[发明专利]基于IDL语言的医学图像三维可视化方法

说明书

技术领域

本发明涉及科学计算可视化技术，尤其涉及基于IDL语言的医学图像三维可视化方法。

背景技术

科学计算可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中的数据和计算结果转换成图形图像在屏幕上显示出来，并进行交互处理的理论、方法和技术。近年来，伴随着MRI、CT、B超等现代化医学仪器设备的广泛使用，各种各样的医学数字图像在临床诊断和医学研究中发挥着日益重要的作用，随即诞生了“医学图像可视化”这一新兴研究领域。医学图像可视化技术是指运用人工智能、模式识别、计算机图形学以及图像处理技术，从实验中获得的、扫描器测得的、计算模型合成的医学数据中重建生成三维图像模型，并进行定性定量分析，医生可以通过人机交互对其进行缩放、旋转、位移、剖切、分割等操作，使人们更清楚地认识蕴涵在体数据中的复杂结构，辅助医生对解剖结构及相关区域进行多角度、多层次的定性分析和定量测量，提高医疗诊断的速度和效率。

目前，国外一些研究机构和商业公司已经陆续开发了一些面向临床应用的医学图像可视化分析系统，它们很多依附于影像设备厂商提供的硬件支持，而且价格昂贵。发达国家对我国进口大型医用影像设备大都实施硬件、软件双重加密处理，而且由于各种设备DICOM标准不完全统一、影像设备输入输出接口不兼容、局部PACS系统改造费用昂贵等众多因素，目前我国医学图像三维可视化大多还不能脱离进口影像设备的工作站及其附属软件平台。

随着我国医疗设备不断更新和医疗水平持续发展，我国也有部分研究人员正在积极开展医学图像可视化软件系统的研发工作。例如中国科学院自动化所人工智能实验室开发的3D Med系统，是在Windows环境下，采用面向对象的设计方法和软件工程规范，用                                                语言编程实现的。此外，浙江大学通过结合VTK和Volume Pro系统，研发了用于MRI、CT等医学图像的实时可视化系统4DView。

发明内容

本发明的目的是，利用IDL 6.4基于对象图形系统的编程技术及面绘制、体绘制方法将医学DICOM数据转化为三维可视化的医学图像，并能实现该医学图像的虚拟现实可视化，使医生可以通过人机交互对医学图像进行缩放、旋转、位移、剖切、分割等操作。上述目的通过以下技术方案得以实施：

将获取的二维医学图像的DICOM数据通过体绘制算法进行三维重建，生成对应的三维医学可视化图像，并通过VRML交互式描述将所述三维医学可视化图像转换为虚拟现实的数据模型，所述数据模型通过图形用户界面GUI上的人机界面及控制接口，对显示的图形状态进行控制，生成对应的三维医学可视化虚拟图像，其中：

所述体绘制算法包括下述步骤：

1）定义对象图形系统中的各种对象，所述对象包括窗口对象IDLgrWindow、场景对象IDLgrScene、视图组对象IDLgrViewgroup、视图对象IDLgrView、模式对象IDLgrMode和基本图元对象Atomic Graphic Object；

2）使用创建对象的OBJ_NEW函数及如下调用格式

对上述对象图形系统中的各种对象进行如下步骤的创建：

a) 由窗口类IDLgrWindow创建窗口对象，

b) 由场景类IDLgrScene创建场景对象，

c) 由视图组类IDLgrViewgroup创建视图组对象，

d) 由视图类IDLgrView创建视图对象，

e）由模式类IDLgrModel创建模式对象，

f) 由基本图元类创建基本图元对象，

3）利用ADD调用格式，对模式对象、视图对象、视图组对象和场景对象分别进行如下调用：

g) 把基本图元对象添加到模式对象中，

h) 把模式对象添加到视图对象中，

i) 把视图对象添加到视图组对象中，

j) 把视图组对象添加到场景对象中，

4）利用窗口对象的DRAW方法，在窗口对象中绘制场景对象，其调用格式为；

5）显示结束后，利用OBJ_DESTROY函数删除所有对象，其调用格式为；

所述VRML交互式描述包含TimeSensor节点、OrientalInterpolator节点和TouchSensor节点的描述：

所述TimeSensor节点将在虚拟空间中创建一个驱动动画效果的时钟，