一种三维平面剖分方法及系统.pdf

本发明适用于信息处理领域，提供了一种三维平面剖分方法及系统。所述方法包括：接收第一二维CT图像序列；顺序存储第一二维CT图像序列中的所有体素数据，以获得三维图像体积；接收第一二维人体器官结构轮廓线集合；顺序存储第一二维人体器官结构轮廓线集合中的所有坐标数据，以获得三维结构轮廓；在输入的采样平面上对三维图像体积进行二维采样，以获取第二二维CT图像序列；在输入的采样平面上对三维结构轮廓进行二维采样，以获取第二二维人体器官结构轮廓线；根据第二二维CT图像序列及第二二维人体器官结构轮廓线生成并显示人体器官结构轮廓线显示场景。本发明可以方便用户从任意指定的剖分平面上观察肿瘤靶区与正常人体器官的相互关系。

1.  一种三维平面剖分方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
接收第一二维计算机断层扫描CT图像序列，所述第一二维CT图像序列由一系列在空间上顺序排列且相互平行的CT图像平面组成；
顺序存储所述第一二维CT图像序列中的所有体素数据，以获得三维图像体积；
接收第一二维人体器官结构轮廓线集合；
顺序存储所述第一二维人体器官结构轮廓线集合中的所有坐标数据，以获得三维结构轮廓；
在输入的采样平面上对所述三维图像体积进行二维采样，以获取第二二维CT图像序列；
在输入的所述采样平面上对所述三维结构轮廓进行二维采样，以获取第二二维人体器官结构轮廓线；
根据所述第二二维CT图像序列以及第二二维人体器官结构轮廓线生成并显示人体器官结构轮廓线显示场景。

2.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一二维人体器官结构轮廓线集合是以所述CT图像平面为依据，按照人体器官在CT图像平面中的灰度分布情况而勾画的人体器官结构轮廓线集合。

3.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在输入的所述采样平面上对所述三维结构轮廓进行二维采样，以获取第二二维人体器官结构轮廓线具体包括：
以采样平面和三维结构轮廓为输入，将输入的所述三维结构轮廓的边与所述采样平面相交形成若干割线段，连接所有割线段的端点以获得所述三维结构轮廓在所述采样平面上的第二二维人体器官结构轮廓线。

4.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，在根据所述第二二维CT图像序列以及第二二维人体器官结构轮廓线生成并显示人体器官结构轮廓线显示场 景之后，还包括：
渲染所述人体器官结构轮廓线显示场景，并显示渲染后的场景。

5.  如权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收第一二维计算机断层扫描CT图像序列之前，还包括：
接收用户通过输入设备输入的触摸事件，并根据所述触摸事件生成对应的剖分事件，所述输入设备包括鼠标、触摸显示屏或者触控板。

6.  一种平面剖分系统，其特征在于，所述平面剖分系统包括：
接收器，用于接收第一二维计算机断层扫描CT图像序列，所述第一二维CT图像序列由一系列在空间上顺序排列且相互平行的CT图像平面组成；
三维图像体积装配器，用于顺序存储所述第一二维CT图像序列中的所有体素数据，以获得三维图像体积；
所述接收器，还用于接收第一二维人体器官结构轮廓线集合；
三维结构轮廓装配器，用于顺序存储所述第一二维人体器官结构轮廓线集合中的所有坐标数据，以获得三维结构轮廓；
二维图像采样器，用于在输入的采样平面上对所述三维图像体积进行二维采样，以获取第二二维CT图像序列；
二维轮廓采样器，用于在输入的所述采样平面上对所述三维结构轮廓进行二维采样，以获取第二二维人体器官结构轮廓线；
场景装配器，用于根据所述第二二维CT图像序列以及第二二维人体器官结构轮廓线生成并显示人体器官结构轮廓线显示场景。

7.  如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述第一二维人体器官结构轮廓线集合是以所述CT图像平面为依据，按照人体器官在CT图像平面中的灰度分布情况而勾画的人体器官结构轮廓线集合。

8.  如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述二维轮廓采样器具体用于：
以采样平面和三维结构轮廓为输入，将输入的所述三维结构轮廓的边与所述采样平面相交形成若干割线段，连接所有割线段的端点以获得所述三维结构 轮廓在所述采样平面上的第二二维人体器官结构轮廓线。

9.  如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
场景渲染器，用于渲染所述人体器官结构轮廓线显示场景，并显示渲染后的场景。

10.  如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述接收器还用于：
接收用户通过输入设备输入的触摸事件，并根据所述触摸事件生成对应的剖分事件，所述输入设备包括鼠标、触摸显示屏或者触控板。

一种三维平面剖分方法及系统
技术领域
本发明属于信息处理技术领域，尤其涉及一种三维平面剖分方法及系统。
背景技术
在肿瘤放射治疗领域，肿瘤患者在接受放射线治疗之前，需要根据肿瘤患者的计算机断层扫描（Computer Tomography，CT）模拟定位图像，勾画出患者的肿瘤的结构轮廓，以及放射线照射涉及到的肿瘤附近的器官的结构轮廓，并将勾画的结构轮廓和CT模拟定位图像，在任意指定的三维平面上进行剖分，方便用户在指定平面上查看。
然而，现有的平面剖分方法在剖分结构轮廓和CT模拟定位图像时，不够直观，使得用户无法从任意指定的剖分平面上观察肿瘤靶区与正常人体器官在人体内的相互关系。
发明内容
本发明实施例提供了一种三维平面剖分方法及系统，以便于用户可以从任意指定的剖分平面上观察肿瘤靶区与正常人体器官在人体内的相互关系。
本发明实施例是这样实现的，一种三维平面剖分方法，所述方法包括下述步骤：
接收第一二维计算机断层扫描CT图像序列，所述第一二维CT图像序列由一系列在空间上顺序排列且相互平行的CT图像平面组成；
顺序存储所述第一二维CT图像序列中的所有体素数据，以获得三维图像体积；
接收第一二维人体器官结构轮廓线集合；
顺序存储所述第一二维人体器官结构轮廓线集合中的所有坐标数据，以获得三维结构轮廓；
在输入的采样平面上对所述三维图像体积进行二维采样，以获取第二二维CT图像序列；
在输入的所述采样平面上对所述三维结构轮廓进行二维采样，以获取第二二维人体器官结构轮廓线；
根据所述第二二维CT图像序列以及第二二维人体器官结构轮廓线生成并显示人体器官结构轮廓线显示场景。
本发明实施例的另一目的在于提供一种三维平面剖分系统，所述系统包括：
接收器，用于接收第一二维计算机断层扫描CT图像序列，所述第一二维CT图像序列由一系列在空间上顺序排列且相互平行的CT图像平面组成；
三维图像体积装配器，用于顺序存储所述第一二维CT图像序列中的所有体素数据，以获得三维图像体积；
所述接收器，还用于接收第一二维人体器官结构轮廓线集合；
三维结构轮廓装配器，用于顺序存储所述第一二维人体器官结构轮廓线集合中的所有坐标数据，以获得三维结构轮廓；
二维图像采样器，用于在输入的采样平面上对所述三维图像体积进行二维采样，以获取第二二维CT图像序列；
二维轮廓采样器，用于在输入的所述采样平面上对所述三维结构轮廓进行二维采样，以获取第二二维人体器官结构轮廓线；
场景装配器，用于根据所述第二二维CT图像序列以及第二二维人体器官结构轮廓线生成并显示人体器官结构轮廓线显示场景。
本发明实施例通过第一二维CT图像序列构建三维图像体积，第一二维人体器官结构轮廓线集合构建三维结构轮廓，并对所述三维图像体积以及三维结构轮廓进行二维采样，以获取第二二维CT图像序列和第二二维人体器官结构轮廓线，将所述第二二维CT图像序列以及第二二维人体器官结构轮廓线装配 为显示场景显示给用户，以便于用户可以从任意指定的剖分平面上观察肿瘤靶区与正常人体器官在人体内的相互关系。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例提供的一种三维平面剖分方法的实现流程图；
图2是本发明第二实施例提供的一种三维平面剖分系统的组成结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一：
图1示出了本发明第一实施例提供的一种三维平面剖分方法的实现流程，在本实施例中，“第一二维CT图像序列、第一二维人体器官结构轮廓线集合”和“第二二维CT图像序列、第二二维人体器官结构轮廓线”中的“第一”、“第二”仅用于区分两个不同的序列，并无实际含义，详述如下：
步骤S11，接收第一二维计算机断层扫描CT图像序列，所述第一二维CT图像序列由一系列在空间上顺序排列且相互平行的CT图像平面组成。
该步骤中，第一二维CT图像序列由一系列在空间上顺序排列且相互平行的CT图像平面组成，每一个CT图像平面代表三维人体空间中包含特定厚度、长度和宽度的采样栅格集合。CT图像平面中的每一个栅格称为体素，体素中包 含的值表示在三维人体空间中，该体素点所在位置的关于人体密度分布的采样值，即CT值。
步骤S12，顺序存储所述第一二维CT图像序列中的所有体素数据，以获得三维图像体积。
该步骤中，以接收的第一二维CT图像序列为输入，在内存中创建一块连续的内存空间，顺序存储所述第一二维CT图像序列中的所有体素数据，从而构成一块连续的三维图像数据存储空间，该连续的三维图像数据存储空间即为三维图像体积。
步骤S13，接收第一二维人体器官结构轮廓线集合。
该步骤中，所述第一二维人体器官结构轮廓线集合是以所述CT图像平面为依据，按照人体器官在CT图像平面中的灰度分布情况而勾画的人体器官结构轮廓线集合。这些轮廓线由一系列的顺序排列的坐标点组成。
步骤S14，顺序存储所述第一二维人体器官结构轮廓线集合中的所有坐标数据，以获得三维结构轮廓。
该步骤中，以接收的第一二维人体器官结构轮廓线集合为输入，在内存中创建一块连续的内存空间，顺序存储所述第一二维人体器官结构轮廓线集合中的所有坐标数据，从而构成一块连续的三维结构轮廓线坐标存储空间，该连续的三维结构轮廓线坐标存储空间即为三维结构轮廓。
步骤S15，在输入的采样平面上对所述三维图像体积进行二维采样，以获取第二二维CT图像序列。
该步骤中，以采样平面和三维图像体积为输入，在输入的所述采样平面上，对所述三维图像体积进行二维采样，采样点以所述采样平面内任意指定的栅格序列排列，每个栅格为一个采样点，采样得到的栅格序列即为第二二维CT图像序列。
其中，所述采样平面为空间中的任意平面，由包括空间中的一点和两个通过该点且不在同一个方向的方向向量组成。
步骤S16，在输入的所述采样平面上对所述三维结构轮廓进行二维采样，以获取第二二维人体器官结构轮廓线。
该步骤中，以采样平面和三维结构轮廓为输入，将输入的所述三维结构轮廓的边与所述采样平面相交形成若干割线段，连接所有割线段的端点以获得所述三维结构轮廓在所述采样平面上的第二二维人体器官结构轮廓线。
其中，所述采样平面为空间中的任意平面，由包括空间中的一点和两个通过该点且不在同一个方向的方向向量组成。
步骤S17，根据所述第二二维CT图像序列以及第二二维人体器官结构轮廓线生成并显示人体器官结构轮廓线显示场景。
具体的可以是，以所述第二二维CT图像序列和第二二维人体器官结构轮廓线为输入，将等结构轮廓线与CT图像结合生成人体器官结构轮廓线显示场景，并输出所述人体器官结构轮廓线显示场景；
渲染所述人体器官结构轮廓线显示场景，并显示渲染后的场景。
在该步骤中，对场景渲染后再输出能够增强画面实体感，使画面更直观。
作为本发明的一个较佳示例，在接收第一二维计算机断层扫描CT图像序列之前，本实施例还包括：
接收用户通过输入设备输入的触摸事件，并根据所述触摸事件生成对应的剖分事件，所述输入设备包括鼠标、触摸显示屏或者触控板。
在本实施例中，所述触摸事件包括但不限于鼠标光标位置、动作，或者用户在触摸显示屏上手势的位置、动作等。所述剖分事件用于指示是否进行三维平面剖分，包含被剖分平面切割的CT图像平面以及剖分平面必须经过的空间位置。
其中，所述输入单元可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与用户设置以及功能控制有关的键盘、鼠标、操作杆、光学或者轨迹球信号输入。具体地，输入单元可包括触敏表面以及其他输入设备。触敏表面，也称为触摸显示屏或者触控板，可收集用户在其上或附近的触摸操作（比如用户使用手指、 触笔等任何适合的物体或附件在触敏表面上或在触敏表面附近的操作），并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触敏表面可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给处理器，并能接收处理器发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触敏表面。除了触敏表面，输入单元还可以包括其他输入设备。具体地，其他输入设备可以包括但不限于物理键盘、功能键（比如音量控制按键、开关按键等）、轨迹球、鼠标、操作杆等中的一种或多种。
本发明实施例通过输入设备输入的触摸事件来获取剖分平面，并以此剖分平面对二维CT图像序列进行二维图像重建，以获取通过剖分平面的重建图像，即所述第二二维CT图像序列。同时通过此剖分平面对三维结构轮廓进行二维采样，以获取通过所述剖分平面的第二二维人体器官结构轮廓线。将重建后的图像数据和轮廓线数据装配为显示场景，并将此场景通过场景渲染器显示给用户，以便于用户可以从任意指定的剖分平面上观察肿瘤靶区与正常人体器官在人体内的相互关系。
实施例二：
图2示出了本发明第二实施例提供的一种与实施例一提供的平面剖分方法对应的平面剖分系统的组成结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
该平面剖分系统包括：接收器21、三维图像体积装配器22、三维结构轮廓装配器23、二维图像采样器24、二维轮廓采样器25以及场景装配器26。其中：
接收器21，用于接收第一二维计算机断层扫描CT图像序列，所述第一二维CT图像序列由一系列在空间上顺序排列且相互平行的CT图像平面组成；
三维图像体积装配器22，用于顺序存储所述第一二维CT图像序列中的所有体素数据，以获得三维图像体积；
所述接收器21，还用于接收第一二维人体器官结构轮廓线集合；
三维结构轮廓装配器23，用于顺序存储所述第一二维人体器官结构轮廓线集合中的所有坐标数据，以获得三维结构轮廓；
二维图像采样器24，用于在输入的采样平面上对所述三维图像体积进行二维采样，以获取第二二维CT图像序列；
二维轮廓采样器25，用于在输入的所述采样平面上对所述三维结构轮廓进行二维采样，以获取第二二维人体器官结构轮廓线；
场景装配器26，用于根据所述第二二维CT图像序列以及第二二维人体器官结构轮廓线生成并显示人体器官结构轮廓线显示场景。
进一步的，所述第一二维人体器官结构轮廓线集合是以所述CT图像平面为依据，按照人体器官在CT图像平面中的灰度分布情况而勾画的人体器官结构轮廓线集合。
进一步的，所述二维轮廓采样器25具体用于：
以采样平面和三维结构轮廓为输入，将输入的所述三维结构轮廓的边与所述采样平面相交形成若干割线段，连接所有割线段的端点以获得所述三维结构轮廓在所述采样平面上的第二二维人体器官结构轮廓线。
进一步的，所述系统还包括：
场景渲染器27，用于渲染所述人体器官结构轮廓线显示场景，并显示渲染后的场景。
进一步的，所述接收器21还用于：
接收用户通过输入设备输入的触摸事件，并根据所述触摸事件生成对应的剖分事件，所述输入设备包括鼠标、触摸显示屏或者触控板。
综上所述，本发明实施例通过输入设备输入的触摸事件来获取剖分平面，并以此剖分平面对二维CT图像序列进行二维图像重建，以获取通过剖分平面的重建图像，即所述第二二维CT图像序列。同时通过此剖分平面对三维结构轮廓进行二维采样，以获取通过所述剖分平面的第二二维人体器官结构轮廓线。 将重建后的图像数据和轮廓线数据装配为显示场景，并将此场景通过场景渲染器显示给用户，以便于用户可以从任意指定的剖分平面上观察肿瘤靶区与正常人体器官在人体内的相互关系。
在本发明实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的平面剖分方法及系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明实施例各个实施例中的各功能单元可以集成在一个控制器中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例的对应过程，在此不再赘述。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务 器，或者网络设备等）或处理器（processor）执行本发明实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。