医学影像处理分析系统中的可视化研究

论文摘要

医学图像三维重建是目前的一个研究热点问题,它在医疗诊断、手术规划及放射治疗规划、整形与假肢外科、虚拟手术及解剖教育中都有重要应用。由于医学图像三维重建涉及的面非常广,本论文主要是在医学图像的重建方法和简化算法方面做了一些有益的研究。首先,论文阐述了医学图像的重建方法,讨论并比较了三维重建的两类方法:面绘制和体绘制。其次,在三维重建部分,论文介绍了Marching cubes算法的基本思想和原理,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。为了达到较好的交互效率,论文在基于三角形折叠的基础上,将网格顶点到视点的距离作为权因子加到二次误差测度上,从而得到距离加权的高效网格简化算法,并将其应用于简化医学的三维模型,得到的简化网格模型具有较高质量。再次,论文介绍了Ray Casting算法的基本思想和原理,研究了其加速算法,并从两个方面（体数据分割和变换函数）分别对光线投射算法的改进方案进行了分析。最后,在充分学习和研究国外优秀的同类软件3DMed的基础上,论文利用MITK和VC++6.0设计并实现了一个具有初步功能的医学图像三维重建系统。该系统的主要功能包括数据读取和三维重建及辅助测量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基于三维数据的建模与可视化的国内外发展现状
• 1.3 医学图像三维重建技术综述
• 1.3.1 表面绘制方法
• 1.3.2 体绘制方法
• 1.4 论文背景及主要工作
• 2 基于规则体数据的三维表面模型构建
• 2.1 引言
• 2.2 表面绘制概述
• 2.3 体素模型与等值面定义
• 2.3.1 体素模型
• 2.3.2 等值面定义
• 2.4 移动立方体（MARCHING CUBES）算法抽取等值面
• 2.4.1 MC算法的基本原理
• 2.4.2 MC算法“空洞”问题的产生
• 2.4.3 二义性的消除
• 2.5 本章小结
• 3 三维模型的网格简化
• 3.1 引言
• 3.2 基于三角型折叠的网格简化算法
• 3.3 改进的三角形折叠算法
• 3.3.1 基于顶点到平面距离平方和的QEM算法原理
• 3.3.2 算法步骤
• 3.3.3 网格简化结果
• 3.4 本章小结
• 4 直接体绘制
• 4.1 引言
• 4.2 直接体绘制的概述
• 4.3 光线投射体绘制算法
• 4.3.1 三维数据场的分类问题
• 4.3.2 颜色赋值
• 4.3.3 图像合成
• 4.3.4 明暗计算
• 4.4 光线投射体绘制加速算法
• 4.4.1 体数据分割
• 4.4.2 使用变换函数进行透明绘制
• 4.5 本章小结
• 5 医学图像三维重建系统开发
• 5.1 引言
• 5.2 重建系统系统功能模块划分
• 5.3 开发环境与系统界面
• 5.3.1 可视化工具MITK
• 5.3.2 在VC中调用MITK库
• 5.3.3 系统实现
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文
• 在校期间所获奖励