一種優(yōu)化的醫(yī)學(xué)影像多平面重建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種優(yōu)化的醫(yī)學(xué)影像多平面重建方法，所述方法其特征在于：在多平面重建之前，通過內(nèi)存映射的方式，預(yù)先分配一個(gè)內(nèi)存區(qū)域（地址空間）給多平面重建專用；將需要重建的圖像緩存到文件中，在重建的過程中，對序列圖像的讀取過程中，利用多線程預(yù)先緩存的方式，在重建體數(shù)據(jù)構(gòu)造之前，利用預(yù)讀線程，從網(wǎng)絡(luò)上將需要重建的序列圖像預(yù)讀到緩存，此過程與重建主線程同步進(jìn)行；在重建計(jì)算的時(shí)候，對整個(gè)序列圖像進(jìn)行分段，利用多線程分段計(jì)算。采用本發(fā)明的技術(shù)方案，能夠減少醫(yī)學(xué)圖像處理程序的執(zhí)行時(shí)間，提高程序運(yùn)行效率，達(dá)到優(yōu)化醫(yī)學(xué)影像讀取的目的。
【專利說明】
一種優(yōu)化的醫(yī)學(xué)影像多平面重建方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)影像通信與傳輸技術(shù)，尤其涉及一種優(yōu)化的醫(yī)學(xué)影像多平面重建方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多平面重建(MPR，multi_planner reformat1n)是將掃描范圍內(nèi)所有的軸位圖像疊加起來再對某些標(biāo)線標(biāo)定的重組線所像加起來再對某標(biāo)線標(biāo)定的線所指定的組織進(jìn)行冠狀、矢狀位、任意角度斜位圖像重組。能任意產(chǎn)生新的斷層圖像，而無需重復(fù)掃描。
[0003]現(xiàn)有的醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的多平面重建技術(shù)中，以整個(gè)序列圖像的數(shù)據(jù)作為原始數(shù)據(jù)，通常需要將整個(gè)序列圖像加載到內(nèi)存中。當(dāng)需要重建的序列圖像很大的時(shí)候，同時(shí)也需要申請很大的連續(xù)的內(nèi)存空間。而在通常的運(yùn)用過程中，雖然系統(tǒng)整體的內(nèi)存充足，卻因?yàn)槭褂弥薪?jīng)常會產(chǎn)生內(nèi)存碎片，而使得地址空間不連續(xù)，不能分配大的連續(xù)的內(nèi)存空間，而導(dǎo)致分配失敗。
[0004]MPR重建之前，需要對序列圖像進(jìn)行讀取，當(dāng)序列圖像數(shù)量很大的時(shí)候，讀取的時(shí)間通常會很長，尤其是當(dāng)獲取圖像的來源是遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的時(shí)候。隨著影像設(shè)備的發(fā)展，檢查圖像的數(shù)量越來越多，一個(gè)CT檢查都在1000張以上，醫(yī)生從影像中心調(diào)閱圖像，通常需要幾分鐘時(shí)間，嚴(yán)重影響了診斷的效率。同時(shí)，MPR重建的過程中，需要對數(shù)據(jù)體進(jìn)行大量的運(yùn)算。由此，決定了通過普通的數(shù)據(jù)讀寫與重建，會導(dǎo)致重建的時(shí)間會非常長，效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種優(yōu)化的醫(yī)學(xué)影像多平面重建方法，其特征在于:
I)在MPR重建之前，通過內(nèi)存映射的方式，預(yù)先分配一個(gè)內(nèi)存區(qū)域(地址空間)給MPR重建專用，內(nèi)存映射文件的地址空間大小，可智能調(diào)整。
[0006]2)將查看的圖像緩存到文件中，通過直接讀取文件數(shù)據(jù)的方式，獲取已經(jīng)緩存到文件中的圖像。
[0007]3)在重建的過程中，對序列圖像的讀取過程中，利用多線程預(yù)先緩存的方式，在重建體數(shù)據(jù)構(gòu)造之前，利用預(yù)讀線程，從網(wǎng)絡(luò)上將需要重建的序列圖像預(yù)讀到緩存，此過程與重建主線程同步進(jìn)行。
[0008]4)在重建計(jì)算的時(shí)候，對整個(gè)序列圖像進(jìn)行分段，利用多線程分段計(jì)算，每一個(gè)線程重建生成圖像的一部分，然后再拼接成完整圖像。
[0009]所述多線程預(yù)先緩存的方式為將源圖像分解，分成可以獨(dú)立處理的至少2個(gè)小圖像塊，達(dá)到把原圖像的處理劃分成一個(gè)子任務(wù)的集合。
[0010]所述預(yù)讀線程使用C語言或者開放式多處理(Open Mult1-Processing,OpenMP)語言中的多線程編程技術(shù)創(chuàng)建線程。
[0011]本發(fā)明的創(chuàng)新之處在于: 1、增加了內(nèi)存映射的步驟。本發(fā)明在MPR重建之前，通過內(nèi)存映射的方式，預(yù)先分配一個(gè)大的內(nèi)存區(qū)域(地址空間)給MPR重建專用。從而規(guī)避因?yàn)轭l繁的內(nèi)存分配與釋放帶來的碎片導(dǎo)致地址空間不足的問題。
2、為了提高系統(tǒng)的速度，增加緩存的環(huán)節(jié)，將需要重建的圖像緩存到文件中，通過直接讀取文件數(shù)據(jù)的方式，獲取已經(jīng)緩存到文件中的圖像，從而減少重建的大量運(yùn)算，提高效率。
[0012]3、采用多線程緩存圖像數(shù)據(jù)。本發(fā)明采用多線程的方式，在重建的過程中，對序列圖像的讀取過程中，利用多線程預(yù)先緩存的方式，在重建體數(shù)據(jù)構(gòu)造之前，利用預(yù)讀線程，從網(wǎng)絡(luò)上將需要重建的序列圖像預(yù)讀到緩存，此過程與重建主線程同步進(jìn)行，可提高CPU利用率，提升速度。
[0013]4、在重建計(jì)算的時(shí)候，對整個(gè)序列圖像進(jìn)行分段，利用多線程分段計(jì)算，每一個(gè)線程重建生成圖像的一部分，然后再拼接成完整圖像。這樣在多核的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行可提高系統(tǒng)的利用率，提升效率。
[0014]本發(fā)明在多平面重建醫(yī)學(xué)影像讀取中，充分利用內(nèi)存映射、緩存、多線程緩存與計(jì)算，實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像處理中線程級的并行計(jì)算，將具有獨(dú)立性的子任務(wù)分配到多個(gè)線程中并發(fā)執(zhí)行，減少醫(yī)學(xué)圖像處理程序的執(zhí)行時(shí)間，提高程序運(yùn)行效率，達(dá)到優(yōu)化醫(yī)學(xué)影像讀取的目的。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本發(fā)明實(shí)施例包括以下步驟:
I)在MPR重建之前，通過內(nèi)存映射的方式，預(yù)先分配一個(gè)內(nèi)存區(qū)域(地址空間)給MPR重建專用，內(nèi)存映射文件的地址空間大小，可智能調(diào)整。內(nèi)存映射文件的大小通常為MPR重建序列圖像的總大小。
[0016]2)分配一個(gè)緩沖區(qū)域，利用多線程的方式，將原始序列圖像緩沖到分配的緩沖區(qū)域，以提高M(jìn)PR體數(shù)據(jù)重建的速度。MPR重建的原始序列圖像通常保存在遠(yuǎn)程服務(wù)器端，而MPR重建的體數(shù)據(jù)，需要將整個(gè)序列圖像經(jīng)過解析處理后，保存在內(nèi)存中。所以為了提高序列圖像的處理速度，利用多線程的方式，預(yù)先將原始序列圖像從遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)端緩存到本地緩沖區(qū)，緩沖預(yù)讀線程與MPR重建主線程并行操作?？捎行У奶岣哒w重建的速度。
[0017]3)利用多線程的方式，將緩沖到本地的原始序列圖像的進(jìn)行解析。解析出原始序列圖像的公共頭文件。包括序列影像的檢查時(shí)間、檢查病人、序列號、層間距等等。然后將解析后的數(shù)據(jù)部分，讀入到內(nèi)存映射文件中，并形成后續(xù)MPR重建需要的數(shù)據(jù)體。緩沖預(yù)讀線程、MPR重建主線程、MPR影像解析線程并行操作。
[0018]4)將序列影像中的每一個(gè)影像，分成大小相等的多個(gè)部分，利用多線程的方式，對分段后的影像進(jìn)行MPR重建，重建完成之后，再將分段重建后的數(shù)據(jù)拼接成完整的圖像。完成原始序列影像數(shù)據(jù)體重建之后，再利用序列圖像的MPR重建算法，生成對應(yīng)的冠狀位、矢狀位圖像。由于序列圖像的MPR重建算法，需要對整個(gè)重建體數(shù)據(jù)進(jìn)行大量的浮點(diǎn)運(yùn)算。為提高整體的運(yùn)行速度，將每一個(gè)序列圖像都分成大小相等的分塊，然后利用線程池的處理方式，每一個(gè)分塊計(jì)算，對應(yīng)一個(gè)線程處理單元。實(shí)驗(yàn)證明，以四核處理器為例，如果將序列圖像分為四段進(jìn)行處理，處理的速度能夠達(dá)到單線程處理四倍左右。完成分段重建后，再將分段處理的圖像，拼接成完整的重建圖像。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種優(yōu)化的醫(yī)學(xué)影像多平面重建方法，其特征在于: 1)在多平面重建之前，通過內(nèi)存映射的方式，預(yù)先分配一個(gè)內(nèi)存區(qū)域(地址空間)給多平面重建專用； 2)將需要重建的圖像緩存到文件中，通過直接讀取文件數(shù)據(jù)的方式，獲取已經(jīng)緩存到文件中的圖像； 3)在重建的過程中，對序列圖像的讀取過程中，利用多線程預(yù)先緩存的方式，在重建體數(shù)據(jù)構(gòu)造之前，利用預(yù)讀線程，從網(wǎng)絡(luò)上將需要重建的序列圖像預(yù)讀到緩存，此過程與重建主線程同步進(jìn)行； 4)在重建計(jì)算的時(shí)候，對整個(gè)序列圖像進(jìn)行分段，利用多線程分段計(jì)算，每一個(gè)線程重建生成圖像的一部分，然后再拼接成完整圖像。2.如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化的醫(yī)學(xué)影像多平面重建方法，其特征在于:所述多線程預(yù)先緩存的方式為將源圖像分解，分成可以獨(dú)立處理的至少2個(gè)小圖像塊，達(dá)到把原圖像的處理劃分成一個(gè)子任務(wù)的集合。3.如權(quán)利要求1所述的優(yōu)化的醫(yī)學(xué)影像多平面重建方法，其特征在于:所述預(yù)讀線程為使用C語言或者開放式多處理(Open Mult1-Processing,OpenMP)語言中的多線程編程技術(shù)創(chuàng)建線程。
【文檔編號】G06T11/00GK105825532SQ201610169244
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月23日
【發(fā)明人】梁威, 張小松
【申請人】長沙博為軟件技術(shù)股份有限公司