利用阻光度传递函数的CT图像体素成像方法

摘要

本发明提供了一种可以实现三维体数据中的多种物质分类的阻光度传递函数的构造方法。首先对试件进行CT扫描，获得二维CT图像序列，由二维CT图像序列中得到体数据，建立体数据直方图并对直方图进行分段，在每段中求取一个阈值作为阻光度传递函数的分段点，确定阻光度传递函数，确定物体中待显示的部分并依据阻光度传递函数对每个体素进行阻光度赋值，利用错切—变形算法进行体素成像，最后显示物体图像。

主权项

1、一种利用阻光度传递函数的CT图像体素成像方法，首先对试件进行CT扫描，获得二维CT图像序列，由二维CT图像序列中得到CT体数据，建立CT体数据直方图并对直方图进行分段，在每段中求取一个阈值作为阻光度传递函数的分段点，确定阻光度传递函数，确定物体中待显示的部分并依据阻光度传递函数对每个体素进行阻光度赋值，利用错切一变形算法进行体素成像，最后显示物体图像；其特征在于：所述的建立CT体数据直方图是建立三维体数据直方图，其方法为：设CT三维体数据的尺寸为C×N×G，f(x_i，j，k)表示体素x_i，j，k的灰度值，将CT三维体数据的直方图h(u)定义为：$h\left(u\right)=\frac{\underset{i=1}{\overset{C}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{N}{\Sigma }}\underset{k=1}{\overset{G}{\Sigma }}g\left(u\right)}{C\times N\times G};$所述的直方图进行分段是对CT三维体数据直方图h(u)分段，其分段方法为：首先计算h(u)的非零端点f_min和f_max，再将f_min～f_max平均分为n段，即$f_{\min }~\frac{f_{\max }+(n-1)f_{\min }}{n},\frac{f_{\max }+(n-1)f_{\min }}{n}~\frac{2\times f_{\max }+(n-2)f_{\min }}{n}...\frac{(n-1)f_{\max }+f_{\min }}{n}~f_{\max };$然后分别计算这n段的累积直方图若$\underset{u}{\Sigma }h\left(u\right)<\frac{1}{n+2},$则将该段进行扩展，即使得$\underset{u}{\Sigma }h\left(u\right)\ge \frac{1}{n+2};$具体步骤为：步骤(1)：按灰度将直方图h(u)，其中u＝0，1，..，255，平均分成n段，端点为f₁，f₂，..，f_n-1；步骤(2)：计算每段的累计直方图h_m，$h_m=\underset{u=f_m}{\overset{f_{m+1}}{\Sigma }}h\left(u\right)$m＝1，2，..，n-2步骤(3)：比较h_m与1/n+2的大小，如果满足下式，则转向步骤(5)，否则转向步骤(4)；$h_m\ge \frac{1}{n+2}$m＝1，2，..，n-2步骤(4)：进而按下式进行分段扩展，首先判断是否是在首段或左段的累计直方图是否小于右段的累计直方图，若是，则向右扩展；否则，判断是否是在末段或右段的累计直方图是否小于等于左段的累计直方图，若是，则向左扩展；f_m+1＝f_m+1+1  m＝1或f_m-1＜h_m+1f_m-1＝f_m-1-1  m＝n-2或h_m-1≥h_m+1然后转向步骤(2)；步骤(5)：确定端点为f₁，f₂，...，f_n-1；用上述分段方法将CT三维体数据直方图分成n段后，在每段中求取一个阈值作为阻光度传递函数的分段点，分别为t₁，t₂，...t_n；设f(x_i，j，k)、α(x_i，j，k)分别为体素x_i，j，k的灰度值、梯度值和阻光度值；假设在体数据中有n种待显示的物质，第v种待显示的物质的灰度范围是t_v～t_v+1，其中t_v＜t_v+1，v＝1，2，…，n；与t_v对应的阻光度值为α_v；所述的确定阻光度传递函数选择分段函数，模型为：$▿f\left(x_{i,j,k}\right)=\left[\begin{array}{c}\frac{1}{2}(f\left(x_{i+1,j,k}\right)-f\left(x_{i-1,j,k}\right)),\frac{1}{2}(f\left(x_{i,j+1,k}\right)-f\left(x_{i,j-1,k}\right))\\ ,\frac{1}{2}(f\left(x_{i,j,k+1}\right)-f\left(x_{i,j,k-1}\right))\end{array}\right]$α(x_i，j，k)为f(x_i，j，k)和的函数，其中n＝4。