[发明专利]基于CT影像模拟与定位的超声培训系统

权利要求书

1.基于CT影像模拟与定位的超声培训系统，其特征在于：包括曲面匹配模块、超声模拟探头位姿跟踪模块、图像增强与超声图像模拟生成模块和融合显示模块；

曲面匹配模块用于以实物模型为标准，将读取的人体CT体数据与实物模型数据进行表面匹配，通过基于薄板样条的插值方法实现曲面的弹性变换；

超声模拟探头位姿跟踪模块用于采用标志点跟踪的方法实时计算超声模拟探头相对于实体模型的位姿，根据位姿矩阵获取任意角度的CT图像切片；

图像增强与超声图像模拟生成模块用于采用多尺度增强方法，提高CT图像中的血管对比度，并基于CT体数据实现超声图像的模拟；

融合显示模块用于基于CUDA的加速完成CT体数据的渲染显示，并根据已获取的位姿矩阵，将超声模拟图像与三维CT图像融合显示。

2.如权利要求1所述的基于CT影像模拟与定位的超声培训系统，其特征在于：曲面匹配模块采用基于八叉树的曲面匹配方法进行表面匹配，具体包括以下步骤：

（1）在待配准图像中，即人体腹腔模型数据表面选取标记点；

（2）建立两幅图像标记点之间的对应关系；

（3）将两幅图像的标记点以纹理形式载入到GPU，在GPU采用基于八叉树的匹配算法求取图像之间的配准变换；

（4）将求得的变换作用于待配准图像，实现图像的弹性匹配，并通过基于薄板样条的插值方法实现曲面的弹性变换。

3.如权利要求1或2所述的基于CT影像模拟与定位的超声培训系统，其特征在于：采用标志点跟踪的方法实时计算超声实体探头相对于腹腔实体模型的位姿时，在获取旋转与平移矩阵后，根据位姿信息得到超声模拟探头相对与CT体数据的位姿关系，以此获得人体数据切片图像。

4.如权利要求1或2所述的基于CT影像模拟与定位的超声培训系统，其特征在于：基于CT体数据实现超声图像的模拟首先采用多尺度血管增强算法提高CT图像中的血管对比度，然后根据超声传播原理计算组织分界面的反射系数，利用GPU加速超声反射和散射现象和窗口函数计算，实时模拟超声图像。

5.如权利要求1或2所述的基于CT影像模拟与定位的超声培训系统，其特征在于：完成CT体数据的渲染显示时利用全局光照模型增加图像的真实感。