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如何利用体测绘技术对新冠肺炎CT数据进行可视化

本文将带领读者利用科学可视化软件对新冠肺炎 CT 数据进行体测绘可视化,并带领读者了解可视化背的技术。

作者:汪昊 原创来源:51CTO|2020-07-27 07:00

【51CTO.com原创稿件】新冠肺炎自发现以来对人们的生产生活造成了极大的影响,并且对世界各国的经济生活都造成了不小的冲击。在我国政府和人民的协作奋战下,中国的新冠肺炎得到了有效的控制。然而在世界上的其他国家比如美国,新冠肺炎却有愈演愈烈,失去控制的形式。本文将带领读者利用科学可视化软件对新冠肺炎 CT 数据进行体测绘可视化,并带领读者了解可视化背的技术。

首先,我们访问网站 http://covidctscans.org/ 。这个网站提供了若干国外的新冠肺炎患者的 CT 扫描数据,点击下图中红框中的图标下载原始的 CT 数据(DICOM 格式)。

体测1

新冠肺炎患者的原始 CT 扫描数据是一张一张的图片,我们现在想办法用 3D 的形式把它显示出来。访问 http://www.radiantviewer.com 下载 Radiant DICOM Viewer。在 Windows 操作系统进行安装后,点击打开文件按钮,选择下载的新冠肺炎 CT 数据文件夹,得到界面如下:

点击 3D Volume Rendering 图标,得到下面的界面:

我们可以清晰的看到患者的衣服和肺部组织结构,注意现在我们看到的是 3D 的医学成像。我们可以通过适当的调整色彩,并且旋转从多个角度观察患者的肺部数据:

由于 Radiant DICOM Viewer 是免费软件,因此功能有限,在色彩的选择上只有系统默认色彩而没有其他选择余地。如果我们需要更好的可视化效果,需要自己编程来实现相关功能,而不是简单的利用免费软件。这里我们就不得不提到体测绘技术 (Volume Rendering)。

体测绘技术(Volume Rendering)是一种可视化 3D 网格数据的技术。体测绘技术将 3D 的网格数据展示在 2D 的屏幕上,同时将连续的数据转化为离散的数据。最后体测绘需要将网格数据转化为颜色和透明度。将网格数据转化为颜色和透明度的函数叫做 Transfer Function。在具体的可视化过程中涉及了分类和光线追踪等技术。具体的技术细节可以参考美国俄亥俄州立大学的课件:

http://web.cse.ohio-state.edu/~shen.94/788/Au02/VR.ppt

在利用体测绘技术进行可视化的过程中,在不涉及复杂的可视化场景的情况下,可以利用现有的算法库进行编程。比如利用 VTK 可以非常方便的实现等值面提取和体测绘等可视化功能。而特别专业的科学可视化需要配备专门的技术人员进行项目开发,甚至国外有些公司就是专门从事科学可视化技术和产品研发的。

作者:汪昊

简介:汪昊,算法总监,Funplus 前人工智能实验室负责人,恒昌利通前大数据部负责人,美国犹他大学硕士,在百度,新浪,网易,豆瓣等公司有多年的研发和技术管理经验,擅长机器学习,大数据,推荐系统,社交网络分析等技术。在 TVCG 和 ASONAM 等国际会议和期刊发表论文 10 篇。本科毕业论文获国际会议 IEEE SMI 2008 最佳论文奖。

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【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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