如何通过CT三维图像得到DRR

Posted 2020-11-23 fantianliang

一、介绍

　　获取DRR图像是医疗图像配准里面的一个重要的前置步骤。

　　在2D/3D的配准流程里面，需要首先通过CT三维图像，能够获取任意位置的DRR图像，然后去与已经获取的X光平面图像配准。

　　配准过程如下（下面的描述是不准确的，我只是描述了一种情况，即基于灰度的图像配准算法的过程，并且可能会有纰漏）：

　　1- 定义一个评价函数：即相似性测度函数，通过这个函数评价当前是否已经达到了配准的要求。

　　2- 不断通过调整输入参数得到不同角度下的DRR图像。

　　3-通过1里面的评价函数判断是否停止搜索

　　实际上这是一个循环，终止条件就是是否满足相似性测度函数。

　　具体流程可以参考下面的流程图：

　　

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

二、DRR例子运行

　　在ITK5.0里面有一个相关的例子，我也是跑了好久才把程序跑通的，跑通以后就觉得做了许多的无用功......

　　说到底还是菜，跑一个程序就要两周，醉了（好吧，吐槽完毕^-^）

　 1-找到例子，构建工程

　　按照之前第一个博客的过程安装ITK之后，我们找到这个例子所在的位置：

　　ITK-5.0/Examples/Filtering/DigitallyReconstructedRadiograph1.cxx

       例子的代码也可以在这里找到：

　　https://itk.org/Doxygen/html/Examples_2Filtering_2DigitallyReconstructedRadiograph1_8cxx-example.html

　　把这个代码复制出来单独的构建一个工程（也是按照第一个博客里面的方法），但是这个时候的工程是无法运行的。

　 2- 代码第一个问题

　　当我们运行程序的时候，程序无法运行, 提示说是因为没有定义一个IOFactory

　　那么现在问题来了，IOFactory是和要写入的图像类型绑定的，

　　我们要把这个当做什么类型的文件写入呢？

　　这个时候的writer是三维图像，所以我们是不能够写成 bmp, jpg, 等等图像的，我就是在这里尝试很很多遍。

　　后来我们经过观察发现，在程序里面有一个写入到文件的一个代码。

#ifdef WRITE_CUBE_IMAGE_TO_FILE
    const char *filename = "body.gipl";
    using WriterType = itk::ImageFileWriter< InputImageType >;
    WriterType::Pointer writer = WriterType::New();
    itk::GiplImageIOFactory::RegisterOneFactory();
    writer->SetFileName( filename );
    writer->SetInput( image );

    try
      {
      std::cout << "Writing image: " << filename << std::endl;
      writer->Update();
      }
    catch( itk::ExceptionObject & err )
      {

      std::cerr << "ERROR: ExceptionObject caught !" << std::endl;
      std::cerr << err << std::endl;
      return EXIT_FAILURE;
      }
#endif

View Code

　　最开始我根本没有观察过这个，但是后来发现是存在GiplIOFactory的，于是尝试了一下，发现就可以了。

　　2.1 解决方法：

　　也就是说，我们需要做两件事情：

　　<1>声明一个GiplIOFactory

#include "itkGiplImageIOFactory.h"
itk::GiplImageIOFactory::RegisterOneFactory();

　　<2>传入文件的写入参数，比如我传入的是 "1.gipl"  （注意这里的后缀需要时 .gipl， 需要注意如何在VS里面如何传入参数。）

　　这个时候程序已经可以成功运行了，并且DRR图像被写入到了工程所在的文件夹。

       2.2-图像观察

　　这个时候我们已经可以观察一下这个文件到底生成了一个什么东西：

　　我们通过3D  slicer打开这个gipl文件，可以观察到这个三维图像和生成的DRR图像：

　　<1> 三维图像

　　

 

 　　<2>DRR图像

　　

 

 　　可以看到，例子自己建立的图像其实是一个中空的正方体。

　 3-第二个问题

　　 但是我希望实现的是读取的DRR图像，所以需要读取自己的CT图像。

　　目前我拥有的是一系列的CT图像，他们只是2D图像，而历程里面的reader则是读取的三维图像。

　　所以需要添加代码，读取自己的CT图像，然后转换为3D图像。

　　添加代码如下：

 //定义像素类型，图像类型，三维有符号数，定义指针
      typedef signed short PixelType;
      const unsigned int Dimension = 3;
      typedef itk::Image< PixelType, Dimension > ImageType;
      typedef itk::ImageSeriesReader< ImageType > ReaderType;

      //声明读、写 DICOM 图 像 的 itk::GDCMImageIO对象
      //itk::GDCMSeriesFileNames对象将生成并将构成所有体数据的切片的文件名进行排序
      typedef itk::GDCMImageIO ImageIOType;
      typedef itk::GDCMSeriesFileNames NamesGeneratorType;
      ImageIOType::Pointer gdcmIO = ImageIOType::New();
      NamesGeneratorType::Pointer namesGenerator = NamesGeneratorType::New();

      //设置读取路径
      //用文件名发生器生成被读的文件名和被写的文件名
      namesGenerator->SetInputDirectory("D:\\Files\\Data\\3219032438350584179-8\\DICOM\\S258070\\S20");
      const ReaderType::FileNamesContainer& filenames = namesGenerator->GetInputFileNames();

      //设置DICOM图像IO对象和被读的文件名的列表
      ReaderType::Pointer reader = ReaderType::New();
      reader->SetImageIO(gdcmIO);
      reader->SetFileNames(filenames);

View Code

　　这个就是第三个博客里面的读取程序，唉，伤心，浪费这么久。

三、参考链接

　　1-博客：https://blog.csdn.net/inter_peng/article/details/52155073

　　2-第一个图来源：基于灰度的二维三维图像配准方法及其在骨科导航手术中的应用