CN112150600B - 一种容积重建图像生成方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种容积重建图像生成方法、装置、系统及存储介质。通过获取各扫描角度下的投影数据，基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系，在所述目标容积坐标系下，根据期望重建方向对投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。解决了现有技术中只能在平行于探测器的方向上获得一张较好的图像，而不能获得其他方向上的信息的问题。通过设置不同的期望重建方向，达到在不同的期望重建方向进行重建，得到各个方向上的分辨率较好容积重建图像的目的，有利于用户对多个重建方向上的的容积重建图像进行有效分析，并进行目标定位。

Description

一种容积重建图像生成方法、装置、系统及存储介质

技术领域

本发明实施例涉及容积重建技术，尤其涉及一种容积重建图像生成方法、装置、系统及存储介质。

背景技术

乳腺癌在全球范围内都是严重威胁女性健康的重要疾病。乳腺X射线摄影目前被公认为乳腺癌的首选检查方式。随着影像设备不断更新，数字化乳腺断层合成技术，又称数字乳腺断层摄影(Digital Breast Tomosynthesis，简称DBT)出现，数字乳腺断层摄影是一种三维成像技术，可以在短暂的扫描过程中，在不同角度获得乳房的投影数据，然后将这些独立的图像重建成包含一系列高分辨率的乳腺三维断层图像。这些断层图像单独显示或以连续播放的形式动态显示。每个断层图像显示乳房的每个断层的结构，整个乳腺三维断层图像表示重建后的乳房。

在现有技术中，通常在三维断层图像上采用一些投影方法(譬如最大密度投影、平均值投影等)获取一张与二维数字乳腺摄影图像类似的2D图像。但通过DBT成像系统扫描后，由于扫描角度小，Z轴分辨率较差，只能在平行于探测器的方向上获得一张较好的图像，而不能获得其他方向上的信息，这不利于用户观察病灶的整体分布和病灶定位。

发明内容

本发明实施例提供了一种容积重建图像生成方法、装置、系统及存储介质，可以生成期望重建方向上目标容积重建图像，进一步利于用户对任意指定的扫描方向上的目标容积重建图像进行分析。

第一方面，本发明实施例提供了一种容积重建图像生成方法，包括：

获取各扫描角度下的投影数据；

基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系；

在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。

第二方面，本发明实施例还提供了一种容积重建图像生成装置，包括：

投影数据获取模块，用于获取各扫描角度下的投影数据；

目标容积坐标系生成模块，用于基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系；

目标容积重建图像生成模块，用于在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。

第三方面，本发明实施例还提供了一种容积重建图像生成系统，包括：控制设备和图像采集设备；

其中，所述控制设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面中任一项所述的容积重建图像生成方法；

所述图像采集设备，用于对扫描对象在所述各扫描角度下进行扫描，以得到各所述扫描角度下的投影数据。

第四方面，本发明实施例还提供了一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时实现如第一方面中任一项所述的容积重建图像生成方法。

本实施例提供的技术方案，通过获取各扫描角度下的投影数据，基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系，在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。解决了现有技术中只能在平行于探测器的方向上获得一张较好的图像，而不能获得其他方向上的信息的问题。通过设置不同的期望重建方向，达到在不同的期望重建方向进行重建，得到各个方向上的分辨率较好容积重建图像的目的，有利于用户对多个重建方向上的的容积重建图像进行有效分析，并进行目标定位。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种容积重建图像生成方法的流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种初始容积坐标系的定义的示意图；

图3为本发明实施例一提供的一种目标容积坐标系的定义的示意图；

图4为本发明实施例二提供的一种容积重建图像生成方法的流程示意图；

图5为本发明实施例三提供的一种容积重建图像生成装置的结构示意图；

图6为本发明实施例四提供的一种容积重建图像生成系统的结构示意图；

图7为本发明实施例四提供的一种控制设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种容积重建图像生成方法的流程示意图，本实施例可适用于确定在期望重建方向上的目标容积重建图像的情况，好处是可以得到期望重建方向上以及与期望重建方向垂直的方向上的目标容积重建图像，即目标容积重建图像的图像信息丰富且全面，利于用户对目标容积重建图像上的感兴趣区进行快速定位，该方法可以有容积重建图像生成装置来执行，其中该装置可由软件和/或硬件实现，并一般集成在终端或控制设备中。具体参见图1所示，该方法可以包括如下步骤：

S110，获取各扫描角度下的投影数据。

可选地，可以通过图像采集设备控制球管在不同的角度下向扫描对象发射X射线，所述不同的角度即为所述扫描角度。所述投影数据可以为图像采集设备的探测器接收到的数据。示例性地，本实施例中的图像采集设备可以为数字乳腺断层摄影(Digital BreastTomosynthesis，简称DBT)设备，数字乳腺断层摄影设备的球管向扫描对象发射X射线，通过探测器接收透过扫描对象的X射线并将透过扫描对象的X射线转化为数字化的投影数据，将各扫描角度下的投影数据发送给控制设备。可选地，数字乳腺断层摄影设备的球管的扫描角度的范围为15度。

S120，基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系。

其中，所述期望重建方向可以是初始容积坐标系中任意方向的向量，可以随着扫描角度的不同而变化。本实施例利用容积重建技术对投影数据进行容积重建，构建出投影数据的三维结构模型，在构建出的三维结构模型中，获取外部输入的任意方向的向量并将该向量作为期望重建方向，以基于期望重建方向和初始容积坐标系对投影数据进行容积重建，便于将肉眼不可见的投影信息以断层图像的形式直观的展示。

其中，所述容积重建技术可以理解为体绘制技术，具体方法是为三维结构模型中的每一个体素指定一个阻光度，并考虑每一个体素对光线的透射、反射和反射作用。光线的透射取决于体素的不透明度；光线的反射取决于体素的物质度，物质度越大，其反射光越强；光线的反射取决于体素所在的面与入射光的夹角关系。体绘制的步骤原则上分为投射、消隐、渲染和合成四个步骤。体绘制算法按处理数据域的不同可分为空间域方法和变换域方法，所述空间域方法是直接对原始的空间数据进行处理显示，所述变换域方法是将体数据变换到变换域，然后再进行处理显示。

其中，所述初始容积坐标系的确定方法包括：对所述投影数据进行容积重建，得到初始容积重建图像，基于所述初始容积重建图像构建所述初始容积坐标系。可选地，初始容积坐标系的第一坐标原点为初始容积重建图像所对应重建容积的第一纵轴所属边长的任一位置点；第一横轴在所述第一纵轴所属的平面内，以所述第一坐标原点为起点，且垂直于所述第一纵轴；第一竖轴以所述第一坐标原点为起点，垂直于所述第一横轴和所述第一纵轴所在平面。可选地，所述第一坐标原点可以为重建容积(volume)的第一纵轴所属边长的顶点、中点或者三分之一点等，本实施例将第一纵轴所属边长的中点作为第一坐标原点。

如图2所示为初始容积坐标系的定义的示意图，图2中的重建容积(volume)可以为上述三维结构模型，控制设备获取到投影数据后，利用容积重建技术对所述投影数据进行容积重建，得到初始容积重建图像和所述重建容积(volume)，并基于初始容积重建图像构建初始容积坐标系。具体地，图2中初始容积坐标系的第一坐标原点O为重建容积(volume)的第一纵轴Y所属边长(VolumeY)的中点，所述第一横轴X在所述第一纵轴Y所属边长的底面上，与边长(VolumeX)平行，第一竖轴Z为以所述中点O为起点，垂直于所述第一横轴X和所述第一纵轴Y所在底面，且与边长(VolumeZ)平行，基于确定的第一坐标原点O、第一横轴X、第一纵轴Y以及第一竖轴Z构建所述初始容积坐标系。

进一步地，通过上述步骤构建初始容积坐标系，并结合所述期望重建方向构建目标容积坐标系。可选地，目标容积坐标系的构建方法，包括：确定所述初始容积坐标系所属的重建容积；在所述重建容积内，基于所述期望重建方向，以垂直于所述期望重建方向确定第一当前平面；基于所述第一纵轴和所述第一竖轴构建第二当前平面，将所述第二当前平面与所述第一当前平面的交线中点作为目标容积坐标的第二坐标原点，并将所述期望重建方向作为所述目标容积坐标系的第二竖轴；在所述第一当前平面内，将所述第二坐标原点所属边长作为目标容积坐标系的第二纵轴，并以所述第二坐标原点为起点，将垂直于所述第二纵轴和所述第二竖轴所在平面的向量作为第二横轴。

其中，所述第一当前平面为上述三维结构模型的任意一个断层图像所在的平面。可选地，所述初始容积坐标系所属的重建容积的确定方法为：在第一纵轴Y正向坐标轴和负向坐标轴分别截取

在第一横轴X和第一竖轴Z的正向坐标轴分别截取D，根据上述截取距离构建正方体，将构建的正方体作为所述重建容积。

示例性地，结合图2和图3解释目标容积坐标系的确定过程。获取期望重建方向，以垂直于期望重建方向确定第一当前平面，基于第一纵轴Y和第一竖轴Z构建第二当前平面，将第二当前平面与第一当前平面的交线中点作为目标容积坐标的第二坐标原点，将期望重建方向作为图3中的第二竖轴Z′；进一步地，在第一当前平面内，将第二坐标原点所属边长作为目标容积重建系的第二纵轴Y′，将以第二坐标原点为起点的且垂直于第二纵轴Y′和第二竖轴Z′的平面的向量作为第二横轴X′。

S130，在目标容积坐标系下，根据期望重建方向对投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。

可选地，可以采用迭代重建算法、滤波反投影重建算法、反投影滤波重建算法等方式对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。所述目标容积重建图像可以垂直于所述期望重建方向，还可以与期望重建方向呈其他角度。

可以理解的是，控制设备获取到不同扫描角度下的投影数据后，可以确定各扫描角度对应的各期望重建方向，并根据各期望重建方向对投影数据进行重建，得到垂直于期望重建方向或者与期望重建方向呈其他角度的目标容积重建图像。相比于现有技术中因初始容积坐标系的竖轴方向不变，仅能在平行于探测器方向上得到分辨率较好的容积重建图像，不能获得其他方向上的信息，本实施例可以通过改变期望重建方向，根据不同的期望重建方向进行重建，得到多个方向上分辨率较好容积重建图像，有利于用户对多个方向上的容积重建图像进行分析，并进行目标定位。

本实施例提供的技术方案，通过获取各扫描角度下的投影数据，基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系，在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。解决了现有技术中只能在平行于探测器的方向上获得一张较好的图像，而不能获得其他方向上的信息的问题。通过设置不同的期望重建方向，达到不同的期望重建方向进行重建，得到各个方向上的分辨率较好容积重建图像的目的，有利于用户对多个重建方向上的容积重建图像进行有效分析，并进行目标定位。

实施例二

图4为本发明实施例二提供的一种容积重建图像生成方法的流程示意图。本实施例的技术方案在上述实施例的基础上进行了细化。可选地，所述根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像，包括：基于所述初始容积坐标系和所述目标容积坐标系的角度差，以及所述初始容积重建图像在所述初始容积坐标系的像素范围，确定所述目标容积坐标系下的像素范围；在所述目标容积坐标系下的像素范围内，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成所述目标容积重建图像。在该方法实施例中未详尽描述的部分请参考上述实施例。具体参见图4所示，该方法可以包括如下步骤：

S210，获取各扫描角度下的投影数据。

S220，基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系。

S230，基于初始容积坐标系和目标容积坐标系的角度差，以及初始容积重建图像在初始容积坐标系的像素范围，确定目标容积坐标系下的像素范围。

如前述实施例所述的方法确定了初始容积坐标系和目标容积坐标系，控制设备分别确定第一坐标原点O和第二坐标原点O’的坐标信息、第一横轴X与第二横轴X′的之间的角度差、第一纵轴Y与第二纵轴Y′之间的角度差以及第一竖轴Z与第二竖轴Z′的之间的角度差，即确定初始容积坐标系和目标容积坐标系的角度差。另外，控制设备根据初始容积重建图像的像素范围，确定初始容积重建图像在初始容积坐标系的各个方向上的像素范围，并进一步结合初始容积坐标系和目标容积坐标系的角度差，确定初始容积重建图像在确定目标容积坐标系下的像素范围。

结合图2和图3所示的示意图具体地解释，图2和图3所示的重建容积的各个边长的尺寸分别为VolumeX，VolumeY和VolumeZ，初始容积坐标系的第一坐标原点O为重建容积(volume)的第一纵轴Y所属边长的中点，初始容积重建图像在初始容积坐标系的第一横轴X方向上的像素范围为PixelSizeX，初始容积重建图像在初始容积坐标系的第一纵轴Y方向上的像素范围为PixelSizeY，初始容积重建图像在初始容积坐标系的第一竖轴Z方向上的像素范围为PixelSizeZ。基于此，所述第一横轴定义为：ReconCoordinateX，[0：VolumeX]*PixelSizeX，所述第一纵轴定义为：ReconCoordinateY，

所述第一竖轴定义为：ReconCoordinateZ，[0：VolumeZ]*PixelSizeZ；其中，所述ReconCoordinateX表示所述初始容积坐标系的X轴，所述ReconCoordinateY表示所述初始容积重建坐标系的Y轴，所述ReconCoordinateZ表示所述初始容积重建坐标系的Z轴。

相应的，所述第二坐标原点O’为第二当前平面与第一当前平面的交线中点，所述第二横轴X′定义为：ReconCoordinateXNew，[0：VolumeX/cosβ]*PixelSizeX，所述第二纵轴Y′定义为：ReconCoordinateYNew，

所述期望重建方向Z′(即第二竖轴)定义为：ReconCoordinateZNew(z)＝ReconCoordinateYNew(y)*sinα+ReconCoordinateYNew(x)*sinβ+ReconCoordinateZ(z)/cosθ。

其中，α表示第二纵轴Y′与第一纵轴Y之间的夹角，β表示第二横轴X′与第一横轴X之间的夹角，θ表示第二竖轴Z′与第一竖轴Z之间的夹角；所述ReconCoordinateXNew表示所述目标容积坐标系的X轴(即第二横轴X′)，所述ReconCoordinateYNew表示所述目标容积坐标系的Y轴(即第二纵轴Y′)，所述ReconCoordinateZNew(z)表示所述目标容积坐标系的Z轴(即第二竖轴Z′)；[0:VolumeX/cosβ]*PixelSizeX表示目标容积坐标系的X轴(即第二横轴X′)上的像素范围，

表示为目标容积坐标系的Y轴(即第二纵轴Y′)上的像素范围，目标容积坐标系的Z轴(即第二竖轴Z′)上的像素范围为0。

S240，在目标容积坐标系下的像素范围内，根据期望重建方向对投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。

通过前述步骤确定了目标容积坐标系包括的像素范围，可以在像素范围并采用迭代重建算法、滤波反投影重建算法、反投影滤波重建算法等方式对投影数据进行重建生成目标容积重建图像。所述目标容积重建图像可以垂直于所述期望重建方向，还可以与期望重建方向呈其他角度。

可选地，在对所述投影数据进行重建之前，还包括：对所述投影数据进行预处理。其中，所述预处理包括图像分割、灰度值变换以及窗宽窗位变换中的至少一种。所述图像分割可以采用基于阈值的图像分割、区域生长等方式，用于对投影数据进行筛选，以减少容积重建的计算量；所述灰度值变换可以采用图像反转、对数变换以及伽马变换等方式，用于提高投影数据的对比度，有利于提高容积重建图像的对比度，便于用户分析重建后的图像；窗宽窗位变换可以采用增大窗宽、减少窗宽或者变换窗位中心点等方式，可以去除投影数据的噪声数据，有利于提高投影数据的重建效率。

可选地，确定了目标容积重建图像之后，控制设备还可以获取目标容积重建图像的图像渲染指令；基于所述图像渲染指令，对所述目标容积重建图像的像素点进行渲染，并将渲染后的所述目标容积重建图像进行显示。例如，将用户确定的感兴趣区内的像素点的像素值提高，以突出显示感兴趣的图像，便于用户分析图像。

本实施例提供的技术方案，通过基于所述初始容积坐标系和所述目标容积坐标系的角度差，以及所述初始容积重建图像在所述初始容积坐标系的像素范围，确定所述目标容积坐标系下的像素范围，在所述目标容积坐标系下的像素范围内，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成所述目标容积重建图像。可以准确确定目标容积坐标系下的像素范围，进一步利于生成各个方向上的分辨率较好容积重建图像。

实施例三

图5为本发明实施例三提供的一种容积重建图像生成装置的结构示意图。参见图5所示，该容积重建图像生成装置包括：投影数据获取模块310、目标容积坐标系生成模块320以及目标容积重建图像生成模块330。

其中，投影数据获取模块310，用于获取各扫描角度下的投影数据；目标容积坐标系生成模块320，用于基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系；目标容积重建图像生成模块330，用于在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。

在上述各技术方案的基础上，该装置还包括：初始容积坐标系确定模块；其中，初始容积坐标系确定模块，用于对所述投影数据进行容积重建，得到初始容积重建图像；基于所述初始容积重建图像确定所述初始容积坐标系。

在上述各技术方案的基础上，所述初始容积坐标系的第一坐标原点为初始容积重建图像所对应重建容积的第一纵轴所属边长的任一位置点；第一横轴在所述第一纵轴所属的平面内，以所述第一坐标原点为起点，且垂直于所述第一纵轴；第一竖轴以所述第一坐标原点为起点，垂直于所述第一横轴和所述第一纵轴所在平面。

在上述各技术方案的基础上，目标容积坐标系生成模块320还用于，确定所述初始容积坐标系所属的重建容积；

在所述重建容积内，基于所述期望重建方向，以垂直于所述期望重建方向确定第一当前平面；

基于所述第一纵轴和所述第一竖轴构建第二当前平面，将所述第二当前平面与所述第一当前平面的交线中点作为目标容积坐标的第二坐标原点，并将所述期望重建方向作为所述目标容积坐标系的第二竖轴；

在所述第一当前平面内，将所述第二坐标原点所属边长作为目标容积坐标系的第二纵轴，并以所述第二坐标原点为起点，将垂直于所述第二纵轴和所述第二竖轴所在平面的向量作为第二横轴。

在上述各技术方案的基础上，目标容积重建图像生成模块330还用于，基于所述初始容积坐标系和所述目标容积坐标系的角度差，以及所述初始容积重建图像在所述初始容积坐标系的像素范围，确定所述目标容积坐标系下的像素范围；

在所述目标容积坐标系下的像素范围内，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成所述目标容积重建图像。

在上述各技术方案的基础上，该装置还包括：预处理模块；其中，所述预处理模块，用于对所述投影数据进行预处理。

在上述各技术方案的基础上，该装置还包括：渲染模块；其中，所述渲染模块，用于获取目标容积重建图像的图像渲染指令；

基于所述图像渲染指令，对所述目标容积重建图像的像素点进行渲染，并将渲染后的所述目标容积重建图像进行显示。

本实施例提供的技术方案，通过获取各扫描角度下的投影数据，基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系，在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。解决了现有技术中只能在平行于探测器的方向上获得一张较好的图像，而不能获得其他方向上的信息的问题。通过设置不同的期望重建方向，达到在不同的期望重建方向进行重建，得到各个方向上的分辨率较好容积重建图像的目的，有利于用户对多个重建方向上的的容积重建图像进行有效分析，并进行目标定位的效果。

实施例四

图6为本发明实施例四提供的一种容积重建图像生成系统的结构示意图。参见图6所示，该容积重建图像生成系统包括：控制设备1和图像采集设备2。其中，所述图像采集设备2，用于对扫描对象在所述各扫描角度下进行扫描，以得到各所述扫描角度下的投影数据。图7示出了适用于实现本发明实施方式的示例性图像采集设备2的框图。图7显示的图像采集设备2仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图7所示，图像采集设备2以通用计算设备的形式表现。图像采集设备2的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

图像采集设备2典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被图像采集设备2访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存。图像采集设备2可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图7未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图7中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如容积重建图像生成装置的投影数据获取模块310、目标容积坐标系生成模块320以及目标容积重建图像生成模块330)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(例如容积重建图像生成装置的投影数据获取模块310、目标容积坐标系生成模块320以及目标容积重建图像生成模块330)程序模块46的程序/实用工具44，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块46包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块46通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

图像采集设备2也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该图像采集设备2交互的设备通信，和/或与使得该图像采集设备2能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，图像采集设备2还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与图像采集设备2的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合图像采集设备2使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种容积重建图像生成方法，包括：

获取各扫描角度下的投影数据；

基于初始容积坐标系和期望重建方向，构成目标容积坐标系；

在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种容积重建图像生成方法。

当然，本领域技术人员可以理解，处理器还可以实现本发明任意实施例所提供的一种容积重建图像生成方法的技术方案。

实施例五

本发明实施例五还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明实施例所提供的一种容积重建图像生成方法，包括：

获取各扫描角度下的投影数据；

基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系；

在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像。当然，本发明实施例所提供的一种计算机可读存储介质，其上存储的计算机程序不限于如上的方法操作，还可以执行本发明任意实施例所提供的一种容积重建图像生成方法中的相关操作。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、系统或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、系统或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在投影数据、初始容积坐标系、期望重建方向以及目标容积坐标系等，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的投影数据、初始容积坐标系、期望重建方向以及目标容积坐标系等形式。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、系统或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如”C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

值得注意的是，上述容积重建图像生成装置的实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种容积重建图像生成方法，其特征在于，包括：

获取各扫描角度下的投影数据；

基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系；

在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像；

所述初始容积坐标系的确定方法包括：

对所述投影数据进行容积重建，得到初始容积重建图像和重建容积；

基于所述初始容积重建图像确定所述初始容积坐标系，其中重建容积为三维结构模型；

所述初始容积坐标系的第一坐标原点为初始容积重建图像所对应重建容积的第一纵轴所属边长的任一位置点；第一横轴在所述第一纵轴所属的平面内，以所述第一坐标原点为起点，且垂直于所述第一纵轴；第一竖轴以所述第一坐标原点为起点，垂直于所述第一横轴和所述第一纵轴所在平面；

所述基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系，包括：

确定所述初始容积坐标系所属的重建容积；

在所述重建容积内，基于所述期望重建方向，以垂直于所述期望重建方向确定第一当前平面；

基于所述第一纵轴和所述第一竖轴构建第二当前平面，将所述第二当前平面与所述第一当前平面的交线中点作为目标容积坐标系的第二坐标原点，并将所述期望重建方向作为所述目标容积坐标系的第二竖轴；

在所述第一当前平面内，将所述第二坐标原点所属边长作为目标容积坐标系的第二纵轴，并以所述第二坐标原点为起点，将垂直于所述第二纵轴和所述第二竖轴所在平面的向量作为第二横轴。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像，包括：

基于所述初始容积坐标系和所述目标容积坐标系的角度差，以及所述初始容积重建图像在所述初始容积坐标系的像素范围，确定所述目标容积坐标系下的像素范围；

在所述目标容积坐标系下的像素范围内，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成所述目标容积重建图像。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建之前，还包括：

对所述投影数据进行预处理。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取目标容积重建图像的图像渲染指令；

基于所述图像渲染指令，对所述目标容积重建图像的像素点进行渲染，并将渲染后的所述目标容积重建图像进行显示。

5.一种容积重建图像生成装置，其特征在于，包括：

投影数据获取模块，用于获取各扫描角度下的投影数据；

目标容积坐标系生成模块，用于基于初始容积坐标系和期望重建方向，构建目标容积坐标系；

目标容积重建图像生成模块，用于在所述目标容积坐标系下，根据所述期望重建方向对所述投影数据进行重建，生成目标容积重建图像；

所述容积重建图像生成装置还包括：

初始容积坐标系确定模块，用于对所述投影数据进行容积重建，得到初始容积重建图像和重建容积；

基于所述初始容积重建图像确定所述初始容积坐标系，其中重建容积为三维结构模型；

所述初始容积坐标系的第一坐标原点为初始容积重建图像所对应重建容积的第一纵轴所属边长的任一位置点；第一横轴在所述第一纵轴所属的平面内，以所述第一坐标原点为起点，且垂直于所述第一纵轴；第一竖轴以所述第一坐标原点为起点，垂直于所述第一横轴和所述第一纵轴所在平面；

所述目标容积坐标系生成模块，还用于确定所述初始容积坐标系所属的重建容积；

在所述重建容积内，基于所述期望重建方向，以垂直于所述期望重建方向确定第一当前平面；

基于所述第一纵轴和所述第一竖轴构建第二当前平面，将所述第二当前平面与所述第一当前平面的交线中点作为目标容积坐标的第二坐标原点，并将所述期望重建方向作为所述目标容积坐标系的第二竖轴；

在所述第一当前平面内，将所述第二坐标原点所属边长作为目标容积坐标系的第二纵轴，并以所述第二坐标原点为起点，将垂直于所述第二纵轴和所述第二竖轴所在平面的向量作为第二横轴。

6.一种容积重建图像生成系统，其特征在于，包括：控制设备和图像采集设备；

其中，所述控制设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-4中任一项所述的容积重建图像生成方法；

所述图像采集设备，用于对扫描对象在所述各扫描角度下进行扫描，以得到各所述扫描角度下的投影数据。

7.一种包含计算机可执行指令的存储介质，其特征在于，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时实现如权利要求1-4中任一项所述的容积重建图像生成方法。

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