CN101976458A - 应用于移动手持设备的医学图像三维可视化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于移动设备的医学图像三维可视化方法,通过服务器/客户端方式建立网络连接,服务器上存有医学二维断层数据集根据以及根据该数据集整理得到的医学图像数据列表,运行于移动手持设备上的客户端根据用户的操作指令控制服务器重建医学图像,并通过客户端显示给用户,实现在移动手持设备的医学图像三维可视化。本发明避免了移动设备的高强度计算,使医学图像三维可视化在移动设备中得以实现;服务器可以同时为多个客户端服务,服务器的计算资源得到充分利用;同时,采用支持多点触摸以及无线接入的移动设备,提供自然交互方式,在移动医疗诊断中为医务人员提供可靠辅助信息。
Description
技术领域
本发明涉及三维可视化以及通信领域,具体涉及一种应用于移动手持设备的医学图像三维可视化方法。
背景技术
计算机辅助断层投影(Computed Tomography,CT)、磁共振成像(Magnetic ResonanceImaging,MRI)、超声(Ultrasonic,US)等医学成像技术的产生和发展,人们可以得到人体内部解剖结构的二维数字断层图像序列。长期以来在医学诊断中,医务人员都是通过观察多组这样的二维断层图像,然后根据经验在人脑中构建出三维模型,并以此作为诊断的依据。这种带有主观意识的判断,难以准确的确定病变体在空间中的大小、位置以及形态。而以一系列医学二维断层图像生成三维图像,展现人体器官的三维结构与形态,且为进一步的操作提供视觉交互手段(N.Svakhine,D.Ebert,D.Stredney.Illustration motifs for volume illustration,IEEE Computer Graphics andApplication 25(3):31-39,2005),并能够获得传统手段无法获得的解剖学信息。因此医学图像的三维可视化在医学观察和诊断中的需求变得日益迫切。
医学图像三维重建的数据通常来说很大,计算复杂,需要执行高精度的向量和积分运算。同时为了满足用户对三维图像的实时操作,这些都对进行计算处理的硬件设备提出较高的要求。通常提供这类服务都需要专业工作站的支持。但随着计算机图形卡技术的发展和应用的普及,这种状况得到了较大改善。通过基于可编程的图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)所提供的强大并行、浮点和向量的运算能力(储璟骏,杨新,高艳.使用GPU编程的光线投射体绘制算法.计算机辅助图形学学报,2007,(2):257-262)。使得在普通中端个人计算机上进行三维可视化以及操作变为可能。但是计算机固定的位置难以实现医务人员对移动诊断的需求。
移动手持设备,特别是以iPhone为代表的大屏幕、多点触摸、支持无线网络(主要指WIFI)拥有领先的用户界面等特性的移动手持设备的出现,为移动医疗解决方案提供了良好的支持。但是移动手持设备在存储、计算处理等性能上都难以达到医学三维可视化的要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有的技术存在的不足,提供一种使用于移动手持设备(客户端)并通过WIFI无线网络连接,用户可以选择待重建的数据并对计算机(服务器)上医学二维断层数据集通过三维重建所得到的图像进行浏览和操作的方法。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为:
一种应用于移动手持设备的医学图像三维可视化方法,通过服务器/客户端方式建立网络连接,其中,服务器上存有医学二维断层数据集以及根据该数据集整理得到的医学图像数据列表,运行于移动手持设备上的客户端根据用户的操作指令生成相应的医学图像,或者客户端控制服务器重建医学图像并通过客户端显示,该方法具体步骤如下:
(1)服务器开启,对重建环境进行初始化,等待客户端连接;
(2)移动手持设备上的客户端进行网络配置,连接服务器;
(3)连接成功,客户端获得服务器上的医学图像数据列表,用户选择待客户端上重建的数据集:
(3.1)客户端从服务器获得医学图像数据列表,解析后将数据列表显示在客户端;
(3.2)用户从客户端上显示的数据列表中选择待重建的医学二维断层数据集;
(4)服务器根据选择的数据集进行三维重建,得到对应的三维彩色图像和各截面灰度图像,并发送给客户端:
(4.1)服务器根据客户端选择的医学二维断层数据集,通过基于GPU编程的光线投射直接体绘制算法对数据集进行三维重建,获得直接体绘制图像和沿三个正交轴投影的灰度图像;
(4.2)服务器将获得的直接体绘制图像和灰度图像发送给客户端;
(5)用户对发送到客户端上的图像进行操作,客户端或服务器对用户的操作做出响应:
(5.1)如果所述操作涉及到对原始的医学二维断层数据集的操作,则服务器对该操作做出响应,对数据集进行重建,并将重建获得的图像发送给客户端并显示;
(5.2)如果操作不涉及对原始的医学二维断层数据集的操作,而仅是对图像本身的操作,则无需向服务器发送指令,客户端自行做出处理,生成相应的图像并显示;
通过上述步骤,即可实现在移动手持设备上的医学图像三维可视化。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(5.1)中的操作包括三维模型的旋转、投影灰度图投影深度的改变、传递函数的改变、图像分辨率的改变,以及重新加载待重建数据集。
作为本发明的进一步改进,所述步骤(5.2)中的操作包括图像的缩小、放大和旋转;
作为本发明的进一步改进,所述移动手持设备支持多点触控。
上述的服务器与客服端,其中的通信模式为:基于套接字的异构平台通信;为了减少传输通道的拥挤,增加传输的可靠性,采用命令通道与数据通道并行的双通道模式。
上述的服务器与客户端,其中传输的图片包括:直接体绘制图像和沿三个正交轴投影的灰度图像。
本发明的有益效果为:
1)、采用可编程的GPU体绘制三维重建算法,充分利用可编程图形处理器的强大图形计算能力,使得医学图像三维可视化可以在普通计算机上实现。
2)、基于服务器/客户端的模式,避免了移动设备的高强度计算,使医学图像三维可视化在移动手持设备中得以实现;服务器可以同时为多个客户端服务,使得服务器的计算资源得到充分利用。
3)、采用支持多点触摸以及无线接入的移动手持设备,提供自然交互方式,在移动医疗诊断中为医务人员提供可靠辅助信息。
附图说明
图1是本发明的原理示意图。
图2是本发明的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明实施进行详细描述。
本发明的原理是基于服务器与客户端的医学三维图像浏览方式,参见图1和2,本发明主要由服务器与客户端两部分组成,应用于移动手持设备的医学图像三维可视化方法。
(1)服务器开启,将医学二维断层数据集整理为医学图像数据列表,并对重建环境进行初始化,等待客户端连接;
(1.1)将多组不同的医学二维断层数据集归纳整理为一个纯文本的数据列表,以向客户端提供简明的医学二维断层数据集信息;
(1.2)服务器配置一个可访问的IP地址,绑定两个可用的端口以供数据通道和命令通道使用;
(2)对移动手持设备上的客户端进行网络配置,连接服务器;
(2.1)客户端设置连接服务器的IP和端口,通过无线网路连接服务器;
(2.2)连接不成功,检查并修复服务器以及客户端的网络环境,直至客户端连接上服务器;
(3)连接成功,客户端获得服务器上的医学图像数据列表,用户从中选择待重建的医学二维断层数据集;
(3.1)客户端从服务器获得医学图像数据列表,解析后将数据列表显示在客户端;
(3.2)用户从客户端上显示的数据列表中选择待重建的医学二维断层数据集;
(4)服务器根据选择的医学二维断层数据集进行三维重建,得到对应的直接体绘制图像和沿三个正交轴的投影的灰度图像,并发送给客户端;
(4.1)服务器根据客户端选择的医学二维断层数据集,通过基于GPU编程的光线投射直接体绘制算法对数据集进行三维重建,获得直接体绘制图像和沿三个正交轴投影的灰度图像;
(4.2)服务器将获得的直接体绘制图像和灰度投影图发送给客户端;
(5)用户对客户端上的图像个进行操作,客户端或者服务器对用户的操作做出响应;
(5.1)如果所述操作涉及到对原始的医学二维断层数据集的操作,则需要服务器对该操作做出响应,对数据集进行重建,并将重建获得的图像发送给客户端并显示;所述的操作包括:对重建出来的三维模型进行旋转,投影灰度图投影深度的改变,传递函数的改变,图像分辨率的改变,重新加载待重建数据集;
(5.2)如果操作不涉及对原始的医学二维断层数据集的操作,而仅是对图像本身的操作,则无需向服务器发送指令,客户端应该自行做出处理,生成相应的图像并显示;这些操作包括:图像的缩小、放大,图像的旋转;
通过上述步骤,即可实现在移动手持设备上的医学图像三维可视化。
本实施例的所有显示图像都是服务器根据客户端的操作,基于GPU编程的光线投射体绘制算法实时重建所得。
本实施例中对图像的操作支持多点触摸的交互方式,且图片的旋转、放大、缩小、移动等都是通过矩阵变换实现的。矩阵则是通过对用户手指操作进行检测并运算得到。对图像进行操作后,可以通过双击该视图复位至初始状态。在不同显示图像的视图之间切换时,也将重置该视图的矩阵实现较佳的浏览方式。
本领域技术人员不脱离本发明的实质和精神,可以对上述实施例做出各种修改或变化实现本发明,以上所述仅为本发明较可行的实施例而已,并非因此局限本发明的权利范围,凡运用本发明以及附图内容所作的等效结构变化,均包含于本发明的权利范围内。
Claims (4)
1.一种应用于移动手持设备的医学图像三维可视化方法,通过服务器/客户端方式建立网络连接,其中,服务器上存有医学二维断层数据集以及根据该数据集整理得到的医学图像数据列表,运行于移动手持设备上的客户端根据用户的操作指令生成相应的医学图像,或者客户端控制服务器重建医学图像并通过客户端显示,该方法具体步骤如下:
(1)服务器开启,对重建环境进行初始化,等待客户端连接;
(2)移动手持设备上的客户端进行网络配置,连接服务器;
(3)连接成功,客户端获得服务器上的医学图像数据列表,用户选择待客户端上重建的数据集:
(3.1)客户端从服务器获得医学图像数据列表,解析后将数据列表显示在客户端;
(3.2)用户从客户端上显示的数据列表中选择待重建的医学二维断层数据集;
(4)服务器根据选择的数据集进行三维重建,得到对应的三维彩色图像和各截面灰度图像,并发送给客户端:
(4.1)服务器根据客户端选择的医学二维断层数据集,通过基于GPU编程的光线投射直接体绘制算法对数据集进行三维重建,获得直接体绘制图像和沿三个正交轴投影的灰度图像;
(4.2)服务器将获得的直接体绘制图像和灰度图像发送给客户端;
(5)用户对发送到客户端上的图像进行操作,客户端或服务器对用户的操作做出响应:
(5.1)如果所述操作涉及到对原始的医学二维断层数据集的操作,则服务器对该操作做出响应,对数据集进行重建,并将重建获得的图像发送给客户端并显示;
(5.2)如果操作不涉及对原始的医学二维断层数据集的操作,而仅是对图像本身的操作,则无需向服务器发送指令,客户端自行做出处理,生成相应的图像并显示;
通过上述步骤,即可实现在移动手持设备上的医学图像三维可视化。
2.根据权利要求1所述的一种应用于移动手持设备的医学图像三维可视化方法,其特征在于,所述步骤(5.1)中的操作包括三维模型的旋转、投影灰度图投影深度的改变、传递函数的改变、图像分辨率的改变,以及重新加载待重建数据集。
3.根据权利要求1或2所述的一种应用于移动手持设备的医学图像三维可视化方法,其特征在于,所述步骤(5.2)中的操作包括图像的缩小、放大和旋转;
4.根据权利要求1-3之一所述的一种应用于移动手持设备的医学图像三维可视化方法,其特征在于,所述移动手持设备支持多点触控。
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