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《重庆大学》2004年硕士论文

发布时间:2017-02-28 10:36

  本文关键词:医用X-CT图像三维重建技术研究,由笔耕文化传播整理发布。


《重庆大学》 2004年

医用X-CT图像三维重建技术研究

姚富光  

【摘要】:20世纪医学的重要的成果之一,计算机断层摄像技术(Computerized Tomography,CT)的出现,使放射治疗学发生了革命性的变化。现代医学图像与计算机技术的发展以及它们之间的相互融合,使得基于CT的三维可视化医学辅助系统的设计与开发成为现实。 医学CT图像三维重建是目前的一个研究热点问题,是一个多学科交叉的研究领域,是计算机图形学和图像处理在生物医学工程中的重要应用。它涉及数字图像处理、计算机图形学以及医学等领域的相关知识。医学CT图像三维重建及可视化在诊断医学、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方面都有重要应用。 论文简单介绍了国内外医学图像可视化的研究现状,针对医学CT图像三维重建的关键技术进行了研究,分析了包括图像的预处理,组织和器官的分割与提取、单轮廓线间的三维表面重建、等值面提取进行三维模型构造、重建模型的表面网格简化等涉及三维重建的方法及其原理,分析了标准MC算法计算量大且不易实现的不足,提出了基于医用螺旋CT的图像重建算法SMC(special MC),并应用SMC算法,在微机上实现了医用CT的三维重建系统,论文对该系统的设计和使用的算法进行了介绍。 本文有如下两个特点: (1) 针对标准MC法的不足,对该算法进行了改进,在此基础上提出了一种面拟合算法SMC,该算法定义了一种三态(+1,0,-1)状态函数,利用同层CT图像像素与其四邻域的同号性,只需要对体元的各顶点进行判断就可得到重建表面,无需计算双曲线的渐近线来判断二义性,减少了重建复杂性。 (2) 采用边删除算法进行三角模型简化,用多因素加权平均进行优先级判断,以网格平坦程度作为首要判断依据,减少了运算时间,提高简化速度。

【关键词】:
【学位授予单位】:重庆大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TH774
【目录】:

  • 中文摘要4-5
  • 英文摘要5-9
  • 1 绪 论9-16
  • 1.1 引言9
  • 1.2 医用X-CT简介9-12
  • 1.3 三维重建技术概述12-15
  • 1.3.1 三维重建的内容12
  • 1.3.2 两类不同的三维重建算法12-13
  • 1.3.3 三维重建基本步骤13
  • 1.3.4 国内外研究现状13-15
  • 1.4 课题背景及意义15-16
  • 2 医学图像预处理与组织分割16-31
  • 2.1 体数据的存储16
  • 2.2 医学图像预处理16-19
  • 2.2.1 图像滤波16-19
  • 2.2.2 CT图像间插值19
  • 2.3 图像分割与组织提取19-28
  • 2.3.1 医学图像分割概述19-21
  • 2.3.2 图像直方图及处理21
  • 2.3.3 CT图像的阈值分割21-22
  • 2.3.4 阈值分割算法分类22-24
  • 2.3.5 类间方差阈值分割24-26
  • 2.3.6 数学形态操作进行形态修整26-28
  • 2.3.7 轮廓提取28
  • 2.4 组织分割程序实现及结果28-31
  • 3 单轮廓线的表面重构31-36
  • 3.1 基本原理31-32
  • 3.2 单轮廓线重构的基本方法32-36
  • 3.2.1 最短对角线法32-33
  • 3.2.2 最大体积法33-34
  • 3.3.3 相邻轮廓同步前进法34-36
  • 4 三维重建的等值面构造36-51
  • 4.1 移动立方体法(MC法)36-42
  • 4.1.1 MC法基本原理36-39
  • 4.1.2 MC法存在的问题39-41
  • 4.1.3 用渐近线方法判别和消除二义性41-42
  • 4.2 其他方法简介42-45
  • 4.2.1 剖分四面体法(MT法)42-43
  • 4.2.2 剖分立方体法(DC法)43-45
  • 4.3 SMC方法的提出45-51
  • 4.3.1 标准MC算法的不足45
  • 4.3.2 对MC算法的改进45-47
  • 4.3.3 SMC算法的实现步骤及特点47-48
  • 4.3.4 SMC算法的实现及结果48-51
  • 5 三角复杂网格模型的简化51-56
  • 5.1 网格简化技术简介51
  • 5.2 边删除网格模型简化算法51-53
  • 5.2.1 基本原理51-52
  • 5.2.2 删除优先级的确定52-53
  • 5.2.3 新顶点位置的确定53
  • 5.3 程序实现及简化结果53-56
  • 6 医用CT三维重建系统的实现56-60
  • 6.1 系统描述56-57
  • 6.2 系统的程序结构57-58
  • 6.3 系统试用情况58-60
  • 7 总 结60-62
  • 致 谢62-63
  • 参考文献63-66
  • 附 录66-67
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