Dividing Cubes和Shear-Warp三维重构算法研究与应用

Dividing Cubes和Shear-Warp三维重构算法研究与应用

论文摘要

随着计算机及其相关技术的迅速发展,以及图形图像技术的日渐成熟,使得图像处理和分析技术在医学领域中应用越来越广泛,开创了数字医疗的新时代。借助计算机图像处理与分析、计算机图形学、虚拟现实和计算机网络等技术的医学图像处理与分析,也随之逐渐成为了非常具有特色的研究方向。医学体数据可视化是三维数据场可视化技术与生物医学信息工程中的研究热点,在医学方面有着广泛的应用。因此,对医学体数据可视化技术进行研究,具有重要的学术意义和应用价值。本文主要是对医学体数据三维可视化的算法进行了研究与实现。在面绘制算法中主要研究了Dividing Cubes算法,并与Marching Cubes算法进行了对比。实验结果表明对同一CT序列,采用Dividing Cubes算法处理的速度比Marching Cubes算法要快;而在体绘制算法中主要研究了Shear-Warp算法,并与Ray-Casting算法进行了对比,实验结果表明对同一CT序列,采用Shear-Warp算法处理的速度比Ray-Casting算法要快。本文设计并实现了一个小型三维可视化系统。本系统主要分为以下几个部分:读取并显示单张图像;批量读取dicom图像序列并显示;图像格式的转换;对dicom序列可进行相应的可视化处理,包括面绘制中的DividingCubes算法和体绘制中的Shear-Warp算法,并显示出最终的绘制结果;对单张CT图像可实现高斯平滑处理;对可视化结果可进行简单的交互,包括平移,放大和缩小,旋转。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第1章 绪论
  • 1.1 课题的研究背景及意义
  • 1.2 可视化技术的发展
  • 1.2.1 国内外研究进展
  • 1.2.2 可视化技术的应用
  • 1.3 本文研究的可视化算法
  • 1.4 论文的主要工作
  • 第2章 医学体数据的可视化基础
  • 2.1 面绘制
  • 2.1.1 体素模型
  • 2.1.2 等值面(IsoSurface)定义
  • 2.2 体绘制
  • 2.2.1 体绘制中的光学模型
  • 2.2.2 体绘制算法基本流程
  • 2.2.3 体绘制方法分类
  • 2.2.4 投影变换
  • 2.3 可视化的空间变换
  • 2.4 体绘制的加速技术
  • 2.4.1 减少对空体元的采样或投影
  • 2.4.2 提前光线结束法
  • 2.4.3 利用图形硬件实现加速
  • 2.5 本章小结
  • 第3章 一种基于点的面绘制算法
  • 3.1 引言
  • 3.2 基于三角面片的算法—Marching Cubes
  • 3.3 基于点的面绘制算法—Dividing Cubes
  • 3.3.1 Dividing Cubes算法基本原理
  • 3.3.2 Dividing Cubes算法基本步骤
  • 3.4 实验结果
  • 3.5 本章小结
  • 第4章 快速体绘制可视化算法Shear-Warp
  • 4.1 引言
  • 4.2 Shear-Warp算法基本原理
  • 4.3 Shear-Warp算法基本步骤
  • 4.3.1 坐标系统
  • 4.3.2 物体空间中主视轴的选取
  • 4.3.3 置换矩阵的确定
  • 4.3.4 错切变换
  • 4.3.5 投影形成中间投影图像
  • 4.3.6 变形矩阵计算
  • 4.4 Shear-Warp绘制效率的提高
  • 4.4.1 体的队长编码
  • 4.4.2 图像的队长编码
  • 4.5 实验结果
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 可视化系统的设计与实现
  • 5.1 系统的主要功能
  • 5.2 系统的设计环境
  • 5.3 三维可视化系统的界面
  • 5.4 实验结果与分析
  • 5.5 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢
  • 相关论文文献

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