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《西北大学》 2009年
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基于CT的椎骨组织分离与碰撞检测技术研究与实现

姚沛延  
【摘要】: 鉴于脊柱外科矫正手术具有较高的医疗风险,为了有效地防范或降低手术风险发生的几率,利用计算机虚拟现实技术开展脊椎外科矫正的术前计划、模拟、训练等工作正在被提到当代计算机辅助医学的议事日程之中。本文针对计算机虚拟脊椎矫正手术中的部分关键技术,重点开展了包括CT图像预处理、三维体数据重构、椎骨分离以及椎骨间碰撞检测等方面的研究。并在完成上述关键技术的研究基础上实现了一个初级版本的计算机虚拟脊椎矫正平台。本文研究的主要内容包括: 1.针对椎骨CT图像的特点从滤波、增强和二值化三个方面对图像序列进行预处理。对传统的中值滤波进行优化,不仅有效的消除了噪声,加强了图像的边缘信息,而且与传统方法相比提高了运算效率。 2.对表面绘制和体绘制两种绘制方法的常用算法进行研究与实现,从而为椎骨的分离和虚拟矫正过程提供精确的操作对象。 3.针对椎骨分离过程中遇到的问题,提出了一种椎骨自动识别分离算法。该算法以三维重构后的体数据为输入对象,不需要人工的选取种子点便可以直接从脊椎体数据中分离出具有相似灰度值的每块椎骨模块。 4.实现了碰撞检测功能。分析当前已有的碰撞检测技术,对多种碰撞检测算法进行研究与对比,针对虚拟手术过程中椎骨具有刚性的特点,详细介绍并实现了适合椎骨间碰撞检测需求的OBB算法。 5.依据以上的研究,本文设计实现了计算机虚拟脊椎矫正手术操作平台的初级版本“VRSpineRe1.0”。该系统主要具有CT图像预处理、三维体数据重构、椎骨组织分离以及碰撞检测等功能。 该虚拟脊椎矫正平台可以让医生在进行脊椎物理矫正手术实施之前,真实并可重复地模拟手术过程的构想变成现实,这样不仅提高了手术的成功率和准确性,而且使手术成本得到了降低。
【学位授予单位】:西北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 马婧;基于MITK技术的手术模型重建研究与应用[D];大连理工大学;2011年
2 刘东方;基于三维重建的脊椎几何形态统计模型研究[D];西北大学;2010年
3 陈婵娟;真实感三维人脸贴图技术研究[D];西北大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐升,唐庆玉;X-CT体数据的人体骨骼分割算法[J];北京生物医学工程;2002年03期
2 白洋,彭承琳,郭兴明;医学体数据可视化的研究和实现[J];北京生物医学工程;2005年03期
3 周明全,耿国华;三维可视化技术在临床医学的应用研究(英文)[J];CT理论与应用研究;2000年S1期
4 王坤明,朱双东,张超;自动选取阈值方法比较研究[J];抚顺石油学院学报;2002年02期
5 张旭丽;两种基于空间域聚类分析的彩色图像分割方法比较[J];贵州工业大学学报(自然科学版);2001年02期
6 马登武,孙隆和,佟明安;虚拟场景中的碰撞检测算法[J];火力与指挥控制;2004年04期
7 万刚,夏青,武志强;虚拟视景仿真中实体行为建模技术的研究[J];测绘学院学报;2002年03期
8 陈学文,丑武胜,刘静华,王田苗;基于包围盒的碰撞检测算法研究[J];计算机工程与应用;2005年05期
9 张先勇,郝重阳,肖娴,罗冠;基于快速求交的自适应光线投射法[J];计算机工程;2004年17期
10 刘杰,李政,康克军,王振州;高效光线投射体绘制算法研究[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 张青;虚拟手术中人体软组织变形仿真[D];青岛大学;2003年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张顺花;王震寰;张俊祥;沈龙山;张磊;张艳;刘志军;;大脑中央前沟的三维重建与可视化研究[J];蚌埠医学院学报;2010年09期
2 郭亨波;倪丽萍;蒋欣;;地下空间轴向包围盒树三维碰撞检测算法研究[J];地下空间与工程学报;2010年04期
3 郭圣文;吴效明;;生物医学工程专业医学影像类课程双语教学的实施与思考[J];北京大学学报(哲学社会科学版);2007年S2期
4 付正军,方萃长;测量位移的频谱分析法及实现[J];北方工业大学学报;1999年03期
5 蒲超,张育民;医学图象三维处理算法与应用[J];兵工自动化;2004年06期
6 冯霈,杨军,常雷;全资可视化系统设计综述[J];兵工自动化;2005年03期
7 唐士亮;王凤禄;李笑涛;;关于WireFusion中实现物体间碰撞检测的研究[J];北京广播电视大学学报;2008年03期
8 李建军;吴斌;;应用归一化差值植被指数(NDVI)预处理后的图象进行分类研究初探[J];北京林业大学学报;1996年S2期
9 汪亚明,郑凯,胡觉亮,包晓敏;一种眼底视盘图像的自动分割方法[J];北京生物医学工程;2000年04期
10 祁俐娜;罗述谦;;基于VTK的医学图像三维重建[J];北京生物医学工程;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 徐晓冰;袁先彪;王健;;基于边缘检测与霍夫变换的车牌分割[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
2 黄金英;石国峰;王微微;;图像识别技术在尾矿库自动化安全监测系统中的应用[A];2010年第三届尾矿库安全运行技术高峰论坛论文集[C];2010年
3 陈郁淦;周学成;罗锡文;曹霞;乐凯;;基于ITK和VTK的原位根系三维可视化研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
4 贾建强;薛青;郭骏豪;;城市作战仿真中智能虚拟士兵感知模型研究[A];图像图形技术研究与应用2009——第四届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2009年
5 蒋阳;鲜晓东;甘平;;基于DSP的CT图像重建研究及其实现[A];第十一届全国信号处理学术年会(CCSP-2003)论文集[C];2003年
6 李军;周月琴;;可视化技术在遥感图像处理系统中的应用[A];信息科学与微电子技术:中国科协第三届青年学术年会论文集[C];1998年
7 刘杰;王光飞;;体视化中的自动分类方法[A];2004年CT和三维成像学术年会论文集[C];2004年
8 卫海豹;魏东波;刘旭;;DICONDE工业CT图像格式与BMP通用格式转换方法研究[A];全国射线数字成像与CT新技术研讨会论文集[C];2009年
9 周丽琨;陈定方;;超电子显微镜的医学健康检查报告系统[A];湖北省机械工程学会设计与传动学会、武汉机械设计与传动学会2008年学术年会论文集(1)[C];2008年
10 ;A Hierarchical Collision Detection Algorithm for VA[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 闫培雷;考虑隔墙影响的框架结构非线性地震反应分析及地震灾场模拟[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张娜;面向脊柱微创手术机器人的图像处理与虚拟现实技术研究[D];南开大学;2010年
3 鲁志波;医学图像增强与插值的算法研究[D];解放军信息工程大学;2007年
4 王兴家;基于4D-CT数据的心脏重构方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 范亚;基于高分辨率颅脑CT体数据的病变自动检出方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 邱峰;远程医学教育临床技能培训模式与平台研究[D];华东师范大学;2011年
7 孔超;基于数学形态学的木质材料实时无损检测研究[D];东北林业大学;2010年
8 孙越泓;基于粒子群优化算法的图像分割研究[D];南京理工大学;2010年
9 刘帅;面向陆地边界场景的三维建模方法研究[D];中南大学;2011年
10 陈佳林;柔性逻辑的健全性研究与应用[D];北京邮电大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
2 王亚楠;基于光线投射算法的CT图像三维重建与分割剪取[D];山东科技大学;2010年
3 赵奇;医学超声图像三维重建算法研究[D];山东科技大学;2010年
4 解保忠;计算机在矽肺病早期诊断及预测中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张涛;基于离散点云的三维重建研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 王洪侠;虚拟内窥镜的路径规划问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 刘界麟;基于超声图像分析的肝癌射频治疗定量评价[D];大连理工大学;2010年
8 闫天峰;基于GPU的体绘制算法和Tomosynthesis投影数据模拟研究[D];大连理工大学;2010年
9 何连连;眼底图像处理技术的研究[D];河南工业大学;2010年
10 孙莉莉;基于FCM的图像分割算法研究[D];广西民族大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郭履灿,胡常忻,李阳;可视化技术及视窗等软件在CT成像的应用[J];CT理论与应用研究;1997年03期
2 范立冬;李曙光;张治刚;;虚拟现实技术在医学训练中的应用[J];创伤外科杂志;2008年06期
3 熊岳山;徐凯;王彦臻;谭珂;郭光友;;虚拟膝关节镜手术仿真系统的关键技术研究[J];国防科技大学学报;2007年01期
4 骆建珍;林财兴;孟令旗;杨安荣;;DICOM医学图像三维可视化系统的研究[J];机电一体化;2007年05期
5 钟世镇;数字化虚拟人体研究现状和展望[J];解放军医学杂志;2003年05期
6 张英杰,张铁昌;纹理映射技术的发展综述[J];计算机工程与应用;1994年Z2期
7 董峰,王晓梅,石教英;交互式三维医学图像可视化系统MedVis[J];计算机学报;1998年09期
8 张翔宇,林志勇,华蓓,陈意云;从正面侧面照片合成三维人脸[J];计算机应用;2000年07期
9 潘孝勇,姜伟,杨继隆;Visual C++与Matlab的混合编程[J];计算机仿真;2004年03期
10 卢章平;丁立军;戴立玲;;基于分类的纹理映射方法综述[J];江苏大学学报(自然科学版);2006年S1期
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1 王怡;虚拟内窥镜图像处理技术研究[D];西北大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 周宴;医学CT图像的三维可视化技术研究[D];重庆大学;2005年
2 李华明;基于中国人面貌形态学特征的人脸姿态估计方法研究[D];西北大学;2005年
3 朱晓科;医用胶片数字化软件中图像采集与文件管理的设计与实现[D];西安电子科技大学;2007年
4 欧小哲;基于统计模型的颅面复原技术研究[D];西北大学;2009年
5 王安兵;基于CT图像的脊椎三维重建与测量技术研究[D];西北大学;2009年
6 陈超;基于VTK的医学图像体绘制技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 杨硕;多传感器信息融合及合成显示处理技术研究[D];西安电子科技大学;2010年
【二级引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 薛蓉;人脸器官真实感处理及其在颅面复原中的应用[D];西北大学;2011年
2 宋师;真实感人脸网格模型的纹理映射研究[D];武汉理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱蔚萍,靳宏磊,叶桦,陈维南;二维灰度直方图上的距离判别分割方法[J];东南大学学报;1999年S1期
2 诸葛婴,田捷,罗希平;一种三维数据场多表面显示方法[J];电子学报;2001年01期
3 李冠峰,黄毓瑜,杨光;体可视化的快速光线投射算法[J];工程图学学报;2000年03期
4 刘文萍,吴立德;人造目标红外前视阈值分割技术[J];红外与毫米波学报;1997年05期
5 石绘,王启付,余文勇;医学人体数据三维可视化方法的研究与实现[J];华中科技大学学报;2001年12期
6 万刚,夏青,武志强;虚拟视景仿真中实体行为建模技术的研究[J];测绘学院学报;2002年03期
7 王延华,洪飞,吴恩华;基于VTK库的医学图像处理子系统设计和实现[J];计算机工程与应用;2003年08期
8 陈寅秋,董金祥,王晓梅;一个新的基于3D纹理映射及Shear-warp变换的快速体绘制方法[J];计算机工程;1998年08期
9 车武军,杨勋年,陈凌钧,汪国昭;一种体数据面绘制算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;2001年08期
10 薛强,蔡文立,石教英;Marching Boxes:一个多精度等值面抽取算法[J];计算机辅助设计与图形学学报;1998年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 王强;基于医学图像的曲面重构的基础算法研究[D];浙江大学;2001年
2 魏迎梅;虚拟环境中碰撞检测问题的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
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1 张立民;滕建辅;彭耿;邱立军;;虚拟战场环境实时碰撞检测技术(英文)[J];天津大学学报;2006年S1期
2 冯广慧;崔树林;曾志平;;飞行模拟中的碰撞检测技术研究[J];电脑知识与技术;2009年16期
3 彭亚宁;程筱胜;戴宁;袁天然;;牙齿正畸仿真中碰撞检测问题研究[J];中国制造业信息化;2009年23期
4 范昭炜,万华根,高曙明;基于并行的快速碰撞检测算法[J];系统仿真学报;2000年05期
5 申玉斌,蔡勇,华才健;虚拟环境中的碰撞检测技术的研究与应用[J];交通与计算机;2005年01期
6 魏迎梅,王涌,吴泉源,石教英;碰撞检测中的层次包围盒方法[J];计算机应用;2000年S1期
7 马登武;叶文;李瑛;;基于包围盒的碰撞检测算法综述[J];系统仿真学报;2006年04期
8 程博;苗剑;刁金柱;;医学CT反求工程中的图像处理关键技术研究[J];机械工程与自动化;2008年01期
9 谢健;闫静;焦光明;左敦稳;周华林;杨发春;;面向虚拟装配的碰撞检测技术研究[J];中国制造业信息化;2008年21期
10 李晶;李鲲鹏;柳正;赵海燕;;冷冻电镜单颗粒重构中高分辨率病毒的三维显示[J];中国生物医学工程学报;2010年04期
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1 王从军;莫健华;;基于体数据的CT图像三维重建[A];人才、创新与老工业基地的振兴——2004年中国机械工程学会年会论文集[C];2004年
2 唐丽玉;陈崇成;王钦敏;缪海岚;;基于IDL的地质体真三维重构与可视化研究——以福州市地热田热储结构为例[A];全国地图学与GIS学术会议论文集[C];2004年
3 王卫兵;洪健;周雪平;;应用低温电镜及三维重构技术研究二十面体植物病毒的三维结构[A];中国植物病理学会第六届青年学术研讨会论文集——植物病理学研究进展(第五卷)[C];2003年
4 王立权;吴健荣;刘于珑;;蒸汽发生器检修机器人碰撞检测研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
5 蔡鹏;赵伟;任大鹏;;行人仿真系统中的碰撞检测与避让[A];工程设计与计算机技术:第十五届全国工程设计计算机应用学术会议论文集[C];2010年
6 董向阳;张佐刚;;基于层次包围盒的碰撞检测算法研究[A];'2006系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2006年
7 卢艳平;王珏;邹永宁;;可视化技术在工业CT检测中的应用[A];2006年西南地区第九届NDT学术年会暨2006年全国射线检测新技术研讨会论文集[C];2006年
8 黄静;吴雯;唐泽圣;;澳门玫瑰堂三维重构与虚拟漫游[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
9 姚长利;汤东阳;张晨;郑元满;刘浩军;薛典军;;三维地质建模中几何形体碰撞检测的图形分析技术[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
10 魏开平;夏天;沈显君;;一种基于固定方向凸包的分层包围盒碰撞检测算法及其应用[A];第二届和谐人机环境联合学术会议(HHME2006)——第2届中国人机交互学术会议(CHCI'06)论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 谢应朗(副主任医师);中风的中医治疗与CT图像有关系吗[N];上海中医药报;2002年
2 本报记者 陈磊;让“他”替你吃药挨刀[N];科技日报;2005年
3 杨锋磊,周树远;“双碰”:安全标准的安全隐忧[N];中国经营报;2006年
4 钟凌江;三维重构产业链[N];人民邮电;2006年
5 郭俐君;中国男子人体数据白皮书发布 本土服装业蓄势“精细化”[N];中国工业报;2008年
6 张素玲;恒源祥发布《中国男子人体数据白皮书》[N];中国现代企业报;2008年
7 记者 苏铁鹰;恒源祥公布《中国男子人体数据白皮书》[N];中国纺织报;2008年
8 信息产业部电信传输研究所 田辉 刘述;LAN到WAN以太网的飞跃[N];通信产业报;2004年
9 本报记者 叶青 通讯员 粤科宣;病人家属也可操刀“做手术”[N];广东科技报;2011年
10 信息产业部电信研究院标准传输研究所 魏亮 惠亮;以太网:技术和应用不断扩展[N];中国电子报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 熊玉梅;虚拟环境中物体碰撞检测技术的研究[D];上海大学;2011年
2 李晋江;海量数据点三维重构中一类关键问题研究[D];山东大学;2010年
3 张小康;高分辨冷冻电镜三维重构埃瓦尔德球效应的研究[D];中国科学技术大学;2012年
4 山海涛;基于影像序列的目标三维重构理论及关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
5 魏迎梅;虚拟环境中碰撞检测问题的研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
6 陈怀友;大规模作战仿真平台可视化关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李艳波;虚拟手术中软组织建模与碰撞检测方法研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
8 郁松;3D虚拟现实内镜手术仿真关键技术研究[D];中南大学;2011年
9 金汉均;虚拟环境中物体碰撞检测算法研究[D];华中科技大学;2006年
10 张翔;CAD关键技术在口腔修复体咬合调整中的应用基础研究[D];南京航空航天大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姚沛延;基于CT的椎骨组织分离与碰撞检测技术研究与实现[D];西北大学;2009年
2 吴强;基于OBB碰撞检测及其算法改进研究[D];郑州大学;2007年
3 陈昌宋;商品化的反求系统三维重构关键技术研究[D];华中科技大学;2004年
4 杨宝林;某型粉末合金材料微观组织结构的计算机重构[D];兰州理工大学;2011年
5 方志华;MEMS工艺版图三维重构技术研究[D];西北工业大学;2004年
6 王娟;基于3参数模型的摄像机标定和三维重构[D];云南大学;2010年
7 董向阳;基于OBB的碰撞检测算法研究[D];辽宁工程技术大学;2007年
8 丑强;虚拟环境中基于八叉树的碰撞检测问题[D];吉林大学;2007年
9 唐林顿;布料模拟的实时碰撞检测研究与实现[D];电子科技大学;2012年
10 涂炜旻;虚拟手术中碰撞检测技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
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