一种基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109727306A(43)申请公布日2019.05.07(21)申请号201811386054.0(22)申请日2018.11.20(71)申请人哈尔滨理工大学地址150080黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号(72)发明人刘侠刘欢王淼淼程乐(74)专利代理机构北京格允知识产权代理有限公司11609代理人张沫(51)Int.Cl.G06T15/08(2011.01)G06T17/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法(57)摘要本发明公开了一种基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，属于医疗领域，为弥补二维序列图像提供信息量有限，医生无法了解更多病变体的准确情况的缺点而设计，图像生成经过QT界面与VTK整合、读取数据源、图像实体化、三维重建、渲染显示等步骤。本发明方法可以实现更精确的三维重建结果，实现对脊柱三维图像的旋转、平移、缩放等交互操作，获得断面信息，便于从任意角度和层面对重建脊柱图像进行研究与分析。CN109727306ACN109727306A权利要求书1/1页1.一种基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将QT界面与VTK整合；(2)读取数据源调用vtkSource读取原始二维脊柱医学图像数据，保存在VTK的总类或者子类中，再调用vtkFilter将接受的原始数据进行预处理；(3)图像实体化通过Mapper映射器接收从Filter处理后的数据，将其映射为图形库中的基本图元，然后将映射出的图形进行实体转化，数据由图像数据转换为图形几何数据，形成三维体数据场；(4)三维重建将三维体数据场调用体绘制或者面绘制算法进行处理，获得三维模型；(5)渲染显示再调用VTK中的Renderer绘制器和RenderWindow绘制窗口，将三维模型在计算机平台界面中显示，同时增设可控长方体，对三维模型进行切割，获得断面信息。2.根据权利要求1所述的基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，其特征在于，在QT界面与VTK整合的过程中，具体步骤是：1)用CMakeLists.txt文件来管理QT工程与VTK工程；在CMakeLists.txt脚本里增加工程环境变量；2)用QTVTKWidget整合QT和VTK：调用VTK提供的类QTVTKWidget来进行QT与VTK的整合；在QTDesigner里集成；用vtkEventQtSlotConnect实现VTK事件与QT槽的连接。3.根据权利要求1所述的基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，其特征在于，图像实体化通过Actor模式来完成。4.根据权利要求1所述的基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，其特征在于，所述面绘制算法中采取了改进的MarchingCubes算法，是采用VTK类库中的vtkSmoothPolyDataFilter类来对三维模型进行平滑，并且在计算等值面过程中，利用黄金分割法代替传统的线性插值法，在面绘制中对等值面的提取由vtkContourFilter类来实现。5.根据权利要求1所述的基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，其特征在于，所述体绘制算法中选择RayCasting算法，利用vtkPiecewiseFunction对传递函数进行设计，调用VTK中的vtkVolumeRayCastCompositeFunction定义的光线合成函数进行绘制。6.根据权利要求1所述的基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法，其特征在于，增设可控长方体并进行控制的方法是：通过vtkBoxWidget类在屏幕生成一个长方体模型，在其六个面以及中心定义可控点来进行拉伸、缩放、平移、旋转等操作。2CN109727306A说明书1/4页一种基于VTK的脊柱医学图像三维可视化方法技术领域[0001]本发明属于医疗技术领域，特别涉及了临床手术和科研教学中的脊柱医学图像的三维可视化方法。背景技术[0002]VTK(VisualizationToolkit)是一种开源的软件系统，主要用于三维计算机图形学、图像处理和可视化。[0003]在目前的脊柱医学图像诊断中，主要是通过观察一组二维切片图像来研究脊柱病变区域，但这样的二维图像仅能提供脊柱某一切面的解剖信息，医生需要依靠个人经验根据多张二维图像综合起来估计脊柱病灶区域的大小和形状特征。[0004]在医学辅助教学或临床诊疗中，为了获得更多更可靠更全面的人体脊柱病理信息，帮助研究人员或者医务人员观察和检测脊柱的内部信息，迫切需要对二维断层图像进行三维重建，从而形成三维立体的脊柱影像。而利用VTK对脊柱医学图像进行三维重建是目前医学图像处理的新领域，是利用计算机实现医学二