C#开发PACS医学影像三维重建(一):使用VTK重建3D影像

2020-09-21

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:https://www.kitware.eu/product/activiz

 

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

 

C#开发PACS、RIS医学影像处理系统

目录整理:

(一)PACS客户端:

C#开发PACS医学影像处理系统(一):开发背景和功能预览

C#开发PACS医学影像处理系统(二):界面布局之菜单栏

C#开发PACS医学影像处理系统(三):界面布局之工具栏

C#开发PACS医学影像处理系统(四):界面布局之状态栏

C#开发PACS医学影像处理系统(五):查询病人信息列表

C#开发PACS医学影像处理系统(六):加载Dicom影像

C#开发PACS医学影像处理系统(七):读取影像Dicom信息

C#开发PACS医学影像处理系统(八):单元格变换

C#开发PACS医学影像处理系统(九):序列控件与拖拽

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

C#开发PACS医学影像处理系统(十八):Dicom使用LUT色彩增强和反色

C#开发PACS医学影像处理系统(十九):Dicom影像放大镜

 

(二)PACS三维:MRP、MIP、VR

C#开发PACS医学影像三维重建(一):使用VTK重建3D影像

 

(三)PACS网页端:开发Web版本的PACS

C#开发Web端PACS(一):基于PACS客户端思想重写Web端

 

(四)PACS移动端:开发基于HTML5移动端版本的PACS

C#开发移动端PACS(一):使用HTML5和CSS3开发PACS手机端页面

C#开发移动端PACS(二):使用 .Net MVC 开发手机端PACS服务端

 

(五)PACS服务端:

C#开发PACS医学影像处理系统服务端(一):医疗设备的连接与收图

C#开发PACS医学影像处理系统服务端(二):高并发架构

 

(六)PACS与RIS系统的通信与集成

在RIS系统中调起PACS并打开Dicom影像

 

(七)云PACS与远程会诊

C#开发PACS医学影像处理系统之云PACS(区域PACS)(一):架构概述

C#开发PACS医学影像处理系统之云PACS(区域PACS)(二):远程会诊与双向转诊

 

(八)科幻级视频特效:使用Adobe After Effects 制作PACS影像处理系统宣传视频

 

 

 

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近10年开发经验,主攻C#、ASP MVC,HTML5,

B/S C/S 皆可,目前研究医疗领域医学影像相关技术,

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