如何利用体测绘技术对新冠肺炎CT数据进行可视化

【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)。

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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