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龍圖騰網(wǎng)獲悉東南大學(xué)申請(qǐng)的專利基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像三維快速可視化與標(biāo)注方法獲國(guó)家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號(hào)為：CN115330741B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-09-09發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請(qǐng)?zhí)?專利號(hào)為：202211007629.X，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06T7/00；該發(fā)明授權(quán)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像三維快速可視化與標(biāo)注方法是由朱利豐;張宏坤;宋愛國(guó)設(shè)計(jì)研發(fā)完成，并于2022-08-22向國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請(qǐng)。

本基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像三維快速可視化與標(biāo)注方法在說明書摘要公布了：基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像三維快速可視化與標(biāo)注系統(tǒng)，本系統(tǒng)以二維醫(yī)學(xué)影像集作為輸入，將二維醫(yī)學(xué)影像轉(zhuǎn)化為三維體數(shù)據(jù)并對(duì)體數(shù)據(jù)的標(biāo)量值與梯度情況進(jìn)行分析。之后對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行體繪制并施加光照模型渲染，再將可視化結(jié)果顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備的屏幕上。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)利用測(cè)地距離實(shí)時(shí)對(duì)視點(diǎn)周圍的無關(guān)體數(shù)據(jù)進(jìn)行遮擋削弱處理。此外，通過虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備和系統(tǒng)具備的交互功能，用戶可以不受空間限制的在虛擬場(chǎng)景中自由探索，并對(duì)醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)做出需要的標(biāo)注。本系統(tǒng)允許用戶在虛擬場(chǎng)景中以符合直覺的自然交互方式，對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察和標(biāo)注；并支持用戶走進(jìn)體數(shù)據(jù)內(nèi)部，觀察完整的內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息的同時(shí)不受無關(guān)體素的遮擋和干擾。

本發(fā)明授權(quán)基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像三維快速可視化與標(biāo)注方法在權(quán)利要求書中公布了：1.基于虛擬現(xiàn)實(shí)的醫(yī)學(xué)影像三維快速可視化與標(biāo)注方法，其特征在于：該方法包括以下步驟： S1、醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化步驟，獲得二維影像數(shù)據(jù)集后，提取影像像素的標(biāo)量值，根據(jù)像素的圖像坐標(biāo)以及二維圖像的排序，將影像數(shù)據(jù)集中的像素轉(zhuǎn)化為三維標(biāo)量體數(shù)據(jù)； 影像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化過程如下: 首先根據(jù)醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)格式，提取醫(yī)學(xué)影像的相關(guān)信息，其中包括：像素?cái)?shù)據(jù)，像素值數(shù)據(jù)類型，像素尺寸，圖像尺寸，縮放比例信息；根據(jù)醫(yī)學(xué)影像信息，將像素?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為存儲(chǔ)像素標(biāo)量值的三維數(shù)組；再根據(jù)醫(yī)學(xué)影像尺寸信息，將三維數(shù)組渲染成符合影像比例的單通道三維紋理，其中紋理的單通道像素值為經(jīng)過線性縮放的影像標(biāo)量； S2、體數(shù)據(jù)分析步驟，輸入S1步驟得到的三維標(biāo)量體數(shù)據(jù)，計(jì)算三維標(biāo)量體數(shù)據(jù)的三維標(biāo)量值梯度數(shù)據(jù)，體數(shù)據(jù)中的標(biāo)量值范圍，標(biāo)量值分布情況，標(biāo)量值梯度分布情況；進(jìn)而得出標(biāo)量值分布峰值，標(biāo)量值梯度分布峰值，標(biāo)量值分布突變位置，標(biāo)量值梯度分布突變位置； 三維標(biāo)量體數(shù)據(jù)梯度計(jì)算采用數(shù)值差分方法,對(duì)于體數(shù)據(jù)中任意一點(diǎn)該點(diǎn)標(biāo)量值為fxi，yi，zi，其梯度計(jì)算采用相鄰點(diǎn)標(biāo)量值差分的形式，計(jì)算如下： S3、數(shù)據(jù)體繪制步驟，輸入S1步驟的體數(shù)據(jù)以及S2步驟的標(biāo)量值梯度數(shù)據(jù)和體數(shù)據(jù)分析結(jié)果；根據(jù)設(shè)定的傳遞函數(shù)，使用光線投射體繪制方法對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化渲染；根據(jù)標(biāo)量值梯度數(shù)據(jù)，對(duì)體數(shù)據(jù)中梯度高于閾值的部分進(jìn)行額外的Blinn-Phong渲染； 步驟S3中包括如下子步驟： S301、傳遞函數(shù)設(shè)置子步驟，該步驟設(shè)定了用于體繪制的標(biāo)量值-不透明度傳遞函數(shù)和標(biāo)量值-顏色傳遞函數(shù)，兩傳遞函數(shù)分別規(guī)定了體數(shù)據(jù)中體素的標(biāo)量值對(duì)應(yīng)的不透明度值和顏色值； S302、傳遞函數(shù)渲染子步驟，該步驟分別將不透明度傳遞函數(shù)與顏色傳遞函數(shù)渲染在兩個(gè)二維紋理上；不透明度傳遞函數(shù)為單通道紋理，顏色傳遞函數(shù)為RGB三通道紋理； S303、光線投射體繪制子步驟，該步驟使用光線投射法對(duì)S1步驟得到的體數(shù)據(jù)三維紋理進(jìn)行采樣，并根據(jù)S302子步驟得到的傳遞函數(shù)紋理確定采樣體素對(duì)應(yīng)的顏色與不透明度值；之后對(duì)顏色與不透明度值進(jìn)行積分混合實(shí)現(xiàn)三維可視化； S304、Blinn-Phong渲染子步驟，該子步驟在S303子步驟采樣體素并確定對(duì)應(yīng)的顏色值后，將梯度值大于設(shè)定閾值的采樣點(diǎn)進(jìn)行Blinn-Phong渲染，得到的新顏色值替換該采樣點(diǎn)的原有顏色值； S4、實(shí)時(shí)自適應(yīng)遮擋削弱步驟，根據(jù)頭戴式虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備輸入的相機(jī)位置，逐幀實(shí)時(shí)計(jì)算S1步驟得到的三維標(biāo)量體數(shù)據(jù)各體素到視點(diǎn)的測(cè)地距離；根據(jù)三維測(cè)地距離場(chǎng)劃定遮擋削弱范圍，并計(jì)算得到三維體素不透明度值削弱場(chǎng)；根據(jù)不透明度值削弱場(chǎng)對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行遮擋削弱處理；此外進(jìn)一步增強(qiáng)表面不透明度；之后更新體繪制渲染結(jié)果； S4步驟包含如下子步驟： S401、測(cè)地距離場(chǎng)生成子步驟，該子步驟逐幀實(shí)時(shí)計(jì)算了體數(shù)據(jù)中各體素到視點(diǎn)的測(cè)地距離，并形成三維測(cè)地距離場(chǎng)； S401子步驟中體素與視點(diǎn)間測(cè)地距離計(jì)算如下： 其中，為所求體素位置，為視點(diǎn)位置，Γ代表與之間的一條路徑，代表與之間所有路徑的集合，lΓ為路徑的長(zhǎng)度，為路徑上微元s沿路徑方向的梯度，γ為設(shè)置的梯度權(quán)重系數(shù)；梯度權(quán)重系數(shù)γ通過人為設(shè)置，初始化采用梯度權(quán)重與空間距離等權(quán)重的方式自動(dòng)設(shè)置；測(cè)地距離場(chǎng)的數(shù)值計(jì)算方法采用兩次掃描法計(jì)算；測(cè)地距離場(chǎng)的采樣分辨率為體數(shù)據(jù)分辨率的18，計(jì)算得到的測(cè)地距離場(chǎng)在GPU中進(jìn)行上采樣； S402、遮擋削弱系數(shù)場(chǎng)生成子步驟，該子步驟根據(jù)三維測(cè)地距離場(chǎng)劃定遮擋削弱范圍，并計(jì)算得到范圍內(nèi)體素的遮擋削弱系數(shù)；之后對(duì)范圍內(nèi)體素進(jìn)行遮擋削弱處理； S402子步驟中的遮擋削弱范圍由人工設(shè)置的閾值dT確定，測(cè)地距離d小于閾值的體素被劃入遮擋削弱范圍；遮擋削弱系數(shù)計(jì)算如下： 遮擋削弱處理通過對(duì)范圍內(nèi)體素不透明度值削弱實(shí)現(xiàn)，計(jì)算如下： 其中為處理后的不透明度值； S403、表面增強(qiáng)子步驟，該子步驟對(duì)體數(shù)據(jù)中梯度高于閾值的體素進(jìn)行不透明度值增強(qiáng)； S403子步驟提高梯度高于閾值的體素的不透明度值，閾值與S304子步驟的梯度閾值相同；對(duì)不透明度值的增強(qiáng)計(jì)算如下： 其中，為增強(qiáng)后的不透明度值；a為增強(qiáng)系數(shù)，其值小于1，可人工設(shè)定； S5、虛擬現(xiàn)實(shí)交互步驟，根據(jù)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備輸入的交互指令，實(shí)施相應(yīng)的交互功能；其中包括：遮擋削弱調(diào)整功能，視點(diǎn)移動(dòng)以及相機(jī)調(diào)整功能，醫(yī)學(xué)體數(shù)據(jù)標(biāo)注功能；交互功能對(duì)體數(shù)據(jù)和渲染做出調(diào)整后，將更新的渲染圖像顯示在虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)備屏幕上。

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