医学CT图像的三维可视化技术研究

发布时间：2017-05-12 03:06

  本文关键词：医学CT图像的三维可视化技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：医学图像三维重建是一个多学科交叉的研究领域,它涉及数字图像处理、计算机图形学以及医学领域的相关知识。医学图像三维重建在诊断医学、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。因此,对医学图像三维重建的研究,具有重要的学术意义和应用价值。 现代医疗影像设备所获得的医学体数据量越来越多,以及医学图像本身的复杂性,使得三维重建所需处理的数据量巨大,因此提高医学图像分割的准确性、优化绘制算法、提高处理速度变得十分重要。本文主要对基于序列CT二维图像的三维可视化各个步骤的算法进行了研究。 论文在分析了CT图像的成像原理的基础上,得出了CT图像的特点,介绍了CT图像预处理的几何变换和滤波处理算法。然后,对CT图像的基于区域和基于边缘的两类分割算法进行了介绍。最后,详细描述了CT图像三维重建的两种基本算法的基本原理,即传统的面绘制算法和体绘制算法,分析了它们的优缺点,并分别针对这两种算法提出了以下两种改进的算法: (1) 针对传统的面绘制算法中的拓扑不一致、计算效率低、输出网格数量巨大的不足,提出了基于面绘制的面跟踪算法。通过单层表面跟踪、数据缓冲和三角带生成三个步骤,来完成面绘制算法的三维数据的快速生成。 (2) 针对传统体绘制中数据量巨大、绘制速度慢的缺点,提出了基于分割的体绘制算法。通过阈值来对体数据进行大致的分割,这样进行体绘制的数据量减少了,从而加快了绘制的速度。 论文以此为基础,在PC 上,基于Windows 操作系统,利用Visual C++开发工具,运用计算机图形学和图像处理技术,实现了三维体数据的输入;二维CT 图像数据的显示和预处理;通过阈值对CT 数据进行了分割;运用改进后的算法分别对分割后的数据进行了面绘制和体绘制;对绘制后的数据在屏幕上形象逼真地进行了显示;对显示的数据进行交互式的观察,如旋转、放大、缩小。这样形成了一个三维重建的系统,为后续开发提供了软件平台。 论文还对今后进一步的工作进行了展望。
【关键词】：三维重建 图像分割 计算机断层扫描成像 面绘制 体绘制
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH774
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 本课题研究的意义12-14
• 1.2 国内外研究的现状14-15
• 1.3 基于CT 的三维可视化技术概述15-17
• 1.3.1 医学图像的三维可视化的基本步骤15
• 1.3.2 三维可视化设计的基本技术概述15-17
• 1.4 论文主要研究的内容及其章节安排17-18
• 2 CT 图像的成像原理、特点及其预处理18-28
• 2.1 CT 成像的基本原理18-19
• 2.2 CT 设备的主要技术指标19-20
• 2.3 CT 图像特点20-22
• 2.3.1 噪声20-21
• 2.3.2 伪影21
• 2.3.3 CT 图像与一般光学图像的不同21-22
• 2.4 医学CT 图像的预处理22-28
• 2.4.1 几何变换22-24
• 2.4.2 医学CT 图像滤波24-26
• 2.4.3 医学CT 图像增强26-28
• 3 CT 图像的分割28-44
• 3.1 基于CT 图像的分割技术综述28-29
• 3.2 基于区域的分割方法29-31
• 3.2.1 阈值分割29-30
• 3.2.2 区域生长和分裂合并30-31
• 3.3 基于边缘的分割方法31-35
• 3.3.1 并行微分算子32-34
• 3.3.2 基于曲面拟合的方法34-35
• 3.3.3 边界曲线拟合法35
• 3.3.4 串行边界查找35
• 3.4 基于最大熵原则的阈值分割35-40
• 3.4.1 最大熵原则36-37
• 3.4.2 初始化算法37-39
• 3.4.3 ICM 算法39
• 3.4.4 多阈值分割示例39-40
• 3.5 医学CT 图像分割总结40-44
• 4 MC 算法及其改进44-58
• 4.1 三维重建算法综述44-46
• 4.2 传统的MC(Marching Cubes)算法46-52
• 4.2.1 MC 算法46-49
• 4.2.2 MC 算法的优缺点49-52
• 4.3 改进的MC 算法——面跟踪算法52-56
• 4.3.1 单层表面跟踪53-54
• 4.3.2 缓冲机制54-55
• 4.3.3 三角带生成55-56
• 4.4 实验结果56-58
• 5 体绘制算法及其改进58-70
• 5.1 直接体绘制算法概述58-63
• 5.1.1 基于CT 的光线吸收模型59-61
• 5.1.2 颜色赋值61
• 5.1.3 重采样61-62
• 5.1.4 图像合成62-63
• 5.1.5 明暗计算63
• 5.2 体绘制算法的优缺点63-64
• 5.3 改进的体绘制算法——基于分割的体绘制算法64-67
• 5.3.1 不同物质的提取65-66
• 5.3.2 法向量计算66-67
• 5.3.3 图像合成67
• 5.4 实验结果67-70
• 6 三维重建的系统实现70-78
• 6.1 系统的程序结构70-72
• 6.2 系统的功能描述72-73
• 6.3 系统的处理结果及其分析73-78
• 7 总结78-80
• 7.1 总结78-79
• 7.2 展望79-80
• 致谢80-82
• 参考文献82-86
• 附录 作者在攻读硕士学位期间发表的论文86-87
• 独创性声明87
• 学位论文版权使用授权书87

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 邹艳红;何建春;;移动立方体算法的地质体三维空间形态模拟[J];测绘学报;2012年06期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 曾敏;大规模定制关键问题建模与应用研究[D];华中科技大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 楚春雨;基于EGEE的医学图像处理若干关键技术研究[D];哈尔滨理工大学;2010年

2 张莹;医学图像二维切片三维显示的研究与实现[D];长春工业大学;2010年

3 黄舒舒;基于MITK的医学图像三维重建研究[D];西安工业大学;2011年

4 张浩;计算机辅助髋关节置换手术系统研究与开发[D];五邑大学;2011年

5 王跃华;基于超声图像序列的三维重建与可视化技术研究[D];中北大学;2006年

6 宋海友;基于VTK的医学图像三维重建及其可视化技术研究[D];成都理工大学;2006年

7 李宁;基于医学CT图像序列的三维重建[D];哈尔滨工程大学;2007年

8 尹贻军;基于断层切片数据的三角化模型重建技术研究[D];中北大学;2007年

9 叶峰;医学图像体数据分割及其可视化的研究[D];苏州大学;2008年

10 陈婵娟;真实感三维人脸贴图技术研究[D];西北大学;2010年

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本文编号：358630