医学图像三维重建系统设计与实现

本文主要研究医学图像预处理和三维重建技术的若干关键技术,并分析了跨平台的医学图像三维重建系统的设计思路。医学图像三维重建,是计算机图形学和数字图像处理技术在生物医学工程中的重要应用。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。医学图像三维重建系统一般包括医学图像的获取,预处理(包括器官组织的分割与提取),三维模型的重构,以及计算机辅助诊断等功能。其中,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。基于曲线演化理论的,借助偏微分方程等数学工具的水平集方法已经被广泛应用于医学图像分割领域。本文先容了水平集方法的数学模型,并设计了一种基于窄带水平集方法的,专门针对软组织图像序列分割的算法。首先用边界追踪等方法提取第一层图片中的软组织相关轮廓;将它们作为初始水平集曲线,再利用窄带水平集方法进行演化;经过两个阶段的迭代处理,终极自动分割出整个软组织图像序列。实验表明该算法具有较高效率、分割结果精确,所产生的分割结果可以作为三维重建的合适的数据集。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。本文主要先容了基于纹理映射的体绘制算法、光线投射体绘制算法,以及Marchingcubes面绘制算法的实现机制和适用范围。在文中先容的图像预处理和三维重建算法基础上,实现了一套跨平台的医学图像三维重建系统。同时对基于灌注分析模型的计算机辅助诊断技术进行了探讨。【关键词】：三维重建分割纹理映射光线投射计算机辅助诊断
【论文提纲】：摘要4-5Abstract5-9第一章绪论9-171.1课题来源91.2课题背景和研究意义9-101.3国内外研究现状10-151.3.1医学图像预处理技术101.3.2医学图像三维重建技术10-131.3.3计算机辅助诊断技术13-141.3.4现有的医学三维可视化系统14-151.4论文的主要工作、创新点及章节安排15-171.4.1论文的主要工作及创新点151.4.2论文的章节安排15-17第二章医学图像获取及预处理技术17-292.1医学图像DICOM3.0标准17-202.1.1DICOM3.0标准设计思想17-182.1.2DICOM数据集与数据元素结构18-192.1.3DCM图像文件格式19-202.2医学图像预处理20-282.2.1是否滤波的讨论212.2.2图像的校正、配准与融合21-222.2.3软组织图像的分割22-282.3本章小结28-29第三章医学图像三维重建技术29-543.1面绘制技术29-383.1.1体素模型29-313.1.2等值面31-323.1.3MarchingCubes算法32-383.2基于纹理映射的体绘制技术38-483.2.1纹理技术先容38-413.2.2基于二维纹理映射的体绘制算法41-433.2.3基于三维纹理映射的体绘制算法43-483.3光线投射体绘制技术48-513.4医学图像三维重建算法性能的评价标准51-523.5本章小结52-54第四章跨平台的医学图像三维重建系统的实现54-714.1系统的设计目标与体系结构544.2系统功能先容54-554.3技术路线55-634.3.1Ja3D技术在三维重建中的应用55-594.3.2OpenGL、VTK与QT技术在三维重建中的应用59-614.3.3VRML技术简介61-624.3.4技术方案的选择62-634.4医学图像三维重建系统的实现63-704.4.1Ja版本客户真个|教学论文范文|实现63-664.4.2QT版本客户真个|教学论文范文|实现66-694.4.3VRML版本Web客户真个|教学论文范文|实现69-704.5本章小结70-71第五章基于灌注分析模型的计算机辅助诊断71-775.1计算机辅助诊断的基本原理715.2血流计算的灌注分析方法71-745.3实验结果及分析74-765.4本章小结76-77第六章总结与展望77-79致谢79-80参考文献80-86个人简历及硕士期间发表论文情况86-87