寬、高的參數(shù)可以調(diào)節(jié)設(shè)置。具體來說，可以依次讀取矩形塊內(nèi)的三角面片并逐一進(jìn)行判斷，如果該三角面片只有一個頂點(diǎn)在矩形塊內(nèi)，則保留該三角面片；如果該三角面片兩個頂點(diǎn)在矩形塊內(nèi)，則保留一條邊；如果該三角面片三個頂點(diǎn)全部在矩形塊內(nèi)部，則三個頂點(diǎn)縮成一個點(diǎn)。以減少三角面片的數(shù)量，提高重建效率。
[0072]步驟312，對三角面片進(jìn)行平滑處理，可以采用拉普拉斯平滑技術(shù)，并可以設(shè)置一定迭代次數(shù)，以通過調(diào)整點(diǎn)的位置減少表面噪點(diǎn)，使三角面片的表面繪制更加平滑。在對三角面片進(jìn)行平滑處理之后，可以計算網(wǎng)格上每個點(diǎn)的法線，并通過高洛德著色算法實(shí)現(xiàn)對三角面片的光照平滑處理。
[0073]步驟314，等值面拼接，對經(jīng)過上述處理之后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接。
[0074]步驟316，對血管的三維重建圖像進(jìn)行三維顯示。
[0075]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的骨骼圖像的三維重建方法的示意流程圖。
[0076]如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的骨骼圖像的三維重建方法，包括:
[0077]步驟402，對肝部CT圖像序列進(jìn)行骨骼分割，得到骨骼圖像的分割序列。由于骨骼灰度級數(shù)較高，因此可以采用自適應(yīng)閾值分割方法得到骨骼圖像的分割序列。
[0078]步驟404，讀取骨骼圖像的分割序列。
[0079]步驟406，提取等值面，可以采用移動立方體算法提取等值面，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)定閾值，以得到等值面模型。此外，由于CT圖像是按照一定厚度進(jìn)行掃描的，因此需要對CT圖像的層厚進(jìn)行拉伸處理，層厚拉伸度需要根據(jù)實(shí)際CT掃描層厚進(jìn)行設(shè)置。
[0080]步驟408，對三角面片進(jìn)行平滑處理，可以采用拉普拉斯平滑技術(shù)，并可以設(shè)置一定迭代次數(shù)，以通過調(diào)整點(diǎn)的位置減少表面噪點(diǎn)，使三角面片的表面繪制更加平滑。在對三角面片進(jìn)行平滑處理之后，可以計算網(wǎng)格上每個點(diǎn)的法線，并通過高洛德著色算法實(shí)現(xiàn)對三角面片的光照平滑處理。
[0081]步驟410，等值面拼接，對經(jīng)過上述處理之后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接。
[0082]步驟412，對骨骼的三維重建圖像進(jìn)行三維顯示。
[0083]通過圖2至圖4中針對不同肝部組織的三維圖像的重建流程，可以實(shí)現(xiàn)以下效果:
[0084](I)可以針對肝部CT圖像不同組織的具體特征，建立相應(yīng)的三維可視化重建流程。由于肝臟的數(shù)據(jù)量較大，重建速度較低，精度要求不高，因此可選擇較大的面片削減“盒子”，用較大的三角面片進(jìn)行重建，減少后續(xù)運(yùn)算量，提高圖像重建速度。由于“層厚”的存在對血管圖像的重建干擾很大，嚴(yán)重情況下甚至出現(xiàn)形變，因此可以對血管序列進(jìn)行層間邊緣遞進(jìn)式插值，以解決形變的問題。
[0085]此外，由于骨骼一般用于空間配準(zhǔn)或者定位，因此，相對于肝臟的重建數(shù)據(jù)量，骨骼的重建數(shù)據(jù)量較小，在對骨骼的CT圖像進(jìn)行三維重建時，可以保留骨骼圖像的原始數(shù)據(jù)信息，不需要對骨骼圖像重建過程中的三角面片進(jìn)行削減，確保了骨骼重建的精度。
[0086](2)在實(shí)現(xiàn)肝部CT圖像三維重建的過程中，采用面模型簡化、圖像平滑等多種技術(shù)防止“階梯效應(yīng)”的出現(xiàn)。
[0087](3)面模型簡化中參數(shù)的設(shè)置以及迭代次數(shù)的選擇直接影響了重建結(jié)果和重建效率。一般說來，迭代次數(shù)越多，重建結(jié)果越光滑，“階梯效應(yīng)”越不明顯，但是重建效率卻大大降低，面模型簡化算法中“小盒子”尺寸越大，表示削減的三角面片的數(shù)量越多，如果過于削減三角面片的數(shù)量，就會導(dǎo)致重建結(jié)果失真，對于不同的肝部組織，可以選擇合適的面簡化模型的“小盒子”大小以及迭代次數(shù)。
[0088]以上結(jié)合附圖詳細(xì)說明了本發(fā)明的技術(shù)方案，考慮到在相關(guān)技術(shù)中，對肝部CT圖像進(jìn)行三維重建時，都是針對肝部不同的組織部位采用相同的重建流程，導(dǎo)致重建效率低且重建的圖像質(zhì)量差。因此，本發(fā)明提出了一種新的肝部CT圖像的三維重建技術(shù)，使得在對肝部CT圖像進(jìn)行三維重建時，能夠根據(jù)不同組織的特性，選擇相應(yīng)的重建流程，從而提高了肝部CT圖像的重建效率，以及肝部CT三維重建圖像的質(zhì)量。
[0089]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，包括: 對肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，分別提取與肝部的多個組織中每個組織相對應(yīng)的分割序列； 根據(jù)與所述每個組織相對應(yīng)的分割序列，以及與所述每個組織相對應(yīng)的三維重建流程對所述每個組織進(jìn)行三維圖像重建，以對所述肝部CT圖像進(jìn)行三維重建。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，所述多個組織包括: 肝臟、血管和骨骼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，與所述肝臟相對應(yīng)的三維重建流程包括: 采用移動立方體算法從與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中提取等值面； 對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行優(yōu)化處理； 對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理； 對經(jīng)過所述平滑處理后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接，以重建所述肝臟的三維圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，所述對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行優(yōu)化處理的步驟具體為: 判斷每個三角面片的頂點(diǎn)與對應(yīng)的矩形塊的位置關(guān)系； 若指定三角面片的三個頂點(diǎn)都在與所`述指定三角面相對應(yīng)的矩形塊內(nèi)，則舍棄所述三角面片，若指定三角面片的三個頂點(diǎn)中的其中兩個頂點(diǎn)在與所述指定三角面相對應(yīng)的矩形塊內(nèi)，則僅保留所述其中兩個頂點(diǎn)之間的連線，若指定三角面片的三個頂點(diǎn)中只有一個頂點(diǎn)在與所述指定三角面片相對應(yīng)的矩形塊內(nèi)，則保留所述指定三角面片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，所述對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行平滑處理的步驟具體為: 采用拉普拉斯平滑技術(shù)，通過預(yù)設(shè)的迭代次數(shù)對所述三角面片進(jìn)行平滑處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，與所述血管相對應(yīng)的三維重建流程包括: 在與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中，提取與所述血管相對應(yīng)的分割序列； 對所述與血管相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈進(jìn)行插值處理； 采用移動立方體算法從與所述血管相對應(yīng)的分割序列中提取等值面； 對與所述等值面相對應(yīng)的三角面片進(jìn)行優(yōu)化處理； 對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理； 對經(jīng)過所述平滑處理后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接，以重建所述血管的三維圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，所述在與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中，提取與所述血管相對應(yīng)的分割序列的步驟具體為: 在與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中，采用區(qū)域生長算法提取門靜脈信息，并分別連通與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列中相鄰層的分割序列中的門靜脈，以得到與所述血管相對應(yīng)的分割序列。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，與所述骨骼相對應(yīng)的三維重建流程包括:采用移動立方體算法從與所述骨骼相對應(yīng)的分割序列中提取等值面； 對經(jīng)過優(yōu)化處理后的三角面片進(jìn)行平滑處理； 對經(jīng)過所述平滑處理后的三角面片的等值面進(jìn)行拼接，以重建所述骨骼的三維圖像。
9.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項所述的肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，采用水平集分割方法對所述 肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，得到與所述肝臟相對應(yīng)的分割序列。
10.根據(jù)權(quán)利要求2至8中任一項所述的肝部CT圖像的三維重建方法，其特征在于，采用自適應(yīng)閾值分割方法對所述肝部二維CT圖像序列進(jìn)行分割，得到與所述骨骼相對應(yīng)的分割序列。
【文檔編號】G06T17/00GK103679810SQ201310732761
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】劉靜靜, 陳永健 申請人:海信集團(tuán)有限公司