CN106898043A - 一种基于虚拟现实的医学影像系统 - Google Patents

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李岩
殷朋举
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T19/00—Manipulating 3D models or images for computer graphics
    • G06T19/006—Mixed reality
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2210/00—Indexing scheme for image generation or computer graphics
    • G06T2210/41—Medical

Abstract

本发明公开了一种基于虚拟现实的医学影像系统，包括医学影像三维可视化模块、医学模型优化模块以及虚拟现实应用模块；其中，标准医学影像文件DICOM文件作为系统的输入，经过医学影像三维可视化模块生成STL格式的模型文件，STL文件经过医学模型优化模块生成FBX或OBJ格式的模型文件，虚拟现实应用模块使用FBX或OBJ格式的模型文件进行虚拟现实交互设计，并生成虚拟现实应用场景。该系统将虚拟现实技术与医学影像技术相融合。

Description

一种基于虚拟现实的医学影像系统
技术领域
本发明属于医学技术领域，涉及一种基于虚拟现实的医学影像系统。
背景技术
现有的三维医学影像技术由于其使用鼠标加显示器的展示效果，并没有发挥出应有的三维作用，所以临床诊断，医学教学等领域还不能广泛的接受这种三维影像的展现模式。现实(virtual reality)技术的出现使得三维影像的应用得到了发展，虚拟现实技术以其浸沉感、交互性和构想性的三大特点，为三位医学影像的应用提供了新的可能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于虚拟现实的医学影像系统，该系统将虚拟现实技术与医学影像技术相融合。
其具体技术方案为：
一种基于虚拟现实的医学影像系统，包括医学影像三维可视化模块、医学模型优化模块以及虚拟现实应用模块；
所述医学影像三维可视化模块包括滤波降噪，图像分割，三维面绘制重建三个部分，输入数据文标准DICOM文件，其中，滤波降噪用于去除原始数据的噪声，使用中值滤波算法；图像分割用于将所需的人体结构进行提取；三维重建的用途是将分割的人体结构变为三维数据，使用面绘制算法；三维重建后生成基础模型文件，该文件将用于医学模型优化模块；
所述的医学模型优化模块，包括模型细分，贴图制作以及动画制作三个部分，输入的数据均为医学影像三维可视化模块生成的基础模型文件，模型细分的用途是根据需求将人体结构进行进一步分解；贴图制作的用途是根据需求为模型制作合理的颜色和表面效果；动画制作的用途是将人体的一些器官的生理特征展现出来；这三个部分的实现借助于现有的三维模型制作软件，并生成优化模型文件；
所述虚拟现实应用模块，包括虚拟场景搭建，模型交互设计，虚拟现实应用发布三个部分，使用医学模型优化模块生成的优化模型文件作为输入，场景搭建部分使用游戏引擎设计展示场景，模型交互设计将医学模型优化模块的优化模型文件导入设计好的场景，并按需求进行交互的设计；虚拟现实应用发布的目的是将设计好的场景和交互通过引擎平台发布为可以引用的程序。
进一步，所述面绘制算法为MC移动立方体算法。
进一步，所述基础模型文件为STL格式的文件。
进一步，所述三维模型制作软件为MAYA或3DMAX。
进一步，所述优化模型文件为FBX或OBJ格式的文件。
进一步，所述游戏引擎为unity3d引擎或unreal引擎。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明在虚拟现实空间中使用真实的医学影像数据，具体方案分为医学影像处理、模型优化处理和虚拟现实交互设计三个模块。这三个模块环环相扣，缺一不可。
医学影像处理模块中，将目前流行的CT、MRI或其他影像设备采集的数据进行三维可视化，针对于不同需求的手术，设计具有特异性的影像操作，如骨骼和器官的分割，特殊部位的分割，病灶的检测等等。在经过上述处理后，获取想要人体结构或病理信息，并能够将此信息以三维模型的方式导出，用作后续的虚拟现实的操作数据。
模型优化模块中，对处理过后的原始三维影像数据进行平滑等操作，让模型在允许的是失真范围内变的更美观，同时针对不同的需求为模型添加或删除一些信息，以方便应对后期不同应用的需求。
虚拟现实交互设计模块中，使用虚拟现实设计引擎(如unity3D)进行设计，将前期优化好的医学影像模型功能是可以自动将模型数据都入到虚拟现实场景中去，同时，设计合理的交互方法，来实现效果更好的模型互动，并通过虚拟现实硬件设备进行使用(如HTCVIVE)
附图说明
图1是基于虚拟现实的医学影像系统的原理图；
图2是基于医学影像三维可视化模块的流程图；
图3是医学模型优化模块的流程图；
图4是虚拟现实应用模块的流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
如图1所示，一种基于虚拟现实的医学影像系统，包括三个模块，医学影像三维可视化模块、医学模型优化模块以及虚拟现实应用模块。三个模块的逻辑如下图。其中，标准医学影像文件DICOM文件作为系统的输入，经过医学影像三维可视化模块生成STL格式的模型文件，STL文件经过医学模型优化模块生成FBX或OBJ格式的模型文件，虚拟现实应用模块使用FBX或OBJ格式的模型文件进行虚拟现实交互设计，并生成虚拟现实应用场景。
如图2所示，所述的医学影像三维可视化模块，包括滤波降噪，图像分割，三维面绘制重建三个部分，输入数据文标准DICOM文件，其中，滤波降噪是为了去除原始数据的噪声，使用中值滤波算法；图像分割是为了将所需的人体结构进行提取，如提取人体骨骼结构，使用区域生长算法；三维重建是为了将分割的人体结构变为三维数据，使用面绘制算法，如MC移动立方体算法。三维重建后即可生成基础模型文件，如STL格式的文件，该文件将用于医学模型优化模块。
如图3所示，所述的医学模型优化模块，包括模型细分，贴图制作以及动画制作三个部分，输入的数据均为医学影像三维可视化模块生成的基础模型文件。模型细分是为了根据需求将人体结构进行进一步分解，如心脏分解为左右两个部分；贴图制作部分是为了根据需求为模型制作合理的颜色和表面效果，如心脏的红色效果；动画制作是为了将人体的一些器官的生理特征展现出来，如心脏的泵血功能。这三个部分的实现借助于现有的三维模型制作软件，如MAYA或3DMAX，并生成优化模型文件，如FBX或OBJ格式的文件。
如图4所示，所述的虚拟现实应用模块，包括虚拟场景搭建，模型交互设计，虚拟现实应用发布三个部分，使用医学模型优化模块生成的优化模型文件作为输入，场景搭建部分使用游戏引擎设计展示场景，如unity3d引擎或unreal引擎，模型交互设计将医学模型优化模块的优化模型文件导入设计好的场景，并按需求进行交互的设计，比如心脏的切割，放大缩小；虚拟现实应用发布的目的是将设计好的场景和交互通过引擎平台发布为可以引用的程序，如使用unity3d平台和STEAMVR SDK发布为可以使用HTC vive硬件观看的应用程序。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于虚拟现实的医学影像系统，其特征在于，包括医学影像三维可视化模块、医学模型优化模块以及虚拟现实应用模块；
所述医学影像三维可视化模块包括滤波降噪，图像分割，三维面绘制重建三个部分，输入数据文标准DICOM文件，其中，滤波降噪用于去除原始数据的噪声，使用中值滤波算法；图像分割用于将所需的人体结构进行提取；三维重建的用途是将分割的人体结构变为三维数据，使用面绘制算法；三维重建后生成基础模型文件，该文件将用于医学模型优化模块；
所述的医学模型优化模块，包括模型细分，贴图制作以及动画制作三个部分，输入的数据均为医学影像三维可视化模块生成的基础模型文件，模型细分的用途是根据需求将人体结构进行进一步分解；贴图制作的用途是根据需求为模型制作合理的颜色和表面效果；动画制作的用途是将人体的一些器官的生理特征展现出来；这三个部分的实现借助于现有的三维模型制作软件，并生成优化模型文件；
所述虚拟现实应用模块，包括虚拟场景搭建，模型交互设计，虚拟现实应用发布三个部分，使用医学模型优化模块生成的优化模型文件作为输入，场景搭建部分使用游戏引擎设计展示场景，模型交互设计将医学模型优化模块的优化模型文件导入设计好的场景，并按需求进行交互的设计；虚拟现实应用发布的目的是将设计好的场景和交互通过引擎平台发布为可以引用的程序。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的医学影像系统，其特征在于，所述面绘制算法为MC移动立方体算法。
3.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的医学影像系统，其特征在于，所述基础模型文件为STL格式的文件。
4.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的医学影像系统，其特征在于，所述三维模型制作软件为MAYA或3DMAX。
5.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的医学影像系统，其特征在于，所述优化模型文件为FBX或OBJ格式的文件。
6.根据权利要求1所述的基于虚拟现实的医学影像系统，其特征在于，所述游戏引擎为unity3d引擎或unreal引擎。
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