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C#开发PACS医学影像三维重建(一):使用VTK重建3D影像
VTK是一个开源的免费软件系统,主要用于三维计算机图形学、图像处理和可视化。Vtk是在面向对象原理的基础上设计和实现的,它的内核是用C++构建的。//血管CT值为200-300左右。因为使用C#语言开发,而VTK是C++的,所以推荐使用VTK的.Net开发库:ActiViz。//建立算法对象,从CT切片数据中提取出皮肤。最大密度投影(MIP)表面阴影遮盖(SSD)多层面重建(MPR)容积漫游技术(
VTK简介:
VTK是一个开源的免费软件系统,主要用于三维计算机图形学、图像处理和可视化。Vtk是在面向对象原理的基础上设计和实现的,它的内核是用C++构建的。
因为使用C#语言开发,而VTK是C++的,所以推荐使用VTK的.Net开发库:ActiViz。
本系列文章主要以技术和代码讲解为主,ActiViz的安装和环境配置可以参考:
ActiViz(VTK的C#库)学习使用心得之二:Activiz.NET的下载和安装
官网资料:ActiViz - 3D Visualization Library for .Net C# and Unity | Kitware
三维重建技术介绍:
对于一些复杂的图像,医生希望用三维重建来观察病灶点来辅助诊断,一般在医学领域内的三维重建类型分为以下六种:
多层面重建(MPR)
最大密度投影(MIP)
表面阴影遮盖(SSD)
容积漫游技术(VR)
曲面重建(CPR)
虚拟内镜技术(VE)
本系列教程最终效果(实际效果受显卡能力决定):
当我们下载并安装好ActiViz之后,准备好要三维重建的Dcm文件,在VS2017中新建一个桌面应用程序项目:
引用相关的动态库:
在Form1的Load事件中:
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
//创建数据读取对象
vtkDICOMImageReader reader = new vtkDICOMImageReader();
//小端字节
reader.SetDataByteOrderToLittleEndian();
//设置切片数据路径
reader.SetDirectoryName(@"C:\Users\Administrator\Desktop\vtk\801");
vtkImageShrink3D shrink = new vtkImageShrink3D();
shrink.SetShrinkFactors(4, 4, 1);
shrink.AveragingOn();
shrink.SetInput((vtkDataObject)(reader.GetOutput()));
//提取等值面
vtkMarchingCubes skinExtractor = new vtkMarchingCubes();
//建立算法对象,从CT切片数据中提取出皮肤
skinExtractor.SetValue(0, 50); //提取出CT值为50的组织
skinExtractor.SetInputConnection(shrink.GetOutputPort());
vtkDecimatePro deci = new vtkDecimatePro();
deci.SetTargetReduction(0.3);
deci.SetInputConnection(skinExtractor.GetOutputPort());
vtkSmoothPolyDataFilter smooth = new vtkSmoothPolyDataFilter(); //光滑图像
smooth.SetInputConnection(deci.GetOutputPort());
smooth.SetNumberOfIterations(200);
vtkPolyDataNormals skinNormals = new vtkPolyDataNormals(); //法线
skinNormals.SetInputConnection(smooth.GetOutputPort());
skinNormals.SetFeatureAngle(60.0);
vtkStripper stripper = new vtkStripper();
stripper.SetInputConnection(skinNormals.GetOutputPort());
vtkDataSetMapper skinMapper = new vtkDataSetMapper();
skinMapper.SetInput(stripper.GetOutput());
skinMapper.ScalarVisibilityOff();
//设置相机
vtkCamera aCamera = new vtkCamera();
aCamera.SetViewUp(0, 0, -1);
aCamera.SetPosition(0, 1, 0);
aCamera.SetFocalPoint(0, 0, 0);
aCamera.ComputeViewPlaneNormal();
//设置Actor
vtkActor coneActor = new vtkActor();
coneActor.SetMapper(skinMapper);
coneActor.GetProperty().SetAmbient(0.5);
coneActor.GetProperty().SetDiffuse(1);
coneActor.GetProperty().SetSpecular(0.6);
//显示类
vtkRenderer renderer = renderWindowControl1.RenderWindow.GetRenderers().GetFirstRenderer();
renderer.AddActor(coneActor);//添加coneActor对象
//renderer.AddActor2D(new vtkProp());//添加textActor对象
renderer.SetBackground(0, 0, 0);
renderer.SetActiveCamera(aCamera);//添加相机
renderer.ResetCamera();
vtkRenderWindow renWin = renderWindowControl1.RenderWindow;//设置绘图窗口renWin->AddRenderer(renderer);//装载绘图类
vtkWin32RenderWindowInteractor iren = new vtkWin32RenderWindowInteractor();
iren.SetRenderWindow(renWin);//装载绘图窗口
}
这里我用的是头颅的CT影像切片,运行后就得到了一个未上色的三维模型:
修改上面的代码,尝试提取脑部血管模型:
//建立算法对象,从CT切片数据中提取出皮肤 skinExtractor.SetValue(0, 250); //血管CT值为200-300左右
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C#开发PACS医学影像处理系统(十):Dicom影像下载策略与算法
C#开发PACS医学影像处理系统(十一):Dicom影像挂片协议
C#开发PACS医学影像处理系统(十二):绘图处理之图形标记
C#开发PACS医学影像处理系统(十三):绘图处理之病灶测量
C#开发PACS医学影像处理系统(十四):处理Dicom影像窗宽窗位
C#开发PACS医学影像处理系统(十五):Dicom影像交叉定位线算法
C#开发PACS医学影像处理系统(十六):2D处理之影像平移和缩放
C#开发PACS医学影像处理系统(十七):2D处理之影像旋转和翻转
医学影像三维篇
C#开发PACS医学影像三维重建(一):使用VTK重建3D影像
C#开发PACS医学影像三维重建(二):使用VTK进行体绘制
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C#开发PACS医学影像三维重建(六):三维光源与阴影效果
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C#开发PACS医学影像三维重建(八):VR体绘制
C#开发PACS医学影像三维重建(九):MPR三视图切面重建
C#开发PACS医学影像三维重建(十):MIP最小密度投影
C#开发PACS医学影像三维重建(十一):CPR曲面重建
C#开发PACS医学影像三维重建(十二):VE虚拟内镜技术
熟手进阶篇
C#处理医学影像(一):基于Hessian矩阵的血管肺纹理骨骼增强对比
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