CT图像三维重建的研究与实现

CT图像三维重建的研究与实现

论文摘要

医学图像三维重建是当前研究的热点。它是一个多学科交叉的研究领域,是运用计算机图形学、图像处理、计算机视觉以及人机交互技术,将一系列二维医学图像数据转换为三维图形或图像在输出中屏幕上,并进行交互处理的理论、方法和技术。三维重建技术在诊断医学、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。本文以CT (Computed Tomography)图像为对象,研究和实现了对医学图像的三维重建。首先,文章阐述了CT的历史和发展,介绍了CT的设备、成像原理及图像特点。其次,文章对当今医学图像领域的重要标准DICOM (Digital Imaging and Communication of Medicine)进行了研究。当今大部分的医学图像以DICOM形式存储,了解这个标准对于其它相关领域的研究也有帮助。本文对DICOM的研究着重于文件格式、图像编码、窗宽窗位等方面。再次,本文重点研究三维重建的算法。三维重建算法大体分为面绘制和体绘制。本文各选取一个典型算法进行研究。面绘制以移动立方体(MC)算法为研究对象,体绘制以光线投影(RC)算法为研究对象。通过这两个算法的研究,基本了解三维重建的原理和过程。最后,本文以VTK为工具研究了三维重建的实现。文章介绍VTK的特点、重点类的介绍,并详细阐述如何利用VTK实现对DICOM图片的读取、移动立方体算法的实现和光线投影算法的实现,并展示如何把VTK和VC结合起来编程。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 研究背景以及意义
  • 1.2 国内外研究概况
  • 1.2.1 国外研究状况
  • 1.2.2 国内研究状况
  • 1.3 论文的主要研究内容
  • 第二章 CT成像原理与图像介绍
  • 2.1 CT技术原理及算法
  • 2.1.1 基本反投影法
  • 2.1.2 雷登变换与反变换
  • 2.2 CT设备及其发展
  • 2.3 CT图像与CT值
  • 2.4 CT图像的重要参数
  • 2.5 本章总结
  • 第三章 DICOM标准及编码
  • 3.1 DICOM标准介绍
  • 3.2 DICOM数据集编码方式
  • 3.3 DICOM数据编码的重要概念
  • 3.4 DICOM文件格式
  • 3.5 DICOM图像相关信息标签
  • 3.6 像素编码
  • 3.7 窗宽窗位技术
  • 3.8 本章小结
  • 第四章 三维重建算法研究
  • 4.1 移动立方体算法(MC)基本原理
  • 4.2 光线投射法(RC)基本原理
  • 4.3 其它三维重建算法
  • 4.4 本章小结
  • 第五章 三维重建的实现
  • 5.1 VTK类库结构
  • 5.2 VTK图形模式主要类
  • 5.3 环境准备
  • 5.3.1 环境搭建
  • 5.3.2 测试数据
  • 5.4 VTK读DICOM图像及窗宽窗位调节
  • 5.4.1 DICOM图像的读取与显示
  • 5.4.2 窗宽窗位调节
  • 5.5 VTK实现MC算法
  • 5.5.1 MC算法实现
  • 5.5.2 基本交互设定
  • 5.6 VTK实现RC算法
  • 5.7 本章小结
  • 第六章 结论与展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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