医学图像可视化分析报告.ppt

考虑光线穿过三个透明度均为0.5的、颜色分别为红、绿、兰的多边形平面，如果红色多边形在前，背景为黑色，得到的RGBA色为（0.4，0.2，0.1，0.875）。 α值的合成 7.3.2 纹理映射 纹理映射（Texture Mapping）是无需对细节建模而给图像添加细节的一种技术。纹理映射可以看作是将一幅图像粘贴到一个物体表面的技术。使用纹理映射需要两种信息：纹理映射图及纹理坐标。纹理影射图是我们要粘贴的图像，纹理坐标规定图像粘贴的位置。更一般地说，纹理映射是在对物体绘制时对其颜色、强度与/或透明度的查表技术。纹理图及坐标大多数情况下是二维的，但三维纹理图及坐标正变得普遍起来。 7.3.3 体绘制 体积绘制技术有两种：最大强度投影法（Maximum Intensity Projection，MIP）及三维体绘制技术（3D Rendering Technique） 。 MIP 是沿观察者视线方向，选择每条与数据体积相交直线上全部象素中的最大强度值作为图象投影平面强度值。 该方法适于做CT 或MR 血管造影图象。 缺点是图象象素的强度失去三维空间信息。由于所有投影象素都是选取最大强度值，因而整个图象的平均背景强度随之加大，这在很多情况下（例如肾或肝中血管）会影响对一些结构的观察效果。有时，高强度的象素（例如CT图象中的骨结构或钙化点）会对使用造影剂的血管图象产生伪迹。 用光线投射技术生成的最大强度投影神经元图像 最大强度投影或MIP是可视化体积数据最常用方法之一。该技术具有较好的抗噪声特性，能够产生对处理数据直观了解的图像。这种方法的缺点是不可能从一幅静止图像看出沿光线什么地方得到的最大值。例如图中所示的神经元图像，很难从这幅静止图像完全了解神经元的结构，因为我们不能确定该神经元的某些分支是在其他分支的前面还是后面。 与MIP不同，体绘制技术是对每条视线上每个像素强度计算加权和，将结果作为投影像素的灰度值。 下图以一个具体例子说明体绘制技术的成像原理。图中中间部位带有数值的小方块表示视线通路上的各像素强度值。图上部是该直线上像素强度的直方图及阻光度曲线。强度值低于5的阻光度为0%，强度值大于9的设为100%。一些中间值6, 7和 8 的阻光度分别设为25%, 50%和 75%，图的下部是计算加权和的公式与几个计算步骤。体绘制图像的显示结果由像素强度与设定的阻光度（权重）两者共同决定。 肺动脉的MIP与体绘制图像比较。 左图：MIP图像，右图：体绘制图像 MIP实际包括了所有的血管，但不够清晰，不能看出单个结构及相互之间的空间位置关系。体绘制的图像则清楚的多。 7.3.4 按图像顺序体绘制 图像顺序绘制又常称做光线投射或光线跟踪。 基本思想是，发出一条光线通过像素进到场景中，然后用某一特定的为计算像素值的函数计算沿光线所遇到的数据。确定图像平面中每个像素值。 光线投射过程如图所示。此例使用一个标准正投影栅格投影。所有光线互相平行，并与视平面垂直。沿每条光线的数据值是按一个光线函数处理的，并将其转换为灰级像素值。 按图像顺序体绘制 几种基本光线函数类型。下图表示光线通过8位灰度体积数据时数据值剖面，灰度数据值范围为0-255。 剖面的X轴表示到视平面的距离，Y轴代表数据值。 光线投射剖面 右图显示的是使用四个不同简单光线函数转化为灰级值的显示结果。 前两个光线函数，最大值及平均值，是对标量值本身的基本操作。 第三个光线函数计算沿光线首次遇到等于标量值为30处的距离， 第四个函数使用α合成技术，将沿光线的值看作按单位距离累积的阻光度样本值。 四种不同光线函数绘制的结果 由于体积用3D结构点数据集表示的，标量值又是在规则栅格点上定义的。 因此光线穿越体积就有不同的计算方法。例如，在光线通路上按均匀间隔采样。 这会遇到许多非格点（任意位置）的数据如何确定的问题。一般是用插值的方法。 另一种方法是不通过采样计算沿光线通路的数据，对经过体积时所遇到的每个体素（或最近临的体素）计算。 体绘制的两种基本光线穿越方法 离散光线分类 三种不同步长的光线投射法得到的图像 7.3.5 按对象顺序体绘制 按对象顺序体绘制方法是对体数据集逐层、逐行、逐个地计算每一个数据点对图像平面中像素的贡献，并加以合成，形成最后的图像。 使用α合成法时，体数据可以按照距图像平面由前到后的顺序投影，也可以按照由后向前的顺序投影。 若用图形硬件进行合成，从后向前顺序为好，因为无须帧缓冲器中的α位平面就可以完成α混合。 如果使用软件合成法，从前向后顺序更普遍，因为部分图像结果更具视觉意义。在一个像素