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html5响应式网站,丰台网站建设联系方式,响应式手机网站模版,wordpress 蘑菇街背景 Cornerstone3D于2024年10月左右已正式发布2.0版本,且3.x版本也于2025年02月开始发版。那在项目已经在1.x版本上稳定运行的前提下,是否需要升级到发生大量API破坏性升级的2.x版本。以下从2.x版本的性能优化、功能更新、使用场景等几个方面进行对比评…

背景

Cornerstone3D于2024年10月左右已正式发布2.0版本,且3.x版本也于2025年02月开始发版。那在项目已经在1.x版本上稳定运行的前提下,是否需要升级到发生大量API破坏性升级的2.x版本。以下从2.x版本的性能优化、功能更新、使用场景等几个方面进行对比评估。

2.x版本已在 https://github.com/jianyaoo/vue-cornerstone-demo 中升级,可通过运行不同的版本对1.x版本和2.x版本进行性能查看

2.x 升级

升级概览

我们通过一张图直观的感受下2.x版本API的破坏性有多强。以下是通过 官方升级指导手册 罗列的升级变动大纲,除了架构层面的升级不涉及到我们业务代码的改动外,其他子包的升级基本都需要修改我们的业务代码。

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优化概述

除了对函数名和参数进行重命名、更新、迁移类的更新外,主要的核心优化为以下几个方面

工具链的升级与整合
  • 2.x中对核心库、周边加载器、适配器等进行了重构和整合。将原本独立的@cornerstonejs/streaming-image-volume-loader 整合进 @cornerstonejs/core,简化了依赖管理。

  • 移除了对 Detect-GPU 的依赖,在使用默认GPU层级的同时也支持用户手动设置GPU性能级别,解决了开发应用无法联网的情况。

  • 取消了 SharedArrayBuffer,由共享数据更新为Dicom数据解码后直接交由GPU处理,使性能更加高效,同时也解决了各种不同环境下不支持SharedArrayBuffer的问题。

  • 打包产物仅输出EMS,目前node及现代浏览器默认都支持ESM,加快了打包速度。

volume升级与统一

volume的升级是2.x中针对性能优化问题做的一重大改进,官方说法为升级后内存占用量约减少一半(实际可能并没有减少这么多),以下为具体的升级内容

1.0中渲染volume的实现流程(大致流程,主要对比内存的节省方面)

  1. 元数据预抓取:针对所有的imageIds拿取Tag信息,计算体素总量;

  2. 内存预分配:根据体素总量,CPU侧预分配一组相应大小的空内存(SharedArrayBuffer),GPU侧通过vtk创建3D纹理并分配空间内存。

  3. 流式加载:Loader将影像资源作为二进制字节流(ArrayBuffer)拉到浏览器,在主线程收到 ArrayBuffer 后交给 Web Worker + dicomParser 进行解码,转成 pixelData。解码完成后,将pixelData写进CPU Buffer 的对应offset,随后传输给GPU进行渲染

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总结:在1.x中,CPU & GPU 需要首先预分配一份Volume体素大小的内存来存储MetaData元数据,也是作为了一份Volume缓存数据。这种情况下在1.x中就存在了双缓存(image一份缓存、volume一份缓存)的问题。而作为辅助手段的 SharedArrayBuffer 会存在安全策略问题,禁用SharedArrayBuffer后,又会导致CPU峰值增高,因为复制需要在主线程进行,同时还会影响CPU的带宽。在此基础上,如果浏览器还不支持16 Bit渲染,回退为32Bit,CPU和GPU的占用量又又又翻倍了。

2.x渲染Volume的实现流程

  1. 元数据预抓取:针对所有的imageIds拿取Tag信息,计算体素总量(同1.x一致)

  2. 流式加载:将影像通过二进制流拉到浏览器后,交给 Web Worker 去进行解码,解码完成后将数据再交给主线程进行缓存。

  3. GPU体渲染:每当一帧解码完成并交还给主线程后,像素数据直接填进GPU纹理指定的z-slice中,viewport在像素插入后立即进行重绘,用户便能看到提像素的渲染。(无需再使用CPU缓存volume的大数据)

当没有scaleData后,2.x中如何获取某点的体素数据?

  • 在1.x中,如果想要获取某个点的体素数据,则会通过获取全部的ScaleData → 计算ijk总和 → 索引得值

  • 在2.x中,Cornerstone3D 新引入了 VoxelManager 进行体素值管理,VoxelManager 会通过index或者ijk去Image Cache中查看对应的体素数据,如下图所示:先查找对应的slice Image,然后在image中查找对应点的像素数据。

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Seg架构重构

除了上述中对volume的修改,另一个重大的修改就是Seg的重构。在1.x中Seg是依赖于工具组中,工具组作用于哪个视图便可以在哪个视图上渲染Seg。而在2.x中Seg是直接作用于视图上,便于对不同的视图进行Seg处理

在这一改动上,于性那优化层面感觉影响不大。但是对于Seg的灵活性增强了,尤其是需要对影像进行高度Seg标注的。但是!!!涉及到了Seg的大量API破坏性改动,如果系统中已存在复杂的Seg渲染逻辑,升级需谨慎。

性能对比

在OHIF团队的测试下,使用Cornerstone3D 2.x版本的内存效率约提升1倍。主要对比如下
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下图为110张instance时,1.x版本和2.x版本的内存对比

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结论

零零碎碎的写了一些分析数据,在系统是否需要升级至2.0这个问题上,主要还是从以下几个方面进行考虑:

  1. 对于性能和容量的需求:2.x版本针对大数据量的Dicom文件处理能力明显要比1.x版本要强。如果目前1.x版本已经存在加载性能问题或者后续将会出现大数据量处理的场景,2.x版本会更有优势。

  2. 是否存在复杂的标注场景:2.x提供的新分割和标注框架、更丰富的工具链,以及对多模态数据的更好支持,能满足更多高级功能需求。

但是!!!在实际业务系统中,需要充分考虑版本升级带来的工作量及系统回归测试问题。需要留有充足的时间进行功能验证。

写在最后的碎碎念:
已经很久很久没有更新Cornerstone3D相关的博客了,从去年开始做其他项目开始就没有再过多的研究使用了。前段时间刚刚开始回归Cornerstone项目,年前有一些小伙伴问会不会写2.x的内容,所以回归后第一时间先是调研了2.x的升级内容,整个调研过程持续了有一段时间了,中间也是断断续续,包括对demo的2.x升级。但是等到真正写文章的时候却有点无处下笔,感觉涉及到的东西有点多。而且自己了解到的也是一些概念性的皮毛,所以也就先写了个大概。

通过自己升级demo的整个过程,目前还没有把线上项目升级到2.x的计划,最主要的原因还是破坏性API的工作量及大量的回归问题。所以目前2.x的只是存在于调研阶段了~

http://www.yingshimen.cn/news/472/

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