本發(fā)明涉及本發(fā)明涉及一種插值方法，尤其是涉及一種基于插值方法，由幾何中心位置判斷層間輪廓線的方法。
背景技術：
：化療、手術和放射治療是當前腫瘤治療的三大手段，治療計劃系統(tǒng)是放射治療的重要組成部分。放射治療計劃的主要目的是盡可能的對靶區(qū)實行高劑量同時使正常的組織所受影響最小，所以靶區(qū)的準確勾畫對提高放療療效和減少不良反應具有重要的意義。隨著對治療的精度要求越來越高，掃描的層厚也越來越薄，這就導致了往往一個靶器官占據多層的影像，當需要去勾畫輪廓時，需要醫(yī)生對每層輪廓都去進行勾畫，導致大量重復性的工作。當醫(yī)生在影像上層創(chuàng)建一個輪廓，而在不相鄰輪廓上的同一器官創(chuàng)建了另外一個輪廓，系統(tǒng)內查出較為精確的輪廓便顯得尤為重要了，需要達到減少醫(yī)生修改的次數且應與上下兩層保持較高的相似度?，F(xiàn)有的一般采用鄧小英等基于角度建立斷層之間匹配點的線性插值算法，但當幾何中心不在輪廓內部時，無法處理；而於文雪等提出的基于面積縮放的層間插值算法計算量大，實現(xiàn)復雜。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于解決上述的技術問題，提供了一種基于插值方法由幾何中心位置判斷層間輪廓線的方法。本發(fā)明的目的通過以下技術方案來實現(xiàn)：基于插值方法由幾何中心位置判斷層間輪廓線的方法，其具體包括如下步驟：S1、勾畫輪廓，在不相鄰的兩層影像之上各勾畫一個封閉的輪廓，分別定義為上層輪廓和下層輪廓；S2、確定輪廓中心，分別計算確定上、下兩層輪廓的幾何中心；S3、判斷中心，判斷兩個幾何中心是否分別在上、下層輪廓的內部；S4、建立對應點，根據判斷幾何中心處于輪廓上的位置建立相應的對應點；S5、根據對應點求得目標層輪廓，基于各影像的sliceLocation進行線性插值，求得目標層的輪廓。優(yōu)選地，所述S4中建立對應點包括如下步驟：S41、當上、下兩層輪廓的幾何中心均在輪廓內部時，在幾何中心的基礎上基于角度建立對應點；S42、當存在幾何中心不在輪廓內部時，平移使兩輪廓的幾何中心重合后，基于輪廓點的位置建立對應點。優(yōu)選地，所述S5中通過平移建立對應點后根據相似度的大小，選取不同組的對應點，再基于各影像的sliceLocation進行線性插值，求得目標層的輪廓。優(yōu)選地，所述S4建立對應點的方法為，當幾何中心在輪廓的內部，基于幾何中心將圓周等分，建立若干條直線，求得直線與輪廓的交點，找出輪廓上距該點最近的點作為對應點；對于起始層與終止層同一角度的直線，按上述方法選取的點作為對應點。優(yōu)選地，所述S5中基于各影像的sliceLocation進行線性插值具體步驟為，記起始層的sliceLocation為SB，終止層的sliceLocation為SE，目標層sliceLocation為SG，則相似系數ωBG和ωEG的表達式為：目標層的輪廓可表示為：CG＝ωBGCB+ωEGCE，其中CG為目標層輪廓，CB起始層輪廓，CE終止層輪廓，所述影像的sliceLocation代表輪廓所在的位置，可由該參數求得目標層Goal與起始層Begin和終止層End的相似度ωBG和ωEG。優(yōu)選地，所述S4中基于輪廓點建立對應點的方法具體步驟為，當幾何中心不在輪廓內部的時候，先通過平移使上、下兩層的幾何中心重合，然后先求得上層的某個點A與下層所有點的距離，選擇距離最近的兩個點B、C，然后在線段BC上線性插值D作為對應點，使得為起始層輪廓的所有點在下層輪廓上插值找到對應點；同理，求得下層上某點A1到上層所有點的距離，選擇距離最小的兩個點B1、C1，然后在線段B1C1上線性插值出點D1作為對應點，使得為終止層輪廓的所有點在起始層輪廓上插值找到對應點。優(yōu)選地，當0＜ωBG≤0.5時，選取起始層所有點的集合B與終止層插值計算出的點的集合EB作為對應點，則目標層CG可表示為：CG＝ωBGB+ωEGEB；當0.5＜ωBG＜1，選取終止層所有點的集合E與起始層插值計算出的點的集合BE作為對應點，則目標層CG可表示為：CG＝ωBGBE+ωEGE。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在：根據幾何中心所在位置的不同，使用不同的算法，既能克服基于角度建立對應點算法的不能處理凹形輪廓以及點不在輪廓內部的情況，也能解決基于距離最小值建立對應點算法當輪廓的差異較大時，無法得出較為合理的結果的難題。附圖說明下面結合附圖對本發(fā)明技術方案作進一步說明：圖1：本發(fā)明的主要流程圖。圖2：本發(fā)明在應用時的實物示意圖。具體實施方式本發(fā)明揭示了一種基于插值方法由幾何中心位置判斷層間輪廓線的方法，結合圖1所示，具體包括如下步驟，步驟一、在不相鄰的兩層影像上勾畫輪廓，起始層輪廓Begin和終止層輪廓End；計算出起始層輪廓的面積SB和終止層的面積SE，具體計算方式為:所述x、y為射線和輪廓交點坐標，所述i是交點的序號，所述N為交點個數。步驟二、計算起始層輪廓Begin和終止層輪廓End的幾何中心。具體計算過方式為：Gx=16SΣi=0N-1(xi+xi+1)(xiyi+1-xi+1yi),Gy=16SΣi=0N-1(yi+yi+1)(xiyi+1-xi+1yi).]]>步驟三、判斷幾何中心是否在勾畫出的輪廓內，具體的，使用引射線法判斷幾何中心是否在輪廓的內部，從幾何中心出發(fā)引一條射線，計算射線與多邊形交點的數量。如果有奇數個交點，則說明點在內部，如果有偶數個交點，則說明在外部。具體的，可以分別過Begin層幾何中心GB和End層幾何中心GE作一條斜率為0的直線，則上下兩層過幾何中心的直線方程l1和l2分別為：l1:yB＝GB.y，l2:yE＝GE.y；直線l1與Begin層的交點構成集合A＝{A1,A2,A3…}，直線l2與End層的交點。構成集合B＝{B1,B2,B3…},計算出集合A中點的橫坐標小于等于GB橫坐標的點的數量m，集合B中點的橫坐標小于等于GE橫坐標的點的數量n。若m，n均為奇數，則表示幾何中心在輪廓內，反之表示幾何中心在輪廓外部。步驟四、當起始層輪廓Begin與終止層輪廓End的幾何中心均在輪廓內部的時候，基于幾何中心將圓周分為180等份，直線與X軸正方向的夾角α在0°～178°之間，每2°建立一條直線，則過幾何中心的直線共有90條，與輪廓共有180個交點。若直線采用其他斜率，則Begin層直線的斜率可表示kB＝tan(α)，直線的截距可表示bB＝GB.y-tan(α)GB.x，直線的方程可表示為lB:y＝kBx+bB，End層直線的斜率可表示kE＝tan(α)，直線的截距可表示bE＝GE.y-tan(α)GE.x，直線的方程可表示為lE:y＝kEx+bE。對于斜率為tan(α)的直線lB與Begin層的交點A1,A2，直線lE與End層的交點為B1,B2，求出Begin層上距A1,A2距離最近的點C1,C2，End層上距B1,B2最近的點D1,D2。比較A1,A2與B1,B2兩組點各自縱坐標的大小(若縱坐標相等，則對比橫坐標)，若有A1＞A2，B1＞B2，則C1,D1為一組對應點，C2,D2C2，D2為一組對應點。依次將α角從0°變化到178°度，按上述法則，從Begin層上選取到180個點構成集合C，從End層上選取180個點構成集合D，作為匹配對應點。具體計算交點的方法為在該步驟中，若過幾何中心斜率為1的直線，與起始層輪廓Begin交于A1、A2兩點和與終止層輪廓End交于B1、B2兩點。找出起始層輪廓Begin上距A1、A2最近的兩點A11,A22，終止層輪廓End上距B1、B2，最近的兩個點B11,B22，并將A1、A2按縱坐標的大小進行排序(若縱坐標相等，則按橫坐標大小進行排序)，B1、B2也按縱坐標大小進行排序(若縱坐標相等，則按橫坐標大小進行排序)，假設結果為A1＞A2，B1＞B2，則將(A11,B11),(A22,B22)作為一組對應點存儲。步驟五、線性插值計算出中間層的輪廓點，記起始層的輪廓Begin為CB，終止層的輪廓End為CE，目標層輪廓Goal為CG，為了描述目標層與起始層和終止層的相似程度，引入相似系數ωBG和ωEG，ωBG表示目標層與起始層輪廓的相似度，ωEG為表示目標層與終止層的相似度，二者的關系為：ωBG+ωEG＝1，這樣目標層輪廓線CG可表示為：CG＝ωBGCB+ωEGCE，ωBG和ωEG由影像的sliceLocation來決定，根據DICOM協(xié)議，每組影像中的任意一張影像擁有一個sliceLocation，表示各層的位置，記起始層的sliceLocation為SB，終止層的sliceLocation為SE，目標層sliceLocation為SG，則ωBG和ωEG的值由下式可得：由集合C＝{C0,C1,C2,…,C179}與集合D＝{D0,D1,D2,…,D179}可以在目標層中插值計算出180個點構成集合G＝{G0,G1,G2,…,G179}，對集合G中的任意一點Gi(xG,yG)，可以由集合C中的點Ci(xC,yC)和集合D的點Di(xD,yD)表示為：xG＝ωBGxC+ωEGxD,yG＝ωBGyC+ωEGyD。由上式可以看出，目標層CG離起始層CB越近，ωBG越大，就越相似于起始層CB，反之，就越相似與終止層CE。步驟六、當幾何中心不在輪廓內部的時候，先通過平移使起始層與終止層的幾何中心重合，假設Begin有m個點，構成集合B(A0,A1,A2,…,Am-1)，End有n個點，構成集合E(B0,B1,B2,…,Bn-1)，從A0開始，找集合E中與其距離最近的兩個點B1和B2，在線段B1B2上線性插值出點B11作為對應點，使得：然后依次為集合B中的點在集合E中找到對應點Bi，構成集合EB＝{Bi|i＝0,1,…,m-1}；從B0開始，找集合B中與其距離最近的兩個點A1和A2,在線段A1A2上線性插值出點A11作為對應點，使得：然后依次為集合E中的點在集合B中找到對應點Ei，構成集合BE＝{Ai|i＝0,1,…,n-1}。記起始層的sliceLocation為SB，終止層的sliceLocation為SE，目標層sliceLocation為SG，則相似系數ωBG和ωEG的表達式為：對于相似系數ωBG，當0＜ωBG≤0.5時，由集合B(A0,A1,A2,…,Am-1)與集合EB＝{Bi|i＝0,1,…,m-}1在目標層共插值計算出m個點，構成集合G(G0,G1,G2,…,Gm-1)，對于集合對集合G中的任意一點Gi(xG,yG)，可以由集合B中的點Ai(xB,yB)和集合EB的點表示為：當0.5＜ωBG＜1時，由集合E(B0,B1,B2,…,Bn-1)與集合BE＝{Ai|i＝0…,n-1},在目,標層1共插值計算出n個點，構成集合G(G0,G1,G2,…,Gn-1)，對于集合對集合G中的任意一點Gi(xG,yG)，可以由集合E中的點Bi(xE,yE)和集合BE中的點表示為：把求得的匹配點反平移復原到原位置。由步驟六中計算出來的對應點，若把集合B與集合EB中對應的m個點作為匹配的對應點，按照步驟五中的方法進行層間插值，則目標層一定與Begin輪廓線相似。同理，如果把集合E和集合BE中對應的n個點作為贏點點進行插值，其目標層一定與End層相似。所以分別從兩個方向進行插值，其中：ωBG=SG-SESB-SE,ωEG=SB-SGSB-SE,CG=ωBGB+ωEGEB......0<ωBG≤0.5ωBGBE+ωEGE......0.5<ωBG<1.]]>為了更形象的展示本方法的有益效果，圖2為具體對于人體肺部的勾畫，第一張和最后一張為勾畫出來的輪廓，中間層為插值計算出來的輪廓。由此表明，插值效果較好，輪廓的相似度較高。醫(yī)生只需對個別區(qū)域進行修改即可。本發(fā)明尚有多種具體的實施方式，凡采用等同替換或者等效變換而形成的所有技術方案，均落在本發(fā)明要求保護的范圍之內。當前第1頁1 2 3