基于改进Ray Casting的椎骨CT图像三维重建系统的设计与实现

发布时间：2021-04-20 13:24

　　近年来脊柱类疾病朝着越来越年轻化和城市化的方向发展,医生往往通过肉眼观察二维图像来判断脊柱病灶的位置和大小等信息,这便使准确率大大下降。而椎骨计算机断层（Computed Tomography,CT）图像的三维重建可以让医生更为直观的判断整个病灶的信息,因此设计实现一个基于可视化工具包（Visualization Toolkit,VTK）的医学图像三维重建系统在医学图像处理中变得尤为重要。本文主要包括以下内容:首先对DICOM、RAW等格式的椎骨CT图像数据进行读取并可以输出JPG等二维格式的数据,然后使用图像滤波、图像锐化和直方图均衡化等方法对读取并输入的数据进行图像预处理,减少读取的原始椎骨CT图像中噪声多、对比度低等缺点,再利用包围盒算法、光线跳跃和光线提前终止技术对传统Ray Casting算法进行改进,以减少投射光线的数量和无效体素的重采样工作,提高三维重建效率,并用改进后的算法对预处理之后的图像数据进行三维重建,最后可以对读取和重建的图像进行图像交互操作,即对单张的CT二维图像进行读取、显示图像两点之间的距离,对重建后的三维图像进行放大、缩小、平移、旋转等实时交互操作。上述... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源
    1.2 课题研究目的及意义
    1.3 国内外研究现状
    1.4 论文主要研究内容
第2章 相关理论基础
    2.1 引言
    2.2 CT图像
        2.2.1 CT图像与CT值
        2.2.2 CT数据采集
    2.3 VTK
    2.4 MFC介绍
    2.5 Marching Cubes算法
        2.5.1 相关概念
        2.5.2 算法构建过程
        2.5.3 面绘制结果
    2.6 Ray Casting算法
        2.6.1 相关概念
        2.6.2 算法构建过程
        2.6.3 体绘制结果
    2.7 性能评价指标
    2.8 本章小结
第3章 椎骨三维重建方法
    3.1 引言
    3.2 图像预处理
        3.2.1 图像滤波
        3.2.2 图像锐化
        3.2.3 直方图均衡化
    3.3 椎骨图像三维重建
        3.3.1 碰撞检测与包围盒算法
        3.3.2 光线跳跃算法
        3.3.3 改进的Ray Casting算法
    3.4 本章小结
第4章 椎骨三维重建系统设计与实现
    4.1 系统开发所需技术基础
    4.2 椎骨三维重建系统详细设计
        4.2.1 系统功能需求
        4.2.2 系统功能结构
        4.2.3 系统工作流程
    4.3 椎骨三维重建系统功能实现
        4.3.1 数据读写模块
        4.3.2 显示交互模块
        4.3.3 数据预处理模块
        4.3.4 三维重建模块
        4.3.5 系统性能分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的学术成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]激光全息投影三维图像重构技术[J]. 周光珍,蒋小昌,赵荣,高坤,杨昌权.  自动化与仪器仪表. 2019(04)
[2]三维重建技术在临床医学中的应用[J]. 高辉,邱兆文.  软件导刊. 2018(06)
[3]医学图像三维重建系统设计与应用[J]. 董默,赵若晗,周志尊,陈广新,周鸿锁,郭璇,彭钰欣,吴丹.  软件. 2018(01)
[4]基于Ray-Casting算法对医学图像进行三维体绘制重建[J]. 周娟.  计算机科学. 2016(S2)
[5]基于Gabor特征的MRI椎间盘定位与退行性变分级算法研究[J]. 林晓红,闫铮,程继伟,朱新建.  中国生物医学工程学报. 2015(06)
[6]Novel Method Fusing （2D）2 LDA with Multichannel Model for Face Recognition[J]. Xia Liu,Yang Cao,Yu Cao,Bo Wang.  Journal of Harbin Institute of Technology. 2015(06)
[7]基于VTK的CT图像三维重建与可视化[J]. 王冬欣,李哲.  实验室研究与探索. 2015(08)
[8]基于特征选择的双边滤波点云去噪算法[J]. 曹爽,岳建平,马文.  东南大学学报(自然科学版). 2013(S2)
[9]一种基于Ray Casting算法的医学影像重建系统[J]. 徐红娟,韩玉合,刘文洲,李书杰.  软件. 2012(09)
[10]基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法[J]. 张迎平,高国贤,陆一峰,朱登明,王兆其.  计算机辅助设计与图形学学报. 2012(07)

硕士论文
[1]基于CT图像的脊椎三维重建与测量技术研究[D]. 王安兵.西北大学 2009
[2]基于VTK的医学图像三维重建及交互研究[D]. 胡战利.哈尔滨工程大学 2008



本文编号：3149764