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基于CT序列的医学图像三维可视化技术研究

朱玲利  
【摘要】: 医学图像的三维可视化是目前的一个研究热点问题,是一个多学科交叉的研究领域,是计算机图形学和图像处理在生物医学工程中的重要应用。它通过对医学序列图像进行可视化,得到人体组织、器官以及病变体的三维图像,在诊断医学、手术规划及模拟仿真、放射治疗规划、解剖教学等方面都有重要应用。肝脏作为人体最大的实质性脏器,其可视化与仿真系统的实现具有十分重大的科学价值和实用意义。本论文主要对肝脏三维可视化中设计的关键技术进行了深入的研究,主要包括图像预处理、图像分割、可视化算法等。 在图像预处理中,首先详细分析了基于DICOM标准的CT图像解码。针对CT图像的高灰度级(4096),提出并实现了基于统计分析的显示算法,并对数据格式进行转换,便于进行后续处理。对于预处理之后的图像分割问题,针对医学图像难以进行自动分割,而对医学图像序列进行手工分割时存在工作量巨大、效率低的问题,本文分别采用了区域生长法、活动轮廓方法和聚类法等分割方法。试验表明,这些方法可以大大地减轻分割的工作量,且能实现较为准确的分割。 可视化算法可分为表面重建算法和体绘制算法,体绘制算法是本文的研究重点。体绘制技术有多种方法,对它们的性能进行了分析和比较。针对体绘制方法通常存在速度慢,交互操作不灵活的缺点,综合分析了多种体绘制加速方法,提出了基于VTK的开发模式。采用数据源为512×512×390(图片大小512×512,共390片)的数据集,在微机的环境下,实现了腹部CT断层图像的体绘制重建。重建后的结果图像比较逼真地表现了重建组织,得到了较为满意的结果。 最后,本文对整个论文的工作和研究成果进行了总结,并提出了进一步的研究设想和目标。


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