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医学图像三维重建及可视化的研究

赵奇峰  
【摘要】: 医学图像三维重建及可视化是将计算机图形学和图像处理技术应用在生物医学上,利用人类视觉系统特性,在计算机上对医学成像设备所产生的二维断层图像序列,进行一定的处理和转换,转变成为直观的、具有立体效果的三维图像在屏幕上显示出来,并进行进一步模拟交互操作的理论和技术。医学图像三维重建及可视化是当前医学图像处理的研究热点,它不仅在理论研究方面有重要意义,而且对于临床医学等有着重大的意义和应用价值。 本文充分考虑国内医学图像处理的需要,介绍了计算机断层成像设备、核磁共振所形成图像数据的特点和预处理方法,研究了医学图像三维重建与可视化技术的不同方及其优缺点以及体绘制技术的加速算法。重点研究了用光线投射体绘制算法实现三维重建的过程,并且引入了可视化工具包VTK,利用VTK完成了光线投射算法三种方法:最大密度法,等值面法,复合光线投射法仿真,给出仿真结果和相关评价。然后对等值面体绘制方法进行了优化并得到良好的可视化效果。 本文针对光线投影算法存在的运算量大,绘制速度慢的问题,综合分析了各种体绘制加速技术,提出了光线投影体绘制中的重采样加速算法:结合三维数据场在像平面的投影减少光线投影数目;利用包围盒技术避免对空体元的采样,加速光线投影的效率。该算法克服了现有加速算法速度提高不明显的缺陷。在保证绘制质量的同时,极大地提高了绘制效率。最后在计算机上利用VC++6.0环境和OpenGL技术采用光线投射加速算法对医学图像进行三维重建,实验结果验证了算法的正确性和可行性。


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