基于光学相干层析成像手术导航系统的体绘制技术
发布时间：2021-12-31 01:52
光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography,OCT）作为一种高分辨率的在体医学成像技术,凭借其非侵入、无损伤、高分辨率和高灵敏度等优点,在医学诊断方面有着巨大的作用,越来越受到科研人员的关注。近年来随着高速可调谐激光光源（扫频光源）、高速CCD相机、CMOS探测器等光学领域技术的显著发展,基于OCT的手术导航系统正在研发之中。基于OCT切片图像的三维重建技术正成为目前OCT图像领域的研究热点。本文的研究内容就是关于OCT图像的三维重建工作。本文的主要研究内容包括基于OCT切片数据的体绘制、OCT手术导航系统实时三维重建以及OCT眼底视网膜三维图像去抖动。1、从体绘制基本原理出发,实现了基于光线投射算法的OCT图像体绘制方法,并且针对光线投射算法在OCT图像三维重建上的问题,提出了解决的方法。最后设计实现了OCT体数据的三维重建处理软件,实现了相关的图像功能。结果表明,本文实现的三维重建处理软件可以较好的实现对OCT切片图像的体绘制工作。2、分析了OCT手术导航系统中切片数据三维重建模块的主要功能以及关键性能要求,基于OpenGL实现光线投射算法,实现对O...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OCT成像技术在生物医学方面的应用
传统的体绘制算法是基于 CPU 实现的，由于体数据一般都比较大，绘制速度很慢。随着GPU的不断发展，越来越多基于GPU的体绘制算法开始出现[22][23][24]，大大的提高了体绘制的速度。基于 GPU 的体绘制算法主要是利用可编程图形渲染管线。可编程渲染管线主要由应用程序阶段、几何阶段和光栅阶段这三个阶段组成。（1）应用程序阶段：在此阶段主要是由 CPU 控制将法向量、顶点坐标、纹理、纹理坐标等信息通过数据总线发送到图形处理器，另外，一些例如场景图建立、空间八叉树更新、碰撞检测、视锥剪裁等算法也在此阶段执行。（2）几何阶段：此阶段主要完成顶点坐标变换、剪裁、光照、投影、屏幕映射等操作，该阶段的计算由 GPU 进行。顶点坐标、颜色以及纹理坐标通过上述的操作之后得到变换以及投影，然后进一步输入到光栅化阶段进行后续工作。（3）光栅阶段：此阶段主要是根据前一阶段传递的数据，为每个显示像素设置正确的颜色，完成整副图像的绘制。OpenGL 和 Direct X 是目前主流的 3D 应用程序软件接口，其中 Direct X 是Microsoft 的专有产品，相对而言 Open GL 则具有良好的开放性和兼容性，适用于多种平台。如图 1-2 所示为 OpenGL 可编程绘制管线结构，其中顶点处理器和片段
的迈克尔逊干涉仪是基于自由空间的，容易受到周围环境的影较大，会严重影响 SS-OCT 系统的稳定性。 因此现在都是以光T 的系统光路，光纤式的 OCT 系统具有更高的稳定性。如图 统结构。光线分束工作原本由分束镜完成，在光纤式 OCT 系合器等光纤器件来完成。光纤耦合器是有四个端口，光线首先经
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压缩感知与尺度不变特征变换的图像配准算法[J]. 杨飒,杨春玲. 光学学报. 2014(11)
[2]基于GLSL的真实感光照算法研究与实现[J]. 程利利,姜晓彤,王庆利,赵正旭. 现代电子技术. 2009(18)
[3]OpenGL3.0新技术及其应用研究[J]. 杨涛,姚旺生. 计算机与网络. 2009(16)
[4]基于OpenGL的三维图形绘制和3D建模[J]. 杨键,陈利学,龚捷. 软件导刊. 2009(07)
[5]基于可编程渲染管线的雷达图像分层模型设计与实现[J]. 刘强,刘忠义,杨泽刚,刘平. 现代电子技术. 2009(05)
[6]层次包围盒与GPU实现相结合的光线投射算法[J]. 邹华,高新波,吕新荣. 计算机辅助设计与图形学学报. 2009(02)
[7]基于可编程图形硬件的实时阴影算法及实现[J]. 沈潇,石锐. 计算机工程与设计. 2006(21)
[8]基于OpenGL的纹理映射研究[J]. 汤彬. 实验室研究与探索. 2006(05)
[9]最小二乘曲线拟合及Matlab实现[J]. 陈光,任志良,孙海柱. 兵工自动化. 2005(03)
[10]利用OpenGL实现ICT断层图像的三维重建[J]. 王红亮,陈树越. 测试技术学报. 2004(01)
硕士论文
[1]基于扫频源光学相干层析成像系统的数据处理与三维重构[D]. 陈宝锋.电子科技大学 2018
[2]1310纳米高速扫频源光学相干层析成像技术的研究[D]. 黄伟.电子科技大学 2016
[3]GPU在眼科FD-OCT系统数据处理中的应用[D]. 刘巧艳.北京协和医学院 2013
本文编号：3559401
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：59 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
OCT成像技术在生物医学方面的应用
传统的体绘制算法是基于 CPU 实现的，由于体数据一般都比较大，绘制速度很慢。随着GPU的不断发展，越来越多基于GPU的体绘制算法开始出现[22][23][24]，大大的提高了体绘制的速度。基于 GPU 的体绘制算法主要是利用可编程图形渲染管线。可编程渲染管线主要由应用程序阶段、几何阶段和光栅阶段这三个阶段组成。（1）应用程序阶段：在此阶段主要是由 CPU 控制将法向量、顶点坐标、纹理、纹理坐标等信息通过数据总线发送到图形处理器，另外，一些例如场景图建立、空间八叉树更新、碰撞检测、视锥剪裁等算法也在此阶段执行。（2）几何阶段：此阶段主要完成顶点坐标变换、剪裁、光照、投影、屏幕映射等操作，该阶段的计算由 GPU 进行。顶点坐标、颜色以及纹理坐标通过上述的操作之后得到变换以及投影，然后进一步输入到光栅化阶段进行后续工作。（3）光栅阶段：此阶段主要是根据前一阶段传递的数据，为每个显示像素设置正确的颜色，完成整副图像的绘制。OpenGL 和 Direct X 是目前主流的 3D 应用程序软件接口，其中 Direct X 是Microsoft 的专有产品，相对而言 Open GL 则具有良好的开放性和兼容性，适用于多种平台。如图 1-2 所示为 OpenGL 可编程绘制管线结构，其中顶点处理器和片段
的迈克尔逊干涉仪是基于自由空间的，容易受到周围环境的影较大，会严重影响 SS-OCT 系统的稳定性。 因此现在都是以光T 的系统光路，光纤式的 OCT 系统具有更高的稳定性。如图 统结构。光线分束工作原本由分束镜完成，在光纤式 OCT 系合器等光纤器件来完成。光纤耦合器是有四个端口，光线首先经
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压缩感知与尺度不变特征变换的图像配准算法[J]. 杨飒,杨春玲. 光学学报. 2014(11)
[2]基于GLSL的真实感光照算法研究与实现[J]. 程利利,姜晓彤,王庆利,赵正旭. 现代电子技术. 2009(18)
[3]OpenGL3.0新技术及其应用研究[J]. 杨涛,姚旺生. 计算机与网络. 2009(16)
[4]基于OpenGL的三维图形绘制和3D建模[J]. 杨键,陈利学,龚捷. 软件导刊. 2009(07)
[5]基于可编程渲染管线的雷达图像分层模型设计与实现[J]. 刘强,刘忠义,杨泽刚,刘平. 现代电子技术. 2009(05)
[6]层次包围盒与GPU实现相结合的光线投射算法[J]. 邹华,高新波,吕新荣. 计算机辅助设计与图形学学报. 2009(02)
[7]基于可编程图形硬件的实时阴影算法及实现[J]. 沈潇,石锐. 计算机工程与设计. 2006(21)
[8]基于OpenGL的纹理映射研究[J]. 汤彬. 实验室研究与探索. 2006(05)
[9]最小二乘曲线拟合及Matlab实现[J]. 陈光,任志良,孙海柱. 兵工自动化. 2005(03)
[10]利用OpenGL实现ICT断层图像的三维重建[J]. 王红亮,陈树越. 测试技术学报. 2004(01)
硕士论文
[1]基于扫频源光学相干层析成像系统的数据处理与三维重构[D]. 陈宝锋.电子科技大学 2018
[2]1310纳米高速扫频源光学相干层析成像技术的研究[D]. 黄伟.电子科技大学 2016
[3]GPU在眼科FD-OCT系统数据处理中的应用[D]. 刘巧艳.北京协和医学院 2013
本文编号：3559401
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