一种优化的医学影像多平面重建方法
【专利摘要】本发明公开了一种优化的医学影像多平面重建方法，所述方法其特征在于：在多平面重建之前，通过内存映射的方式，预先分配一个内存区域（地址空间）给多平面重建专用；将需要重建的图像缓存到文件中，在重建的过程中，对序列图像的读取过程中，利用多线程预先缓存的方式，在重建体数据构造之前，利用预读线程，从网络上将需要重建的序列图像预读到缓存，此过程与重建主线程同步进行；在重建计算的时候，对整个序列图像进行分段，利用多线程分段计算。采用本发明的技术方案，能够减少医学图像处理程序的执行时间，提高程序运行效率，达到优化医学影像读取的目的。
【专利说明】
一种优化的医学影像多平面重建方法
技术领域
[0001]本发明涉及医学影像通信与传输技术，尤其涉及一种优化的医学影像多平面重建方法。
【背景技术】
[0002]多平面重建(MPR，multi_planner reformat1n)是将扫描范围内所有的轴位图像叠加起来再对某些标线标定的重组线所像加起来再对某标线标定的线所指定的组织进行冠状、矢状位、任意角度斜位图像重组。能任意产生新的断层图像，而无需重复扫描。
[0003]现有的医学领域的多平面重建技术中，以整个序列图像的数据作为原始数据，通常需要将整个序列图像加载到内存中。当需要重建的序列图像很大的时候，同时也需要申请很大的连续的内存空间。而在通常的运用过程中，虽然系统整体的内存充足，却因为使用中经常会产生内存碎片，而使得地址空间不连续，不能分配大的连续的内存空间，而导致分配失败。
[0004]MPR重建之前，需要对序列图像进行读取，当序列图像数量很大的时候，读取的时间通常会很长，尤其是当获取图像的来源是远程网络的时候。随着影像设备的发展，检查图像的数量越来越多，一个CT检查都在1000张以上，医生从影像中心调阅图像，通常需要几分钟时间，严重影响了诊断的效率。同时，MPR重建的过程中，需要对数据体进行大量的运算。由此，决定了通过普通的数据读写与重建，会导致重建的时间会非常长，效率低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种优化的医学影像多平面重建方法，其特征在于:
I)在MPR重建之前，通过内存映射的方式，预先分配一个内存区域(地址空间)给MPR重建专用，内存映射文件的地址空间大小，可智能调整。
[0006]2)将查看的图像缓存到文件中，通过直接读取文件数据的方式，获取已经缓存到文件中的图像。
[0007]3)在重建的过程中，对序列图像的读取过程中，利用多线程预先缓存的方式，在重建体数据构造之前，利用预读线程，从网络上将需要重建的序列图像预读到缓存，此过程与重建主线程同步进行。
[0008]4)在重建计算的时候，对整个序列图像进行分段，利用多线程分段计算，每一个线程重建生成图像的一部分，然后再拼接成完整图像。
[0009]所述多线程预先缓存的方式为将源图像分解，分成可以独立处理的至少2个小图像块，达到把原图像的处理划分成一个子任务的集合。
[0010]所述预读线程使用C语言或者开放式多处理(Open Mult1-Processing,OpenMP)语言中的多线程编程技术创建线程。
[0011]本发明的创新之处在于: 1、增加了内存映射的步骤。本发明在MPR重建之前，通过内存映射的方式，预先分配一个大的内存区域(地址空间)给MPR重建专用。从而规避因为频繁的内存分配与释放带来的碎片导致地址空间不足的问题。
2、为了提高系统的速度，增加缓存的环节，将需要重建的图像缓存到文件中，通过直接读取文件数据的方式，获取已经缓存到文件中的图像，从而减少重建的大量运算，提高效率。
[0012]3、采用多线程缓存图像数据。本发明采用多线程的方式，在重建的过程中，对序列图像的读取过程中，利用多线程预先缓存的方式，在重建体数据构造之前，利用预读线程，从网络上将需要重建的序列图像预读到缓存，此过程与重建主线程同步进行，可提高CPU利用率，提升速度。
[0013]4、在重建计算的时候，对整个序列图像进行分段，利用多线程分段计算，每一个线程重建生成图像的一部分，然后再拼接成完整图像。这样在多核的计算机上运行可提高系统的利用率，提升效率。
[0014]本发明在多平面重建医学影像读取中，充分利用内存映射、缓存、多线程缓存与计算，实现医学图像处理中线程级的并行计算，将具有独立性的子任务分配到多个线程中并发执行，减少医学图像处理程序的执行时间，提高程序运行效率，达到优化医学影像读取的目的。
【具体实施方式】
[0015]本发明实施例包括以下步骤:
I)在MPR重建之前，通过内存映射的方式，预先分配一个内存区域(地址空间)给MPR重建专用，内存映射文件的地址空间大小，可智能调整。内存映射文件的大小通常为MPR重建序列图像的总大小。
[0016]2)分配一个缓冲区域，利用多线程的方式，将原始序列图像缓冲到分配的缓冲区域，以提高MPR体数据重建的速度。MPR重建的原始序列图像通常保存在远程服务器端，而MPR重建的体数据，需要将整个序列图像经过解析处理后，保存在内存中。所以为了提高序列图像的处理速度，利用多线程的方式，预先将原始序列图像从远程网络端缓存到本地缓冲区，缓冲预读线程与MPR重建主线程并行操作。可有效的提高整体重建的速度。
[0017]3)利用多线程的方式，将缓冲到本地的原始序列图像的进行解析。解析出原始序列图像的公共头文件。包括序列影像的检查时间、检查病人、序列号、层间距等等。然后将解析后的数据部分，读入到内存映射文件中，并形成后续MPR重建需要的数据体。缓冲预读线程、MPR重建主线程、MPR影像解析线程并行操作。
[0018]4)将序列影像中的每一个影像，分成大小相等的多个部分，利用多线程的方式，对分段后的影像进行MPR重建，重建完成之后，再将分段重建后的数据拼接成完整的图像。完成原始序列影像数据体重建之后，再利用序列图像的MPR重建算法，生成对应的冠状位、矢状位图像。由于序列图像的MPR重建算法，需要对整个重建体数据进行大量的浮点运算。为提高整体的运行速度，将每一个序列图像都分成大小相等的分块，然后利用线程池的处理方式，每一个分块计算，对应一个线程处理单元。实验证明，以四核处理器为例，如果将序列图像分为四段进行处理，处理的速度能够达到单线程处理四倍左右。完成分段重建后，再将分段处理的图像，拼接成完整的重建图像。
【主权项】
1.一种优化的医学影像多平面重建方法，其特征在于: 1)在多平面重建之前，通过内存映射的方式，预先分配一个内存区域(地址空间)给多平面重建专用； 2)将需要重建的图像缓存到文件中，通过直接读取文件数据的方式，获取已经缓存到文件中的图像； 3)在重建的过程中，对序列图像的读取过程中，利用多线程预先缓存的方式，在重建体数据构造之前，利用预读线程，从网络上将需要重建的序列图像预读到缓存，此过程与重建主线程同步进行； 4)在重建计算的时候，对整个序列图像进行分段，利用多线程分段计算，每一个线程重建生成图像的一部分，然后再拼接成完整图像。2.如权利要求1所述的优化的医学影像多平面重建方法，其特征在于:所述多线程预先缓存的方式为将源图像分解，分成可以独立处理的至少2个小图像块，达到把原图像的处理划分成一个子任务的集合。3.如权利要求1所述的优化的医学影像多平面重建方法，其特征在于:所述预读线程为使用C语言或者开放式多处理(Open Mult1-Processing,OpenMP)语言中的多线程编程技术创建线程。
【文档编号】G06T11/00GK105825532SQ201610169244
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月23日
【发明人】梁威, 张小松
【申请人】长沙博为软件技术股份有限公司