收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

面向断层医学图像的三维重建与关键技术研究

王瑜  
【摘要】: 医学图像数据(如计算机断层扫描(CT)数据及核磁共振图像(MRI)数据)的可视化技术经过二十多年的发展如今已经作为医学图像处理中研究的热点问题之一。三维重建是医学图像可视化的最直观的方法。要实现医学图像的三维重建,首先就要对图像数据进行处理,以便从中提取出感兴趣的器官、组织或病变体的外轮廓,从而实现这些被提取出的器官、组织或病变体的三维重建,重建出模型,达到辅助治疗、手术规划、教学模型和假肢设计等目的。在医疗诊断和外科手术策划中,应用逆向工程技术生成病人组织的三维数字模型,进而利用快速成型技术制作手术模型,医生在此基础上进行诊断及手术,能有效地提高诊断和手术水平,缩短时间,节省费用,提高手术的安全性。本文的核心研究问题是断层医学图像的三维重建。 本文首先回顾了逆向工程和医学图像的三维重建的研究背景,并对断层数据的采集方法做了说明。介绍了数字图像处理、医学图像重建和CAD模型的转换方法和研究现状。本文以此为背景,主要对断层医学图像上的轮廓线的提取和曲面的几何重建及其相关技术进行了研究和实现,主要包括断层图像的图像增强和降噪处理,边缘检测和轮廓线提取,曲面重建算法和三维表面模型转换,以及曲面重建过程中的轮廓匹配和分支问题的解决方法。 针对医学图像对比度低、噪声较大、灰度缓慢变化的特点,本文首先利用灰度均衡算法进行预处理,以提高图像的对比度,然后利用中值滤波保持边缘信息的平滑效果和小波变换良好的局部化特性和其固有的多尺度特性,通过中值滤波和小波变换结合的方法对图像进行增强处理。实验表明该算法取得了较好的效果,而且可以处理低质量或边缘模糊的医学图像。 边缘轮廓提取是三维重建的一个主要的前期处理过程。利用Canny算子和边界跟踪在提取单像素轮廓方面有较好的效果,具体针对医学图像边缘轮廓提取的特点,提出了一种利用迭代的改进Canny边缘检测和边界跟踪来提取图像的轮廓线的方法,提取出单像素和连续封闭的边缘轮廓。 文中第四章介绍了文中曲面重建的理论基础——B样条曲线曲面的知识。介绍了曲线曲面的定义、性质、正算和反算方法。文中接着对轮廓线表面重建方法——基于B样条曲面的表面重建进行了研究。首先分析了型值点获取中的主要关键技术,包括特征点的选取和采样点的确立。依据曲率特征首先提取各层特征点,对其重采样使每行(列)获得统一的采样点数。再对采样点插值得到非均匀双三次B样条曲面。最后,在一定控制精度下对曲面依据距离特征进行节点插入,通过最小二乘逼近法算出新的控制顶点,从而得到误差在容许范围内的逼近曲面。根据断层轮廓的特点,本算法综合运用了周期B样条和非周期B样条,讨论了封闭曲面和非封闭曲面的计算方法。另外插值和逼近的结合应用使该算法考虑到了曲面重建的精度,减少了计算量。除此之外,文中还对重建表面模型向CAD实体模型的转换过程进行了研究。 文中接着研究了复杂曲面重建中遇到的两类关键技术问题——轮廓匹配和分支问题。文中给出了多轮廓曲面重建和含有复杂嵌套问题的多轮廓曲面重建时的匹配方法:通过建立轮廓树,确定轮廓的内外属性以及轮廓之间的相互嵌套关系,并缩小轮廓匹配的搜索范围;在轮廓树的基础上,利用阈值半径寻找轮廓,确定相邻切片上轮廓的对应关系。另外本文对分支问题可能遇到的情况和解决方法进行了研究。利用加权补分法,进行母轮廓分割,并结合中间层的插入,解决分支问题,从而进行曲面重构。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 韩丽;Raffaele De Amicis;;Cubic B样条旋转曲面的自由绘制技术[J];小型微型计算机系统;2009年07期
2 王世江;;三种经典网格细分算法的研究与分析[J];中小企业管理与科技(下旬刊);2009年12期
3 赵大炜;訾方;张科;李言俊;;基于侧抑制网络的红外图像预处理[J];弹箭与制导学报;2005年S9期
4 汪庆宝,魏彩英;医学X-光片图像处理的几种新方法[J];北京工业大学学报;1991年01期
5 董继扬;基于脉冲耦合神经网络的灰度图像边缘提取[J];计算机应用;2003年09期
6 陈乐庚;高天林;萧泽新;;轮胎分检控制中的图像处理[J];光学技术;2007年S1期
7 罗洪艳;杨维萍;郑小林;侯文生;胡南;廖彦剑;;小鼠切片图像自动去背景方法的研究[J];电子科技大学学报;2011年04期
8 郑津津;王瑜;周洪军;沈连婠;;B样条曲面重构中的轮廓匹配和分支问题[J];计算机应用与软件;2010年08期
9 徐立中,杨锦堂,刘富强;基于模型的工业图像增强技术[J];仪器仪表学报;1999年06期
10 王金生,韩臻,施寅,尹直诺;几种经典网格细分算法的比较[J];计算机应用研究;2004年06期
11 樊玲;;低对比度图像增强与边缘提取[J];乐山师范学院学报;2005年12期
12 冯玉瑜,曾芳玲,邓建松;双曲面片的高精度多项式逼近[J];计算机辅助设计与图形学学报;2002年10期
13 狄岚;须文波;林意;;基于改进型脉冲耦合神经网络的图像增强[J];微计算机信息;2007年06期
14 石振刚;陶耀东;高立群;;一种模糊增强图像边缘提取算法[J];小型微型计算机系统;2008年11期
15 张志忠;康蓉;郑卫平;韩毅;任丽娜;;一种基于组合方法的红外图像增强方法[J];红外技术;2009年10期
16 侯运丰;高志华;杨松彬;;基于图像识别的哑弹体特征提取方法研究[J];机械与电子;2008年11期
17 王瑜;郑津津;周洪军;沈连婠;;断层轮廓的双三次非均匀B样条曲面重构[J];中国科学技术大学学报;2011年05期
18 许华虎;王慧雅;万杰;高珏;徐琳;;身份证件人像自动采集与识别系统[J];上海大学学报(自然科学版);2007年05期
19 谭海峰;赵文杰;李德军;杨桄;;一种提取SAR图像边缘的改进算法[J];计算机技术与发展;2008年04期
20 陈彦燕;王元庆;;基于模糊增强的小波多尺度边缘特征提取[J];计算机测量与控制;2008年08期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 肖义男;文玉梅;罗毅;;基于边缘敏感滤波的图像插值模糊消除[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
2 李孟歆;金风;张颖;;一种新的图像增强混合方法研究[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
3 邵静;高隽;董火明;;二维Teager滤波器及其在图像处理中的应用研究[A];中国仪器仪表学会第六届青年学术会议论文集[C];2004年
4 赵建;;基于偏微分方程的非线性图像增强方法[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
5 张铁栋;秦再白;朱炜;;基于模糊算法的水声图像增强[A];第十二届全国图象图形学学术会议论文集[C];2005年
6 张丽刚;谷峰;岑弘;李冠中;;基于过渡区的模糊增强边缘提取算法[A];图像图形技术与应用进展——第三届图像图形技术与应用学术会议论文集[C];2008年
7 周仲文;刘洋;;基于轮廓匹配与光流预测的智能监控应用研究[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
8 孙玉峰;周德俭;朱少华;;基于VC++的SMT焊点图像边缘提取技术[A];2010中国电子制造技术论坛论文集[C];2010年
9 顾蕊;赵建;刘伟宁;;一种基于模糊阈值的边缘提取方法[A];2009年先进光学技术及其应用研讨会论文集(上册)[C];2009年
10 赵恩良;孙丽华;孙平;韩孺眉;;一种基于改进的Sobel算子的边缘提取方法[A];第八届沈阳科学学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王瑜;面向断层医学图像的三维重建与关键技术研究[D];中国科学技术大学;2009年
2 郭晓新;超分辨率重建问题的研究[D];吉林大学;2005年
3 许欣;图像增强若干理论方法与应用研究[D];南京理工大学;2010年
4 陈方涵;小波理论在光学相关探测中的研究与应用[D];长春理工大学;2011年
5 熊杰;基于频率域、小波变换和神经网络的真彩图像增强算法研究[D];西北大学;2010年
6 刘启海;高温构件三维尺寸红外视觉测量的理论和实验研究[D];天津大学;2011年
7 陈一平;图像增强及其在视觉跟踪中的应用[D];国防科学技术大学;2011年
8 甘向阳;中外若干算法的比较研究[D];西北大学;2004年
9 许志远;雾天降质图像增强方法研究及DSP实现[D];大连海事大学;2010年
10 陈娟;有限元中面积坐标插值的新方法[D];大连理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑慕之;MRI二维图像处理及可视化研究[D];南京航空航天大学;2005年
2 于辰飞;一种基于小波神经网络的低对比度图像增强方法[D];电子科技大学;2006年
3 王锋;复杂背景环境下的车牌定位及字符分割[D];西北工业大学;2007年
4 胡晓荣;树木年轮自动识别与提取[D];南京林业大学;2007年
5 张峥;等值线生成中的算法研究[D];大连理工大学;2004年
6 胡林;面向曲面的数据建模方法及其应用[D];南京工业大学;2004年
7 徐少卿;基于多重模糊推理模型的插值推理算法研究[D];西南交通大学;2010年
8 贺秀莲;阵列天线RCS研究[D];西安电子科技大学;2002年
9 郑晓隆;指纹图像预处理和特征提取研究[D];电子科技大学;2005年
10 蒋妙玲;小波域中图像增强的研究[D];大连海事大学;2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 贾东;独有软件插值功能[N];中国计算机报;2002年
2 艺术鱼;插值别说我不知道[N];中国电脑教育报;2003年
3 小洛;参数不是唯一,手机插值大曝光[N];电脑报;2005年
4 特约作者 高嘉嗣;像素插值——谁在误导消费者?[N];电脑报;2002年
5 周炳发;“警惕乐观”逼近中国经济[N];厂长经理日报;2001年
6 冯亦珍 吴瑛;上海港逼近世界第二[N];新华每日电讯;2002年
7 朝夕;又一次亚洲金融危机悄悄逼近[N];国际商报;2000年
8 本报记者 林紫玉;逼近世界之巅[N];通信产业报;2000年
9 周斌 李映宏;国产手机大战阴影正在逼近[N];江苏经济报;2002年
10 新华社记者 李安定;氢燃料,让汽车逼近零污染[N];新华每日电讯;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978