利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统，其中，方法包括：对人体头部的二维核磁图像进行预处理，去除二维核磁图像上的噪声；获取相邻两张去噪后的二维核磁图像上的所有的非空体素；查找非空体素与等值面的相交关系，并选取非空体素与等值面相交的边的中点作为非空体素与等值面的交点；将每个非空体素与等值面的所有交点顺次连接起来，形成三维多边形面片；将所有的非空体素与等值面相交形成的三维多边形面片连接起来，得到头部三维模型。本发明的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统，重建精度高、计算量小、效率高，从整体上提升了人体头部三维模型的重建性能。
【专利说明】利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及医学影像【技术领域】，特别是涉及一种利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统。
【背景技术】
[0002]医学影像三维重建是医学影像领域与计算机图形图像领域的研究热点，其在医疗教学、临床手术等方面都有重要的研究意义和应用价值。人脑相比骨骼更具有流体的特性，在根据人脑二维核磁图像进行三维重建时比骨骼的重建难度更高。且人脑是个组织结构较为复杂的器官，内部包括了白质、灰质、血管、神经等人体组织，如何利用这些组织的二维核磁图像采用通用的方法进行三维重建在神经外科脑部手术以及神经外科脑部教学等领域具有重要的意义。
[0003]目前，对于人体器官的表面重建方法中大部分所采用等值面重建原理，即根据体素和等值面的交点来求解器官的多边形面片，然后将所求得的多边形面片连接起来形成器官的表面三维模型。
[0004]传统的根据等值面重建原理重建三维模型的方法，在重建过程中，直接利用获取的二维图像，对所有体素都处理一遍，并且在体素与等值面的交点选取中采用线性插值方法对面片的顶点进行选取，计算量较大，这种方法对于核磁图像来说性能较低且重建速度慢，特别是对于大体积如头部的重建性能较差。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要针对现有技术的缺陷和不足，提供一种高性能的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统。
[0006]为实现本发明目的而提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法，包括以下步骤:
[0007]S100，对人体头部的二维核磁图像进行预处理，去除所述二维核磁图像上的噪声；
[0008]S200，获取相邻两张去噪后的所述二维核磁图像上的所有的非空体素；
[0009]S300，查找所述非空体素与等值面的相交关系，并选取所述非空体素与等值面相交的边的中点作为所述非空体素与所述等值面的交点；
[0010]S400，将每个所述非空体素与所述等值面的所有交点顺次连接起来，形成三维多边形面片；
[0011]S500，将所有的所述非空体素与所述等值面相交形成的所述三维多边形面片连接起来，得到头部三维模型。
[0012]在其中一个实施例中，所述步骤SlOO包括以下步骤:
[0013]S110，对所述二维核磁图像进行高斯滤波，去除所述二维核磁图像上的高斯噪声。
[0014]在其中一个实施例中，所述步骤S200包括以下步骤:[0015]S210，提取相邻两张去噪后的所述头部核磁图像上的所有体素，构成一个三维体素矩阵；
[0016]S220，对所述三维体素矩阵进行线性扫描，直到搜索到第一个所述非空体素为止;
[0017]S230，采用四邻域搜索法，对所述三维体素矩阵进行搜索，查找所述三维体素矩阵中的所有的所述非空体素。
[0018]在其中一个实施例中，所述步骤S220包括以下步骤:
[0019]S221，选取所述三维体素矩阵的中间行；
[0020]S222，从所述中间行开始，同时沿Y轴的上下两个方向进行线性扫描，直到搜索到第一个所述非空体素为止。
[0021]在其中一个实施例中，所述步骤S300包括以下步骤:
[0022]S310，对查找到的所述非空体素进行编码，得到每个所述非空体素对应的体素编码串；
[0023]S320，在预设的索引表中查找每个所述体素编码串对应的等值面与所述非空体素的相交关系，即确定每个所述非空体素与所述等值面的相交的边；
[0024]S330，选取所述非空体素与所述等值面相交的边的中点作为所述非空体素与所述等值面的交点，计算所有的所述非空体素与所述等值面的交点的位置。
[0025]相应地，为实现本发明目的而提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的系统，包括图像预处理模块、非空体素提取模块、查找计算模块、第一重建模块以及第二重建模块；
[0026]所述图像预处理模块，用于对人体头部的二维核磁图像进行预处理，去除所述二维核磁图像上的噪声；
[0027]所述非空体素提取模块，用于获取相邻两张去噪后的所述二维核磁图像上的所有的非空体素；
[0028]所述查找计算模块，查找所述非空体素与等值面的相交关系，并选取所述非空体素与等值面相交的边的中点作为所述非空体素与所述等值面的交点；所述第一重建模块，用于将每个所述非空体素与所述等值面的所有交点顺次连接起来，形成三维多边形面片；
[0029]所述第二重建模块，用于将所有的所述非空体素与所述等值面相交形成的所述三维多边形面片连接起来，得到头部三维模型。
[0030]在其中一个实施例中，所述图像预处理模块包括高斯滤波单元；
[0031]所述高斯滤波单元，用于对所述二维核磁图像进行高斯滤波，去除所述二维核磁图像上的高斯噪声。
[0032]在其中一个实施例中，所述非空体素提取模块包括提取单元、扫描单元以及搜索单元:
[0033]所述提取单元，用于提取相邻两张去噪后的所述头部核磁图像上的所有体素，构成一个三维体素矩阵；
[0034]所述扫描单元，用于对所述三维体素矩阵进行线性扫描，直到搜索到第一个所述非空体素为止；
[0035]所述搜索单元，用于采用四邻域搜索法，对所述三维体素矩阵进行搜索，查找所述三维体素矩阵中的所有的所述非空体素。
[0036]在其中一个实施例中，所述扫描单元包括选取子单元和扫描子单元；
[0037]所述选取子单元，用于选取所述三维体素矩阵的中间行；
[0038]所述扫描子单元，用于从所述中间行开始，同时沿Y轴的上下两个方向进行线性扫描，直到搜索到第一个所述非空体素为止。
[0039]在其中一个实施例中，所述查找计算模块包括编码单元、查找单元以及计算单元;
[0040]所述编码单元，用于对查找到的所述非空体素进行编码，得到每个所述非空体素对应的体素编码串；
[0041]所述查找单元，用于在预设的索引表中查找每个所述体素编码串对应的等值面与所述非空体素的相交关系，即确定每个所述非空体素与所述等值面的相交的边；
[0042]所述计算单元，用于选取所述非空体素与所述等值面相交的边的中点作为所述非空体素与所述等值面的交点，计算所有的所述非空体素与所述等值面的交点的位置。
[0043]本发明的有益效果:本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统，在重建之前，首先对二维核磁图像进行去噪处理，提高了二维核磁图像的质量，从而提升了三维模型的重建精度；在重建过程中，通过获取相邻两张去噪后的所述二维核磁图像上的所有的非空体素，求解非空体素与等值面的交点，避免了传统方法中对所有体素都进行处理的不必要的操作，提升了重建效率和性能；并且在计算非空体素与等值面的交点时，选取所述非空体素与等值面相交的边的中点作为非空体素与所述等值面的交点，从而减少了计算量，加快了整体的计算速度；最后形成高质量的头部三维模型，大大提升了人体头部三维模型的重建性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]为了使本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体附图及具体实施例，对本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统进行进一步详细说明。
[0045]图1为本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法的一个实施例的流程图；
[0046]图2为本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法中的体素示意图；
[0047]图3为本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法中对三维体素矩阵进行线性扫描的一个实施例的示意图；
[0048]图4为本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法的实施例中的体素编码顺序和编码不意图；
[0049]图5为本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法中非空体素和等值面的15种相交关系不意图；
[0050]图6为本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的系统的一个实施例的结构图。【具体实施方式】
[0051]本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统的实施例，如图1至图6所示。
[0052]本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法的一个实施例，如图1所示，包括以下步骤:
[0053]S100，对人体头部的二维核磁图像进行预处理，去除二维核磁图像上的噪声。
[0054]在获取原始的二维核磁图像时，由于受核磁成像设备本身的影响或环境干扰的影响，原始的人体头部的二维核磁图像上往往会存在一些噪声，而这些噪声会影响到后续的三维模型重建过程。因此，在重建之前，对二维核磁图像进行去噪操作，提高二维核磁图像的质量，可以提升三维模型的重建精度。
[0055]接下来，利用去噪后的二维核磁图像重建头部三维模型，具体步骤如下:
[0056]S200,获取相邻两张去噪后的二维核磁图像上的所有的非空体素。
[0057]此处，对本发明中涉及到的医学影像以及三维成像领域的几个基本概念进行补充说明。
[0058]在上下两张核磁图像(即相邻两张核磁图像序列)上同位置处各取对应的四个点，要求这四个点是相邻的，那么两张核磁图像上总共八个相邻的点就组成了一个空间区域，就称之为体素，如图2所示。
[0059]在对头部进行核磁扫描时，所形成的头部核磁图像为灰度图，由于头部不同组织结构不同，所产生的核磁图像的灰度值也会有差异。将具有相同灰度值的点集合在空间会形成一个或多个曲面，也就是具有相同灰度值的点所组成的面，称之为等值面。
[0060]为了确定体素中等值面的剖分方式，对体素的八个顶点分别与等值面的值进行比较，并对体素的八个顶点进行分类，以判定顶点是位于等值面之内还是位于等值面之外；再根据顶点分类结果确定等值面的剖分模式。顶点分类规则为顶点值大于等值面的值记为1，小于则记为O。这样,如果一个体素的八个顶点值都为O,就称其为空体素,反之称为非空体素。对于非空体素来说，必然有等值面经过它值为I的顶点所连接的边。
[0061]传统的人体器官的表面重建方法，也是根据等值面重建原理，即通过体素和等值面的交点来求解器官的多边形面片，进而形成器官的表面三维模型。但是，传统的人体器官的表面重建方法在求解体素与等值面的交点过程中，需要对所有体素都处理一遍，性能较低，对于大体积的人体器官重建性能较差。
[0062]根据上述体素、非空体素以及等值面的定义可知，在体素中只有非空体素才与等值面存在交点，而体素中大部分体素都是空体素。所以，本发明通过获取相邻两张去噪后的二维核磁图像上的所有的非空体素，再求解非空体素与等值面的交点，避免了传统方法中对所有体素都进行处理的不必要的操作，提升了重建效率和性能。
[0063]S300，查找非空体素与等值面的相交关系，并选取非空体素与等值面相交的边的中点作为非空体素与等值面的交点。
[0064]传统方法都是采用线性插值算法来计算等值面与体素的边的交点位置。这种方法虽然可以较为精确的计算交点位置，但却损耗了很多计算时间，加上体素数目非常大，导致计算时间急剧上升。在实际计算过程中，一个包含等值面的立方体(体素)最多会产生4个多边形面片，而且每个多边形面片都很小，有的甚至比重构图像中的像素点还要小。所以，对非空体素与等值面相交形成的多边形面片的顶点位置(即非空体素与等值面的交点位置)的轻微变动对图像的生成质量影响非常小，可忽略不计。因此，直接采用每个非空体素与等值面相交的边的中点作为该非空体素与等值面的交点，可以在基本不损失图像生成质量的情况下加快整体的计算速度，减少计算量。
[0065]S400，将每个非空体素与等值面的所有交点顺次连接起来，形成三维多边形面片，一个非空体素与等值面的所有交点顺次连接起来，形成一个三维多边形面片，所有的非空体素对应形成多个三维多边形面片。
[0066]S500，将所有的非空体素与等值面相交形成的三维多边形面片连接起来，得到头部三维模型。
[0067]上述步骤S400中所得到的所有多边形面片都是独立的，但它们存在相同的顶点或相同的边，通过这些相同的顶点或相同的边将独立的多边形面片连接起来就组成了人体头部三维模型。通过三维多边形面片形成人体头部三维模型属于本领域技术人员可以轻易获得并了解的现有技术，此处不再赘述。
[0068]本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法，根据等值面重建原理，利用人体头部的二维核磁图像重建头部三维模型。在重建之前，首先对二维核磁图像进行去噪处理，提高了二维核磁图像的质量，从而提升了三维模型的重建精度；在重建过程中，通过获取相邻两张去噪后的二维核磁图像上的所有的非空体素，求解非空体素与等值面的交点，避免了传统方法中对所有体素都进行处理的不必要的操作，提升了重建效率和性能；并且在计算非空体素与等值面的交点时，选取非空体素与等值面相交的边的中点作为非空体素与等值面的交点，从而减少了计算量，加快了整体的计算速度；最后形成高质量的头部三维模型，大大提升了人体头部三维模型的重建性能。
[0069]作为一种可实施方式，步骤SlOO包括以下步骤:
[0070]S110，对二维核磁图像进行高斯滤波，去除二维核磁图像上的高斯噪声。
[0071]二维核磁图像服从Rician分布(莱斯分布)，其原始图像中的噪声是非零均值Rician噪声，其均值依赖于幅度图像的局部强度。在信噪比较高时，噪声趋于Gaussian分布(高斯分布)，在信噪比较低时，噪声趋于Rayleigh分布(瑞利分布)。因此，在进行图像处理时可以认为二维核磁图像的噪声服从Gaussian分布。
[0072]为了去掉这些高斯噪声，本发明采用了一种高斯滤波器对图像进行滤波去噪，采用高斯滤波比中值滤波方法更加有效，不会产生模糊现象。
[0073]作为一种可实施方式，可以用一个3*3的模板扫描核磁图像中的每一个像素，然后用模板确定的领域内像素的加权平均灰度值去替代模板中心像素点的值，依次处理每一张人体头部的二维核磁图像切片。经过这一步处理所产生的图像比原始图像更加清晰，为后续重建步骤做准备。
[0074]较佳地，作为一种可实施方式，步骤S200包括以下步骤:
[0075]S210，提取相邻两张去噪后的头部核磁图像上的所有体素，构成一个三维体素矩阵。
[0076]人体头部二维核磁图像是相同间隔下对人脑进行切片所得到的人体头部不同层面的核磁图像。对步骤经过步骤SlOO处理后得到的二维核磁图像按照切片的先后顺序进行编号，然后按照编号依次取相邻的两张核磁图像切片，对这两张图像切片按照0.02的步长对其在X，y轴进行均匀采样。对每一张图像切片来说，所有的采样点的连线就组成了一个个网格，这些网格均匀的把每张图像切片进行了划分，将两张相邻图像切片对应的网格顶点进行连接，就形成了一个立方体结构，也就是一个体素。
[0077]如图2所示，当前采样点的坐标为(i，j)，任意相邻切片之间的距离为k，在X，y,z方向的采样间隔都为1，那么得到的8个采样点的坐标分别为:(i，j，k)，(i+l，j，k)，(i，j+1, k), (i, j, k+1), ( i+1, j+1, k), (i+1, j, k+1), (i, j+1, k+1), (i+1, j+1, k+1)。这样就用一个体素的8个顶点来表示了它，然后由两个相邻切片所形成的所有体素分别按照各自顶点的空间位置关系组成一个三维矩阵就是体素三维矩阵。
[0078]S220，对三维体素矩阵进行线性扫描，直到搜索到第一个非空体素为止。
[0079]S230，采用四邻域搜索法，对三维体素矩阵进行搜索，查找三维体素矩阵中的所有的非空体素。
[0080]将步骤S220中搜索到的非空体素作为种子体素，然后按照四邻域搜索的方法对整个三维体素矩阵进行搜索，找到所有的非空体素。
[0081]步骤S230的具体实现方式如下:
[0082]S231，将搜索到的第一个非空体素压入栈中；
[0083]S232，判断当前的栈是否为空，如果是，则执行步骤S235 ;若当前的栈不为空，则执行步骤S233 ；
[0084]S233，从栈中选取一个非空体素，并判断与该非空体素相邻的四连通域的体素是否为非空体素，若判断为是，则将该体素压栈；
[0085]S234,返回步骤 S232 ；
[0086]S235，结束。
[0087]优选地，步骤S220包括以下步骤:
[0088]S221，选取三维体素矩阵的中间行；
[0089]S222，从中间行开始，同时沿Y轴的上下两个方向进行线性扫描，直到搜索到第一个非空体素为止。
[0090]参见图3，这个三维体素矩阵在Y轴方向上共有N行，如果N是偶数，取中间行为N/2，否则取中间行为(N+l)/2。从中间行开始同时沿Y轴的正负方向进行扫描每一行，对每一行的每一个体素进行非空判断，直到找到一个非空体素为止。
[0091]非空体素的判断方法是:将得到的每个体素的八个顶点分别与等值面的值进行比较，对体素的八个顶点进行分类，以判定顶点是位于等值面之内还是位于等值面之外，如果八个顶点都小于等值面的值则认为这个体素是个空体素，否则为非空体素。
[0092]传统的方法在计算多边形面片时对每个体素都会进行运算，而大部分体素是空的，即为空体素，所以做了太多无用功，浪费了处理时间。本发明首先通过线性扫描，找到第一个非空体素作为种子体素，再通过四邻域搜索方法找到其他非空体素，然后再进行处理。四邻域搜索与传统搜索方法相比效率更高，而且在种子体素选取时，本发明同时在两个方向上进行扫描查找，进一步了处理速度。
[0093]进一步地，步骤S300包括以下步骤:
[0094]S310，对查找到的非空体素进行编码，得到每个非空体素对应的体素编码串。
[0095]体素的八个顶点的值非O即1，那么由这八个顶点的构成的01串就组成了一个八位的索引值，就称之为一个体素编码串。本发明中规定，体素编码的顺序为由上至下且顺时针编码，参见图4,其所示的体素的体素编码串为00010000。
[0096]S320，在预设的索引表中查找每个体素编码串对应的等值面与非空体素的相交关系，即确定每个非空体素与等值面的相交的边。
[0097]由上述体素编码串的定义，对于一个体素共有256种组合状态，每一种组合都对应一种等值面与体素相交的情况，把这256种相交关系构建成一个表就称为索引表。
[0098]将得到的每个体素编码串对照索预设的引表进行查询，找到对应项，即得到等值面与每个非空体素的相交关系，也就是等值面与非空体素的哪些边相交，共有15中相交关系，如5所示。由此得到的相交关系只能反应出等值面与体素的哪些边相交，但具体的交点位置仍然不确定。本发明采用立方体的相交边的中点作为交点，也就是作为体素与等值面相交形成的多边形面片的顶点，这样就求出了每个多边形面片的定位坐标。
[0099]S330，选取非空体素与等值面相交的边的中点作为非空体素与等值面的交点，计算所有的非空体素与等值面的交点的位置。
[0100]传统方法采用线性插值算法来计算等值面与体素边(立方体的边)的交点位置，这种方法计算量较大，加上体素数目非常大，导致计算耗时长。本发明直接采用中点位置作为等值面与体素边的交点，在基本不损失图像生成质量的情况下加快了整体的计算速度。
[0101]基于同一发明构思，相应地本发明实施例还提供一种利用二维核磁图像重建头部三维模型的系统，由于此系统解决问题的原理与前述利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法的实现原理相似，此系统的实施可以通过前述方法的具体过程实现，因此重复之处不再赘述。
[0102]相应地，本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的系统，如图2所示，包括图像预处理模块100、非空体素提取模块200、查找计算模块300、第一重建模块400以及第二重建模块500 ；
[0103]图像预处理模块100，用于对人体头部的二维核磁图像进行预处理，去除二维核磁图像上的噪声；
[0104]非空体素提取模块200，用于获取相邻两张去噪后的二维核磁图像上的所有的非空体素；
[0105]查找计算模块300，用于查找非空体素与等值面的相交关系，并选取非空体素与等值面相交的边的中点作为非空体素与等值面的交点；第一重建模块400，用于将每个非空体素与等值面的所有交点顺次连接起来，形成三维多边形面片；
[0106]第二重建模块500，用于将所有的非空体素与等值面相交形成的三维多边形面片连接起来，得到头部三维模型。
[0107]较佳地，作为一种可实施方式，图像预处理模块100包括高斯滤波单元110 ；
[0108]高斯滤波单元110，用于对二维核磁图像进行高斯滤波，去除二维核磁图像上的高斯噪声。
[0109]较佳地，作为一种可实施方式，非空体素提取模块200包括提取单元210、扫描单元220以及搜索单元230:
[0110]提取单元210，用于提取相邻两张去噪后的头部核磁图像上的所有体素，构成一个三维体素矩阵；[0111]扫描单元220，用于对三维体素矩阵进行线性扫描，直到搜索到第一个非空体素为止;
[0112]搜索单元230，用于采用四邻域搜索法，对三维体素矩阵进行搜索，查找三维体素矩阵中的所有的非空体素。
[0113]优选地，扫描单元220包括选取子单元221和扫描子单元222 ；
[0114]选取子单元221，用于选取三维体素矩阵的中间行；
[0115]扫描子单元222，用于从中间行开始，同时沿Y轴的上下两个方向进行线性扫描，直到搜索到第一个非空体素为止。
[0116]较佳地，作为一种可实施方式，查找计算模块300包括编码单元310、查找单元320以及计算单元330 ；
[0117]编码单元310，用于对查找到的非空体素进行编码，得到每个非空体素对应的体素编码串；
[0118]查找单元320，用于在预设的索引表中查找每个体素编码串对应的等值面与非空体素的相交关系，即确定每个非空体素与等值面的相交的边；
[0119]计算单元330，用于选取非空体素与等值面相交的边的中点作为非空体素与等值面的交点，计算所有的非空体素与等值面的交点的位置。
[0120]本发明提供的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法及系统，根据等值面重建原理，可以快速、准确地利用人体头部的二维核磁图像完成高性能的头部三维模型的重建。其首先在重建之前对二维核磁图像进行去噪处理，提高了二维核磁图像的质量，从而提升了三维模型的重建精度；在重建过程中，通过获取相邻两张去噪后的二维核磁图像上的所有的非空体素，求解非空体素与等值面的交点，避免了传统方法中对所有体素都进行处理的不必要的操作，提升了重建效率和性能；在体素遍历的过程中采用并行搜索的方法找到第一个非空体素，然后进行四邻域搜索查找其他所有的非空体素进行处理，避免了不必要的遍历操作；最后，选取非空体素与等值面相交的边的中点作为非空体素与等值面的交点，减少了大量运算，获得三维多边形面片，进一步通过三维多边形面片形成高质量的头部三维模型，大大提升了人体头部三维模型的重建性能。
[0121]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法，其特征在于，包括以下步骤: S100，对人体头部的二维核磁图像进行预处理，去除所述二维核磁图像上的噪声； S200，获取相邻两张去噪后的所述二维核磁图像上的所有的非空体素； S300,查找所述非空体素与等值面的相交关系，并选取所述非空体素与等值面相交的边的中点作为所述非空体素与所述等值面的交点； S400，将每个所述非空体素与所述等值面的所有交点顺次连接起来，形成三维多边形面片； S500，将所有的所述非空体素与所述等值面相交形成的所述三维多边形面片连接起来，得到头部三维模型。
2.根据权利要求1所述的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法，其特征在于，所述步骤SlOO包括以下步骤: S110，对所述二维核磁图像进行高斯滤波，去除所述二维核磁图像上的高斯噪声。
3.根据权利要求1或2所述的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法，其特征在于，所述步骤S200包括以下步骤: S210，提取相邻两张去噪后的所述头部核磁图像上的所有体素，构成一个三维体素矩阵； S220，对所述三维体素矩阵进行线性扫描，直到搜索到第一个所述非空体素为止；S230，采用四邻域搜索法，对所述三维体素矩阵进行搜索，查找所述三维体素矩阵中的所有的所述非空体素。`
4.根据权利要求3所述的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法，其特征在于，所述步骤S220包括以下步骤: S221，选取所述三维体素矩阵的中间行； S222，从所述中间行开始，同时沿Y轴的上下两个方向进行线性扫描，直到搜索到第一个所述非空体素为止。
5.根据权利要求1或2所述的利用二维核磁图像重建头部三维模型的方法，其特征在于，所述步骤S300包括以下步骤: S310，对查找到的所述非空体素进行编码，得到每个所述非空体素对应的体素编码串; S320，在预设的索引表中查找每个所述体素编码串对应的等值面与所述非空体素的相交关系，即确定每个所述非空体素与所述等值面的相交的边； S330，选取所述非空体素与所述等值面相交的边的中点作为所述非空体素与所述等值面的交点，计算所有的所述非空体素与所述等值面的交点的位置。
6.一种利用二维核磁图像重建头部三维模型的系统，其特征在于，包括图像预处理模块、非空体素提取模块、查找计算模块、第一重建模块以及第二重建模块； 所述图像预处理模块，用于对人体头部的二维核磁图像进行预处理，去除所述二维核磁图像上的噪声； 所述非空体素提取模块，用于获取相邻两张去噪后的所述二维核磁图像上的所有的非空体素； 所述查找计算模块，查找所述非空体素与等值面的相交关系，并选取所述非空体素与等值面相交的边的中点作为所述非空体素与所述等值面的交点；所述第一重建模块，用于将每个所述非空体素与所述等值面的所有交点顺次连接起来，形成三维多边形面片； 所述第二重建模块，用于将所有的所述非空体素与所述等值面相交形成的所述三维多边形面片连接起来，得到头部三维模型。
7.根据权利要求6所述的利用二维核磁图像重建头部三维模型的系统，其特征在于，所述图像预处理模块包括高斯滤波单元； 所述高斯滤波单元，用于对所述二维核磁图像进行高斯滤波，去除所述二维核磁图像上的高斯噪声。
8.根据权利要求6或7所述的利用二维核磁图像重建头部三维模型的系统，其特征在于，所述非空体素提取模块包括提取单元、扫描单元以及搜索单元: 所述提取单元，用于提取相邻两张去噪后的所述头部核磁图像上的所有体素，构成一个三维体素矩阵； 所述扫描单元，用于对所述三维体素矩阵进行线性扫描，直到搜索到第一个所述非空体素为止； 所述搜索单元，用于采用四邻域搜索法，对所述三维体素矩阵进行搜索，查找所述三维体素矩阵中的所有的所述非空体素。
9.根据权利要求8所述的利用二维核磁图像重建头部三维模型的系统，其特征在于，所述扫描单元包括选取子单元和扫描子单元； 所述选取子单元，用于选取所述三维体素矩阵的中间行； 所述扫描子单元，用于从`所述中间行开始，同时沿Y轴的上下两个方向进行线性扫描，直到搜索到第一个所述非空体素为止。
10.根据权利要求6或7所述的利用二维核磁图像重建头部三维模型的系统，其特征在于，所述查找计算模块包括编码单元、查找单元以及计算单元； 所述编码单元，用于对查找到的所述非空体素进行编码，得到每个所述非空体素对应的体素编码串； 所述查找单元，用于在预设的索引表中查找每个所述体素编码串对应的等值面与所述非空体素的相交关系，即确定每个所述非空体素与所述等值面的相交的边； 所述计算单元，用于选取所述非空体素与所述等值面相交的边的中点作为所述非空体素与所述等值面的交点，计算所有的所述非空体素与所述等值面的交点的位置。
【文档编号】G06T17/00GK103679808SQ201310719346
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】江涛, 袁宝文, 郭楠, 刘玉进, 李洪研, 罗志强 申请人:通号通信信息集团有限公司