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多排螺旋CT等应用使使用三维形式显示组织和器官变得可行且必要。
图像三维显示技术能够更加好显示数据和诊疗信息,为医生提供逼真显示伎俩和定量分析工具。
三维显示还能够防止医生陷入二维图像数据“海洋”,预防过多浏览断层图像而造成漏诊率上升。
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三维可视化定义和分类
也称三维重建,是指经过对取得数据或二维图像信息进行处理,生成物体三维结构,并按照人视觉习惯进行不一样效果显示。
常见可视化形式有多平面重建(Multiplanar reconstruction,MPR)、 曲面显示(Curved multiplanar reconstruction,CMPR)、表面阴影显示(Shaded surface Display,SSD)、最大(小)密度投影(Maximum/minimum intensity projection,MIP)、虚拟内窥镜(Virtual endoscopy,VE)等。
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基本三维可视化技术
面绘制(Surface Rendering)技术
体绘制(Volume Rendering)技术
另外,多平面显示和曲面显示属于将三维体视数据进行再切面,并将二维切面影像显示出来技术形式,所以也称二维重建或图像重排。
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面绘制
面绘制实际上是显示对三维物体在二维平面上真实感投影,就像当视角位于某一点时,从该点对三维物体进行“摄影”,相片上显示三维物体形象。
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面绘制示例
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面绘制方法
经过配准及插值后,建立面绘制所需基本三维体数据,选定作为表面显示等值面灰度阈值
紧邻上下两层数据对应四个像素点组成一个立方体,或对应成一个体素;
体素共8个顶点按照前面得到等值面阈值进行分类,超出或等于阈值,则顶点算作等值面内部点;小于阈值,顶点算作等值面外部点;
生成一个代表顶点内外部状态二进制编码索引表
移动(前进)至下一个立方体,重复3-7步。
用此索引表查询一个长度为256构型查找表,得到轮廓(等值面)与立方体空间关系详细拓扑状态(构型);
依据构型,经过线性插值确定等值面与立方体相交三角片顶点坐标,得到轮廓详细位置;
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体绘制
直接由三维数据场产生屏幕上二维图象,称为体绘制算法。这种方法能产生三维数据场整体图象,包含每一个细节,并含有图象质量高、便于并行处理等优点。体绘制不一样于面绘制,它不需要中间几何图元,而是以体素为基本单位,直接显示图像。
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体绘制示例
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体绘制方法
光线投射(Ray Casting)算法
对三维体数据进行预处理,包含对各断层二维图像进行降噪;
从显示器幕拟显示矩阵中每个像素按照观察视角发出光线,光线穿过三维数据场,直接将采样点值作为顶点值或插值;
使用梯度计算法计算各采样点法向量,依据光照模型进行物体表面明暗显示。
计算射线对屏幕显示矩阵中像素贡献,即沿射线由远及近计算采样点颜色和α值。
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最大(小)密度投影
最大密度投影认为每个三维数据体体素是一个小光源。按照图象空间绘制理论,显示矩阵像素向外发出射线,沿观察者视线方向,射线穿过数据场碰到最大光强(最大密度值)时,与最大密度相关数据值投影在对应屏幕上每个像素中形成最终图像。它能够看作是最简单一个图像空间体绘制,不需要定义体数据和颜色值间转换关系。最小密度投影道理相同,但选择最小密度值作为屏幕像素值。
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