【51CTO.com原創(chuàng)稿件】新冠肺炎自發(fā)現(xiàn)以來對(duì)人們的生產(chǎn)生活造成了極大的影響，并且對(duì)世界各國的經(jīng)濟(jì)生活都造成了不小的沖擊。在我國政府和人民的協(xié)作奮戰(zhàn)下，中國的新冠肺炎得到了有效的控制。然而在世界上的其他國家比如美國，新冠肺炎卻有愈演愈烈，失去控制的形式。本文將帶領(lǐng)讀者利用科學(xué)可視化軟件對(duì)新冠肺炎 CT 數(shù)據(jù)進(jìn)行體測(cè)繪可視化，并帶領(lǐng)讀者了解可視化背的技術(shù)。

首先，我們?cè)L問網(wǎng)站 http://covidctscans.org/ 。這個(gè)網(wǎng)站提供了若干國外的新冠肺炎患者的 CT 掃描數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊下圖中紅框中的圖標(biāo)下載原始的 CT 數(shù)據(jù)(DICOM 格式)。

新冠肺炎患者的原始 CT 掃描數(shù)據(jù)是一張一張的圖片，我們現(xiàn)在想辦法用 3D 的形式把它顯示出來。訪問 http://www.radiantviewer.com 下載 Radiant DICOM Viewer。在 Windows 操作系統(tǒng)進(jìn)行安裝后，點(diǎn)擊打開文件按鈕，選擇下載的新冠肺炎 CT 數(shù)據(jù)文件夾，得到界面如下：

點(diǎn)擊 3D Volume Rendering 圖標(biāo)，得到下面的界面：

我們可以清晰的看到患者的衣服和肺部組織結(jié)構(gòu)，注意現(xiàn)在我們看到的是 3D 的醫(yī)學(xué)成像。我們可以通過適當(dāng)?shù)恼{(diào)整色彩，并且旋轉(zhuǎn)從多個(gè)角度觀察患者的肺部數(shù)據(jù)：

由于 Radiant DICOM Viewer 是免費(fèi)軟件，因此功能有限，在色彩的選擇上只有系統(tǒng)默認(rèn)色彩而沒有其他選擇余地。如果我們需要更好的可視化效果，需要自己編程來實(shí)現(xiàn)相關(guān)功能，而不是簡單的利用免費(fèi)軟件。這里我們就不得不提到體測(cè)繪技術(shù) (Volume Rendering)。

體測(cè)繪技術(shù)(Volume Rendering)是一種可視化 3D 網(wǎng)格數(shù)據(jù)的技術(shù)。體測(cè)繪技術(shù)將 3D 的網(wǎng)格數(shù)據(jù)展示在 2D 的屏幕上，同時(shí)將連續(xù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為離散的數(shù)據(jù)。最后體測(cè)繪需要將網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為顏色和透明度。將網(wǎng)格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為顏色和透明度的函數(shù)叫做 Transfer Function。在具體的可視化過程中涉及了分類和光線追蹤等技術(shù)。具體的技術(shù)細(xì)節(jié)可以參考美國俄亥俄州立大學(xué)的課件：

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

在利用體測(cè)繪技術(shù)進(jìn)行可視化的過程中，在不涉及復(fù)雜的可視化場(chǎng)景的情況下，可以利用現(xiàn)有的算法庫進(jìn)行編程。比如利用 VTK 可以非常方便的實(shí)現(xiàn)等值面提取和體測(cè)繪等可視化功能。而特別專業(yè)的科學(xué)可視化需要配備專門的技術(shù)人員進(jìn)行項(xiàng)目開發(fā)，甚至國外有些公司就是專門從事科學(xué)可視化技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)的。

作者：汪昊

簡介：汪昊，算法總監(jiān)，F(xiàn)unplus 前人工智能實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，恒昌利通前大數(shù)據(jù)部負(fù)責(zé)人，美國猶他大學(xué)碩士，在百度，新浪，網(wǎng)易，豆瓣等公司有多年的研發(fā)和技術(shù)管理經(jīng)驗(yàn)，擅長機(jī)器學(xué)習(xí)，大數(shù)據(jù)，推薦系統(tǒng)，社交網(wǎng)絡(luò)分析等技術(shù)。在 TVCG 和 ASONAM 等國際會(huì)議和期刊發(fā)表論文 10 篇。本科畢業(yè)論文獲國際會(huì)議 IEEE SMI 2008 最佳論文獎(jiǎng)。

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