一种三维图像的裁剪方法

【技术领域】

[0001] 本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种三维图像的裁剪方法。

【背景技术】

[0002] 无论是为了获得对象的完美三维(3D)图像，还是需要在对象的3D图像上模拟对 该对象的操作，都需要对3D图像进行裁剪。

[0003] 以医疗场景为例，复杂精准的外科手术越来越离不开3D医学影像分析及计算机 辅助手术系统。3D医学影像分析系统中很难一次生成完美的3D影像，往往需要从3D影像 上对其进行裁剪，以形成完美的3D影像。在计算机辅助手术系统中，如果需要直接在3D影 像上进行手术规划和手术模拟，同样需要对3D影像进行裁剪。

[0004] 因此，如何实现对3D图像的裁剪，是目前需要解决的问题。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的是提供一种三维图像的裁剪方法，以实现对3D图像的裁剪。

[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

[0007] -种三维图像的裁剪方法，包括：

[0008] 根据对象的面素进行图像面绘制，得到所述对象在屏幕二维坐标系下的三维显示 图像，获取所述对象的每个体素在所述屏幕二维坐标系下对应的二维坐标；或者，根据对象 的体素进行图像体绘制，得到所述对象在屏幕二维坐标系下的三维显示图像和所述对象的 每个所述体素在所述屏幕二维坐标系下对应的二维坐标；

[0009] 确定所述三维显示图像上的待裁剪区域；

[0010] 舍弃位于所述待裁剪区域内的三维显示图像像素点所在二维坐标对应的所述体 素，及其对应的面素；

[0011] 根据保留下来的面素重新进行图像面绘制或根据保留下来的体素重新进行图像 体绘制。

[0012] 本发明实施例提供的方法，实现了对三维图像进行裁剪。并且，由于获取了对象的 每个体素在屏幕二维坐标系下对应的二维坐标，因此可以根据上述得到的体素与二维坐标 的对应关系舍弃位于待裁剪区域内的三维显示图像像素点所在二维坐标对应的体素及其 对应的面素。由于在二维坐标系下比较像素点位置关系，其运算量较小，从而提高了裁剪速 度，实现实时快速的三维图像裁剪。

【附图说明】

[0013] 图1为本发明实施例提供的一种方法流程图；

[0014] 图2为本发明实施例提供的进行图像绘制的方法流程图；

[0015] 图3为本发明实施例提供的对体素进行投影变换的方法流程图；

[0016] 图4为本发明实施例提供的三维显示图像像素点是否在闭合曲线内的判断方法 流程图；

[0017] 图5为本发明实施例提供的另一种方法流程图。

【具体实施方式】

[0018] 在对本发明实施例进行详细说明之前，首先对本发明实施例中涉及到的部分名词 进行解释说明。

[0019] 对象，是指三维图像所显示的三维物体。以医学领域为例，是指某个组织器官，例 如肝脏，心脏等等。

[0020] 世界坐标系，在三维物体所在空间定义的坐标系，是一个三维坐标系。假设针对某 对象，有N张切片图像组成图像序列，本发明实施例中，定义第一张切片图像的左上角为世 界坐标系的坐标原点，切片图像的行方向为世界坐标系的X轴正方向，切片图像的列方向 为世界坐标系的y轴正方向，图像序列的方向为z轴正方向，长度单位为1个像素点。本发 明实施例中，世界坐标系中的坐标与三维显示图像的坐标系中的坐标--对应。

[0021] 屏幕二维坐标系，定义屏幕显示区域的左上角为屏幕二维坐标系的原点，屏幕显 示区域的行方向为屏幕二维坐标系的X轴正方向，屏幕显示区域的列方向为屏幕二维坐标 系的y轴正方向，长度单位为1个像素点。

[0022] 体素，一种三维图像数据，可以从对象的图像序列中获得。

[0023] 面素，另一种三维图像数据，可以从对象的图像序列中获得，在世界坐标系下的相 同坐标处的体素和面素之间具有对应关系。

[0024] 三维显示图像，在屏幕上显示的三维效果的图像。

[0025] 图1所示为本发明实施例提供的三维图像的裁剪方法，其具体实现方式包括如下 操作：

[0026] 步骤100、根据对象的面素进行图像面绘制，得到所述对象在屏幕二维坐标系下的 三维显示图像，获取所述对象的每个体素在所述屏幕二维坐标系下对应的二维坐标；或者， 根据对象的体素进行图像体绘制，得到所述对象在屏幕二维坐标系下的三维显示图像和所 述对象的每个所述体素在所述屏幕二维坐标系下对应的二维坐标。

[0027] 进行图像体绘制或面绘制即将对象以三维形式显示在屏幕上。

[0028] 另外，本发明实施例也不限定绘制过程所采用的投影变换方式，既可以采用平行 投影，也可以采用透视投影。

[0029] 步骤110、确定上述三维显示图像上的待裁剪区域。

[0030] 步骤120、舍弃位于该待裁剪区域内的三维显示图像像素点所在二维坐标对应的 体素，以及这些体素对应的面素。

[0031] 步骤130、根据保留下来的面素重新进行图像面绘制或根据保留下来的体素重新 进行图像体绘制。

[0032] 该步骤即在屏幕上显示三维图像裁剪后的对象。

[0033] 本发明实施例提供的方法，实现了对三维图像进行裁剪。并且，由于获取了对象的 每个体素在屏幕二维坐标系下对应的二维坐标，因此可以根据上述得到的体素与二维坐标 的对应关系舍弃位于待裁剪区域内的三维显示图像像素点所在二维坐标对应的体素及其 对应的面素。由于在二维坐标系下比较像素点位置关系，其运算量较小，从而提高了裁减速 度，实现实时快速的三维图像裁剪。另外，由于在屏幕二维坐标系下比较位置关系，进而根 据对象的每个体素在屏幕二维坐标系下对应的二维坐标舍弃相应的体素和面素，可见不需 要构建待裁剪区域对应的三维区域，并在三维坐标系下直接对三维图像数据与三维区域进 行位置判断。其中，上述三维区域需要沿着体绘制或面绘制的投影方向的反方向进行构建， 受限于系统运算能力，在进行体绘制或面绘制时只能采用平行投影。由于本发明实施例提 供的方案不需要构建待裁剪区域对应的三维区域，也就不需要限定进行体绘制或面绘制的 投影方式，既可以采用平行投影，也可以采用透视投影。因此可以根据实际需要选择合适的 投影方式，另外，如果采用透视投影，还能够模拟人眼"近大远小"的视觉特征，带来更好的 用户体验。

[0034] 下面分别对本发明实施例的各个步骤进行详细说明。

[0035] 步骤100的具体实现方式：

[0036] 根据对象的面素进行图像面绘制或者根据对象的体素进行图像体绘制的具体实 现方式有多种，本发明对此不作限定。仅以图2所示的流程为例进行举例说明，如图2所示， 步骤100具体包括如下操作：

[0037] 步骤200、构建世界坐标系；

[0038] 步骤210、将三维图像数据(体素或面素)进行模型变换，并记录所使用的模型变 换矩阵。

[0039] 具体的，是进行旋转、平移和缩放，类似于三维物体放在场景中的适当位置。

[0040] 步骤220、将经过模型变换后的三维图像数据进行投影变换，并记录所使用的投影 变换矩阵。

[0041] 该步骤中，既可以进行平行投影，也可以进行透视投影。

[0042] 步骤230、将经过模型变换和投影变换后得到的数据显示于屏幕窗口的指定区域， 并记录视口变换矩阵。

[0043] 应当指出的是，上述处理过程既适用于体绘制，也适用于面绘制。

[0044] 其中，如果是体绘制，则根据体素依次进行模型变换，投影变换和视口变换；如果 是面绘制，则根据面素依次进行模型变换，投影变换和视口变换。

[0045] 上述步骤200~步骤230可以但不仅限于在现有的图像绘制平台(例如OpenGl 平台)上实现。

[0046] 如果进行面绘制，相