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《杭州电子科技大学》 2012年
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基于VTK和ODT成像技术的大鼠脑皮层细血管的三维重建与可视化

朱英俊  
【摘要】:脑血管图像的三维重建及可视化是一个涉及计算机图形学、图像处理技术和影像学的多学科研究,脑血管三维重建可视化技术在脑血管类药物的药效评价、脑微循环机制的研究以及血管类疾病的辅助诊断等方面具有重要的意义和临床应用价值。本论文主要研究内容是利用ODT成像系统采集大鼠脑部细血管二维图像,在对采集的原始ODT图像进行预处理的基础上,利用可视化工具包VTK来对处理后的ODT图像进行三维重建及可视化研究。本论文工作主要分两部分。 本论文第一部分工作:脑皮层细血管ODT图像的三维重建及可视化。 1)对图像三维重建的两类主要方法面绘制和体绘制以及可视化工具包VTK的绘制机制进行了介绍。 2)通过实验采集大鼠脑血管ODT原始图像(包括OCT结构图和光学多普勒血流功能图),针对采集到的大鼠脑血管二维原始图像序列,根据其图像的特点分别进行图像去噪和阈值化预处理,并对处理后的一系列OCT图像和光学多普勒血流图进行图像融合。 3)对三维体数据进行三维重建,通过Visual studio2008平台结合可视化工具包VTK分别对预处理后的大鼠脑血管的ODT图像利用几种面绘制算法和体绘制算法进行三维重建,给出了其实现的关键程序步骤和三维重建结果图,并且对各种方法的重建结果进行了分析和比较;在此基础上,实现三维重建结果的人机交互,对重建结果图像进行旋转、平移等简单的交互操作。 4)把ODT图像中OCT结构图像和多普勒功能图像两部分有效地结合起来,实现了对融合后图像序列的三维重建及可视化,从而确定细血管在脑皮层组织中的位置、形状等信息。从体数据分割的角度来对三维体数据进行分割,并给出了分割后的血管重建结果。 本论文第二部分工作:实现了对三维重建结果的几种交互操作。 1)实现了对三维重构图像的虚拟切片功能。通过设置虚拟切片的法向量和经过该切片的一个内点来确定虚拟切面,利用该切面对重建后的三维图像进行切割并获取切面信息,在切割的同时可以同步显示切面图像,并实现了三维重建图像和切面图像的交互操作。 2)为了能够观察三维重建图像内部信息,利用平面切割和长方体切割对三维重建图像实现了实时交互切割的功能。在平面切割方法中,通过设置切割面和切割方向来对三维重建图像进行任意面的切割,在长方体切割中,构造了一个可控制的长方体,可以利用鼠标来对长方体进行拉伸、缩放、平移和旋转等操作来对重建图像进行切割,满足进一步研究的需要。
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