[发明专利]超声图像三维重建方法与系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种成像方法与系统，尤其是涉及一种超声图像三维重建方法与系统。

背景技术

随着医学影像技术的飞速发展，超声成像(Ultrasound Imaging)、计算机断层造影术(CT，Computerized Tomography)、核医学成像(PET，SPET等)、核磁共振成像(MRI，Magnetic Resonance Imaging)逐渐成为当今社会的四大医学影像技术。相比于计算机断层扫描和核磁共振成像，超声成像具有无辐射，成像快等特点，在临床诊断和治疗中极具潜力，但超声成像有其固有缺点：

图像包含大量噪声。

相比于CT和MRI，图像具有较低的动态范围。

图像相邻像素的灰度值差别较大。

图像边界区域不明显。

三维超声重建技术是在二维超声的基础上发展起来的，相比于二维超声它具有如下优点：

帮助医生从不同视角观察脏器的切面和整体信息，图像显示直观。

帮助医生从不同的角度观察脏器的解剖结构与疾病状况。

可以提供脏器的三维测量信息。

可以提供器官准确的空间位置及形态，准确定位病变组织。

现有的三维超声重建技术主要分两类：

表面绘制方法：通过几何单元拼接拟合物体表面来描述物体的三维结构，它不能提供物体的内部信息。

直接体绘制方法，它直接应用视觉原理，经过体数据重新采样，通过对体素灰度值的处理，最终得到三维物体。

一般所指光线投射算法就是直接体绘制算法中的光线合成算法，其基本原理为：从图像平面上每一像素点发射一条光线，光线穿过三维体数据场，在光线上按一定步长采样，得到一系列采样点，对于每一个采样点，根据其相邻8个点的灰度值、梯度值插值得到采样点的灰度值及梯度值，根据灰度-阻光度传递函数及梯度阻-光度传递函数计算得到采样点的阻光度大小，所得到的一系列采样点，按照一定的合成顺序及合成规则，计算得到当前光线的颜色及阻光度大小，进而得到图像平面像素点p(i，j)的颜色。

相比于面绘制算法，体绘制方法能够得到大量信息。但是，因为图像平面上每个点都要投射光线，每条光线上都要逐点采样，三线性插值等一系列计算，绘制速度不能达到实时绘制的目的。

专利文献公开号为US5911691的美国专利，名称为“Ultrasound image processing apparatus and method of forming and displaying ultrasound images by the apparatus”详细介绍了一种三维超声图像快速重建算法，该算法通过在某个角度重建得到一个三维图像；变换视角后，通过斜切变换得到新的三维图像，不用重新进行光线投射，大大降低了三维重建的计算量，提高了速度。但该专利技术方案在降低计算量的同时并没有达到提高三维图像质量的目的。

专利文献公开号为CN101292883A，名称为“超声三维快速成像方法及其装置”详细介绍了基于直接体绘制算法的一种快速重建算法，其方法为在常规的光线投射算法基础上添加了边界处理，提高了图像质量。该技术方案的不足之处为：1)速度的提高不够理想；2)三维重建的效果不理想，图像的边界不清晰，损失了一部分图像细节信息。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种可以实现超声图像快速完成、而且成像质量高的超声图像三维重建方法。

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种可以实现超声图像快速完成、而且成像质量高的超声图像三维重建系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种超声图像三维重建方法，其包括以下步骤：

投射步骤，用于确定光线的起始位置及采样的起始点及采样点的坐标并给灰度值、阻光度值赋初值；

查表步骤，用于根据当前采样点的灰度值，判断当前采样点是否满足合成条件，对于满足合成条件的采样点，查灰度-阻光度值表以及灰度-颜色值表得到当前采样点的阻光度以及颜色值；

合成步骤，对满足合成条件的采样点，计算当前采样点到所投射光线起始点以及投射光线结束到开始的距离，以及基于该距离计算累积的灰度和累积的阻光度，并根据所述的查表步骤中得到的当前采样点的阻光度以及颜色值，进行组合计算得到合成光线颜色值。