医学图像三维重建技术探讨与运用

医学图像三维重建,是从二维图像中获取三维的结构信息,为用户提供具有真实感的三维图形。它涉及到计算机图形学、数字图像处理、生物医学工程等多种技术,是一项多学科交叉的研究课题,是目前的一个研究热门。医学三维重建技术在医学诊断、手术规划、模拟仿真、整形及假肢外科、解剖教学等方面都有重要的应用。因此,对医学图像三维重建技术的研究,具有重要的学术意义和实际应用价值。医学图像三维重建的主要研究内容包括医学图像的预处理,如滤波、插值;组织器官的分割与提取;体绘制技术等。本文主要研究体绘制技术,并分析跨平台的医学图像三维重建系统的设计思路。文中分析了医学图像三维重建技术的发展状况及市场远景|教学论文范文|,先容了医学体数据可视化和体绘制技术的相关概念、医学图像的获取方法和获取标准、几种医学图像预处理技术。器官组织的分割是医学图像处理中的关键问题之一,图像序列的分割操纵是医学图像三维重建的必要准备,而软组织图像分割则是医学图像分割中的一大难点。本文先容了几种常用的医学图像分割算法,并利用文中先容的区域增长算法和数学形态学方法两种分割算法,成功地分割出了肝脏组织。体绘制技术为二维医学断层图像提供了三维的空间描述,使医生可以更直观地观察医学数据的三维内部结构信息。本文着重先容了基于Marchingcubes面绘制算法、光线投射体绘制算法、纹理映射的体绘制算法的原理和适用范围。研究了国外正在普遍使用着的VTK(VisualizationToolkit)工具包以及该工具包中提供的医学体绘制方法。使用ja语言与VTK,描述了三维重建流程,给出了上述三种算法的实现,并用临床实际数据比较分析了它们的绘制效率和交互性能。运用文中先容的图像预处理和三维重建算法设计并实现了一套跨平台的医学图像处理与三维重建系统。该系统是一套集数据采集、数据管理、阅片、丈量|教学论文网|与标准化、图像分割、三维重建等功能于一体的医疗应用软件,可广泛应用于大小医院的各个科室。【关键词】：三维重建VTKMC光线投射纹理映射
【论文提纲】：摘要4-5Abstract5-10第一章绪论10-151.1研究背景10-111.1.1课题来源101.1.2背景和研究意义10-111.1.3市场远景|教学论文范文|111.2国内外研究现状11-141.2.1面绘制方法11-121.2.2体绘制方法12-131.2.3现有的医学三维可视化系统13-141.3论文的主要工作及章节安排14-15第二章医学图像的获取以及预处理15-272.1医学图像的获取15-182.1.1DICOM3.0标准16-172.1.2DICOM图像文件格式解析172.1.3DICOM文件头17-182.1.4DICOM格式图像的显示182.2医学图像的预处理18-212.2.1是否滤波192.2.2图像的校正192.2.3图像的配准与融合19-202.2.4图像插值20-212.3医学图像的分割21-262.3.1阈值分割算法21-222.3.2种子区域增长法22-232.3.3三维边沿检测232.3.4数学形态学方法23-252.3.5实验结果25-262.4本章小结26-27第三章几种医学图像三维重建技术的比较27-583.1VTK开发包27-293.1.1VTK简介27-283.1.2VTK进行三维重建的实现28-293.2面绘制技术先容29-353.2.1面绘制理论基础29-313.2.2移动正方形算法31-323.2.3移动立方体算法32-353.3光线投射算法先容35-373.3.1基本原理35-363.3.2颜色赋值363.3.3图像合成36-373.3.4明暗计算373.4纹理映射算法先容37-463.4.1纹理相关知识先容37-393.4.2基于纹理映射的体绘制技术39-413.4.3基于二维纹理映射的体绘制算法41-423.4.4基于三维纹理映射的体绘制算法42-463.5三种算法的实现及比较46-573.5.1面绘制算法46-493.5.2光线投射算法49-553.5.3纹理映射算法55-573.5.4几种算法的比较573.6本章小结57-58第四章医学图像处理系统的实现58-734.1系统的实现58-664.1.1系统的模块组成58-594.1.2系统的设计59-664.1.3系统的操纵流程664.2主要特点及功能先容66-724.2.1系统组成67-684.2.2系统特色68-694.2.3二维预处理69-704.2.4三维重建70-714.2.5三维切割714.2.6其他实验效果71-724.3本章小结72-73第五章总结与展望73-75致谢75-76参考文献76-81攻读硕士学位期间的研究成果81