当前位置:主页 > 医学论文 > 影像医学论文 >

基于HARDI模型的脑纤维跟踪可视化研究

发布时间:2018-03-17 15:32

  本文选题:脑纤维跟踪 切入点:像素条 出处:《浙江工业大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


【摘要】:扩散张量成像(Diffusion Tensor Imaging,DTI)难以描述复杂的纤维微结构,而高角度分辨率扩散成像技术(High Angular Resolution Diffusion Imaging,HARDI)是一种刻画人脑复杂神经纤维走向的有效方法。并且,描述脑神经纤维交叉、汇聚、扩散的方向分布函数过于复杂,使可视化以及分析脑神经纤维产生困难。在展示脑神经纤维的三维空间内,仅通过键盘、鼠标等交互工具用户对脑神经纤维操作存在一定困难。其次,基于概率性跟踪的脑神经纤维结果存在冗余纤维过多的情况,一些错误的跟踪结果会遮挡或影响脑神经纤维的三维展示效果。本文提出一种新的可视化分析脑神经纤维的手段,用户通过使用一种新的可视化聚类方法来探索脑神经纤维束的可能走向。总结人脑神经纤维跟踪和可视化的研究背景以及国内外发展现状。对核磁共振成像技术、脑神经纤维跟踪技术以及脑神经可视化应用的研究进展进行论述,分析现有研究成果的发展过程及其存在的不足后,本文的具体工作和成果如下:1.针对DTI技术只能描绘体素内脑神经纤维单一走向的问题,本文使用HARDI模型刻画脑神经纤维的交叉、汇聚、分散等微结构,展现体素内脑神经纤维细致的走向和方向分布情况。其次,提出一种新的基于先前跟踪结果的先验概率计算方法,以解决概率性脑神经纤维跟踪过程中先前跟踪结果无法很好融入当前方向分布函数的问题。2.在概率性脑神经纤维跟踪结果的基础上,使用可视化工具pixel bar(像素条)来表示脑神经纤维的多维属性,并提供便捷直观的交互手段,为可视分析脑神经纤维提供依据。针对三维脑神经纤维空间内交互的困难,本文将脑神经纤维映射为pixel bar,提出脑神经纤维与pixel bar的映射方法,包括:方向-颜色映射算法,不透明度映射方法等。其次使用基于密度的DBSCAN聚类算法将pixel bar聚类,并根据不透明度进行簇内排序。用户通过选择一定不透明度范围内的pixel bar来获得相应置信区间内的脑神经纤维结果。该方法解决概率性跟踪结果冗余脑神经纤维过多,错误的跟踪结果遮挡或影响脑神经纤维空间展示效果的问题。3.本文采用Qt搭建基础平台,在OpengGL和OpenGLSL开发库的基础上,面向对象编程实现脑神经纤维跟踪可视化系统。主要实现概率性脑神经纤维跟踪过程中种子区域的选择,脑神经纤维三维展示时光照效果,线条反走样效果,显示帧率等功能。从专家用户的评价来看HARDI数据的概率性脑神经纤维跟踪结果能够真实还原脑神经纤维交叉、汇聚、扩散等复杂微结构。使用pixel bar可以有效灵活地在可视化分析中对脑神经纤维进行交互操作。
[Abstract]:It is difficult to describe complex fiber microstructures by diffusion Zhang Liang imaging Diffusion Tensor Imaging (DTI), and High Angular Resolution Diffusion Imaging (HARDI) is an effective method to describe the direction of complex nerve fibers in human brain. The distribution function of the direction of diffusion is too complicated to visualize and analyze the nerve fibers. Users of interactive tools such as the mouse have some difficulties in manipulating the nerve fibers. Secondly, the results of the probabilistic tracking of the brain nerve fibers result in excessive redundant fibers. Some wrong tracking results may block or affect the three-dimensional display effect of cerebral nerve fibers. This paper presents a new visual analysis method of cerebral nerve fibers. Users use a new visual clustering method to explore the possible direction of brain nerve fiber bundles, summarize the research background of human brain nerve fiber tracking and visualization, and the current situation of development at home and abroad. The research progress of brain nerve fiber tracking technology and the application of brain nerve visualization are discussed, and the development process of the existing research results and their shortcomings are analyzed. The specific work and results of this paper are as follows: 1. Aiming at the problem that DTI technology can only describe the single direction of brain nerve fibers in voxel, this paper uses HARDI model to describe the intersecting, converging, dispersing and other microstructures of cerebral nerve fibers. The distribution of cerebral nerve fibers in voxel is shown in detail. Secondly, a new priori probability calculation method based on previous tracking results is proposed. In order to solve the problem that the previous tracking results can not be well integrated into the current direction distribution function in the process of probabilistic nerve fiber tracking. 2. On the basis of the probabilistic nerve fiber tracking results, Using the visualization tool pixel bar (pixel bar) to express the multidimensional properties of the cerebral nerve fibers, and to provide a convenient and intuitive means of interaction, to provide the basis for visual analysis of the brain nerve fibers. In this paper, we map the nerve fibers to pixel bar.The mapping methods between the nerve fibers and pixel bar are presented, including direction-color mapping algorithm, opacity mapping method and so on. Secondly, the density-based DBSCAN clustering algorithm is used to cluster the pixel bar. According to the opacity, the user selects the pixel bar in a certain opacity range to obtain the corresponding results of the brain nerve fibers in the confidence interval. This method solves the problem of redundant nerve fibers in the probabilistic tracking results. Error tracking results block or affect the effect of spatial display of cerebral nerve fibers. 3. This paper uses QT to build a basic platform, based on OpengGL and OpenGLSL development libraries, Object-Oriented programming is used to realize the visualization system of nerve fiber tracking, which mainly realizes the selection of seed area in the process of probabilistic nerve fiber tracking, the illumination effect of three-dimensional display of brain nerve fiber, the effect of anti-aliasing of line, From the evaluation of expert users, we can see that the probabilistic nerve fiber tracking results of HARDI data can truly reduce the crossover and convergence of brain nerve fibers. The use of pixel bar can effectively and flexibly interoperate the nerve fibers in visual analysis.
【学位授予单位】:浙江工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP391.41;R445.2

【相似文献】

相关期刊论文 前4条

1 杜淑言,叶大田,岳喜才,曹宇;可视化技术及其在医学教学中的应用[J];北京生物医学工程;2001年04期

2 李玉龙;丁莹;闫瑾;李瑞霞;;基于OGRE的目标红外可视化模块研究与实现[J];中国体视学与图像分析;2013年03期

3 吕新荣;高新波;邹华;;基于医学影像的血管快速提取与可视化[J];中国生物医学工程学报;2009年04期

4 ;[J];;年期

相关会议论文 前10条

1 陈洪亮;谭建荣;;基于相密度的混沌吸引子可视化方法研究[A];中国图象图形学会第十届全国图像图形学术会议(CIG’2001)和第一届全国虚拟现实技术研讨会(CVR’2001)论文集[C];2001年

2 吴晓莉;史美萍;;晶体生长实验流场数据的可视化研究[A];’2004系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2004年

3 余弦;吴锋;;一种危险品运输车辆监控信息可视化方法[A];浙江省信号处理学会2011学术年会论文集[C];2011年

4 柳佳佳;;可视化与地图学[A];中国地理信息系统协会第四次会员代表大会暨第十一届年会论文集[C];2007年

5 吴鹏;李思昆;;基于本体论的社会网络信息建模与可视化方法[A];中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集[C];2008年

6 张毅;华一新;曹亚妮;曹一冰;;面向谈判划界的国界信息可视化方法研究与实践[A];第四届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2012年

7 刘晓平;李书杰;石慧;;规律维问题初探[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集(下册)[C];2006年

8 周献中;顾卫江;;一个基于过程的可视化决策系统设计与实现[A];西部开发与系统工程——中国系统工程学会第12届年会论文集[C];2002年

9 赵志强;阮宗才;陆祖宏;;一种三维脑图像数据远程可视化新方法[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年

10 季浩;李书杰;刘晓平;;规律维的建模与可视化方法研究[A];全国第19届计算机技术与应用(CACIS)学术会议论文集(下册)[C];2008年

相关重要报纸文章 前2条

1 本报记者 李闻芝;可视化技术推动制品品质提升[N];中国化工报;2005年

2 庞小平;不可多得的地图精品[N];中国测绘报;2005年

相关硕士学位论文 前10条

1 雷琴琴;面向像素的可视化技术研究[D];北京交通大学;2008年

2 胡太银;面向色彩管理的可视化技术研究[D];西安电子科技大学;2002年

3 李佳书;基于多元图表示原理的可视化分类方法研究[D];燕山大学;2006年

4 林德全;基于可视化技术的减震数据处理的研究与应用[D];吉林大学;2012年

5 顾春彦;国家电网信息中心可视化展现平台的设计与实现[D];北京工业大学;2013年

6 刘晓强;面向土木工程数值模拟的可视化方法研究[D];清华大学;2013年

7 王香能;可视化技术在空间数据应急获取管理中的应用研究[D];国防科学技术大学;2009年

8 刘大龙;太阳辐射数据处理及其可视化[D];西安建筑科技大学;2006年

9 吕阳;电力系统运行状态的双屏显示可视化研究[D];大连理工大学;2004年

10 刘寿鑫;面向海洋虚拟现实和可视化渲染引擎的设计与实现[D];中国海洋大学;2012年



本文编号:1625348

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/yixuelunwen/fangshe/1625348.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户57da0***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com