医学图像三维重建系统探讨与实现

医学图像三维重建是目前的一个研究热门问题,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,它在诊断医学、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方面都有重要应用。因此,本研究具有重要的学术意义和应用价值。论文首先论述了医学图像的数据获取问题,具体分析了基于DICOM标准的图像解码,然后先容了灰度变换和噪声消除的图像预处理技术。针对预处理之后的图像分割问题,文中提出了经阈值分割、数学形态学操纵进行区域修整和交互式手绘轮廓的图像分割步骤。在三维重建部分,首先讨论并比较了三维重建的面绘制和体绘制的两类方法,先容了MarchingCubes算法抽取等值面的基本思想和算法原理,分析了MC算法中连接方式产生二义性的原因及消除二义性的方法。考虑到交互效率,在总结网格简化算法的基础上,改进并实现了一种基于三角形顶点合并的网格简化算法,利用它对MC算法构建的模型进行表面网格简化。最后,在充分学习和研究国外优秀的同类软件3DSlicer的基础上,设计了自己的医学图像三维重建系统。提出了基于VTK(VisualizationToolkit)的开发模式,其中核心算法由C++编程实现,通过VTK实现可视化,利用VC++6.0实现界面的设计和系统的集成。整个系统目前已完成的功能包括:数据读取、图像预处理、图像分割、三维重建以及辅助的丈量|教学论文网|、视角变换和物体分离等操纵,实现了一个三维重建系统的初步功能。【关键词】：三维重建DICOM图像分割MarchingCubes网格简化VTK3DSlicer
【论文提纲】：第1章绪论10-161.1引言10-111.2该领域的国内外研究现状11-131.3本文的主要研究工作及创新点13-141.4本文的组织结构14-16第2章数据获取及图像预处理16-272.1数据的获取16-172.2基于DICOM标准的图像解码17-212.2.1DICOM标准先容17-182.2.2DICOM信息对象定义18-202.2.3DICOM文件的解析20-212.3图像预处理21-252.3.1CT值及灰度变换21-232.3.2平滑和噪声消除23-252.4本章小结25-27第3章图像分割27-353.1概述27-283.2阈值分割28-293.3形态学操纵29-323.4手绘轮廓32-333.5本章小结33-35第4章三维重建35-574.1三维重建的方法分类及比较35-414.1.1面绘制35-394.1.2体绘制39-404.1.3面绘制和体绘制的比较40-414.2面绘制中的MarchingCubes算法分析41-564.2.1引言41-434.2.2MC算法原理43-484.2.3MC算法天生|教育论文网|等值面的近似表示及连接的二义性48-514.2.4三角网格的简化51-564.3本章小结56-57第5章三维重建系统的设计及实现57-755.1系统框架及功能设计57-655.1.1国外相关软件的设计思想57-605.1.2系统框架结构及主界面60-615.1.3功能模块划分61-645.1.4数据流图64-655.2开发环境65-745.2.1可视化工具包VTK65-715.2.2在VC中调用VTK库71-745.3本章小结74-75第6章结论及展望75-776.1结论756.2进一步研究的方向75-77致谢77-78参考文献78-81个人简历在读期间发表的学术论文与研究成果81