医学CT图像的三维分割与可视化研究

论文题目: 医学CT图像的三维分割与可视化研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 计算机软件与理论

作者: 张海波

导师: 段会川

关键词: 图像分割,医学图像可视化,图像平滑,区域增长,自适应迭代分割,数学形态学处理,虚拟切片,组件建模

文献来源: 山东师范大学

发表年度: 2005

论文摘要: 医学影像领域的迅速发展给医学带来了新的革命,计算机断层成像(ComputedTomography, CT)、核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging, MRI)、超声(Ultrasonography,US)及其它模式的医学影像已被广泛地应用于临床诊断和治疗。在计算机辅助下,从医学图像中分割出医生感兴趣区域(regions of interest, ROI),并结合可视化技术进行三维显示,使医生对人体病变部位的观察更直接、更清晰,有助于进一步提高疾病的确诊率和治愈率。图像分割是医学图像处理分析中的一个重要步骤。由于医学图像具有极其繁杂的多样性和复杂性,并且图像中还存在噪声的干扰,这使医学图像的准确分割往往具有较大的难度。目前,研究者们提出了许多分割方法,但在临床应用中,这些方法在准确度、执行速度、鲁棒性及自动化程度上还存在一定问题,因此,设计实用高效的自动分割方法一直是研究者们追求的目标。医学图像可视化是医学图像处理的重要研究内容,也是科学计算可视化中最成功的应用领域之一,已成为辅助疾病诊断和治疗的重要手段,并且已深入到医学的各个领域。目前已有很多可视化方法,如体绘制、面绘制、局部显示等等,如何充分利用这些可视化技术方便、快捷地显示图像中有价值信息已成为目前医学图像可视化领域的研究热点。本论文对医学CT 图像三维分割与可视化中的关键技术进行了一些有益的探讨,其贡献主要有以下几个方面:1. 设计了一种医学CT 图像三维分割框架,提出了两种三维分割算法:单目标三维自适 应迭代分割算法(SO3DAISA)和多目标三维分割算法(MO3DSA)。本文设计的医学CT 图像三维分割框架主要有三部分组成:图像预处理、三维分割和分割结果后处理。(1) 在图像预处理部分,首先采用切片堆叠方式构建3D 图像,然后探讨了基于3D 图 像的各向异性滤波方法,最后针对3D 图像中层间分辨率远低于层内分辨率的特点, 采用三线性插值算法对3D 图像进行切片内插,提高切片间分辨率。(2) 在分割部分,针对医学CT 图像,提出了一种基于3D 区域生长的单目标三维自适 应迭代分割算法(SO3DAISA),设计了一种综合全局特征和局部特征的生长准则, 以迭代方式获取了令人满意的分割结果;提出了一种过分割检测准则,有效地解决 了3D 区域生长方法中的过分割问题。针对3D 图像中多目标分割问题,本文提出 了一种多目标三维图像分割算法(MO3DSA),有效地解决了直方图呈单峰分布图像 的分割问题。(3) 由于人体组织结构的复杂性以及图像中噪声的干扰,采用基于区域生长方法进行分 割时,分割结果中往往会存在“空洞”。为获取完整的目标边界,本文提出了基于 数学形态学和基于行程的“空洞”填充方法,有效地填充了“空洞”。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 医学图像分割与可视化研究意义

1.2 国内外研究现状与分析

1.3 本论文的创新之处

第2章 医学图像分割方法概述

2.1 目前常用的医学图像分割技术

2.1.1 基于区域的图像分割

2.1.2 基于边缘的图像分割

2.1.3 基于模型的图像分割

2.1.4 基于数学形态学的图像分割

2.1.5 基于模糊技术的图像分割

2.1.6 基于神经网络的图像分割

2.1.7 基于知识的图像分割

2.2 目前医学图像分割算法中存在的问题

第3章 医学CT 图像三维分割算法研究

3.1 引言

3.2 医学CT 图像三维分割框架

3.3 图像预处理

3.3.1 三维图像构建

3.3.2 图像数据转换

3.3.3 平滑滤波

3.3.4 切片内插

3.4 3D 区域生长算法简介及分析

3.5 单目标三维自适应迭代分割算法

3.5.1 种子选择

3.5.2 生长准则设计

3.5.3 生长过度检测准则设计

3.5.4 三维自适应迭代分割算法

3.5.5 分割结果后处理

3.6.6 试验结果与分析

3.6 多目标三维分割算法

3.6.1 FCM 聚类分割

3.6.2 多目标三维分割算法

3.6.3 试验结果与分析

第4章 三维医学图像可视化

4.1 医学图像三维可视化概念及方法

4.1.1 面绘制技术

4.1.2 体绘制技术

4.2 可视化工具包VTK 简介

4.3 基于VTK 的任意方向虚拟切片生成方法

4.3.1 设计背景

4.3.1 虚拟切片参数设置

4.3.3 切片内插值

4.3.4 虚拟切片显示

4.3.5 交互控制

第5章 三维医学图像处理系统的设计与实现

5.1 基于组件的软件设计方法

5.2 组件开发中存在的问题

5.3 基于UML 的四步组件建模方法

5.4 三维迭代分割组件(CSO3DISeg)的设计实例

5.4.1 用例建模

5.4.2 概念建模和对象交互建模

5.4.3 组件结构建模

5.4.4 组件接口建模

5.5 三维医学图像处理系统(3DMIPS)

5.5.1 开发环境

5.5.2 系统框架结构及主界面

5.5.3 各模块及组件功能

第6章 总结及展望

6.1 全文工作总结

6.2 进一步工作

论文作者在学期间发表的学术论文目录

参考文献

致谢

发布时间: 2005-09-26

参考文献

• [1].基于图论的心脏CT图像分割的研究[D]. 郭元丁.浙江大学2016
• [2].肝脏肿瘤CT图像分割及三维重建方法研究[D]. 陈璐.兰州交通大学2016
• [3].口腔CT控制台及后处理软件设计与实现[D]. 徐汉雄.东北大学2015
• [4].基于图谱的微型CT小鼠器官分割方法[D]. 王群.华中科技大学2016
• [5].模糊聚类在CT图像骨分割中的应用[D]. 王东明.西安电子科技大学2006
• [6].基于层次分析法的CT设备选型问题研究[D]. 李明.云南大学2016
• [7].CT系统X射线管用高压发生器的设计[D]. 付春洋.北京工业大学2016
• [8].基于CT的肝细胞性肝癌辅助诊断系统中的关键方法研究[D]. 陈思媛.南阳师范学院2017
• [9].基于心电图的CT心脏扫描系统与实现[D]. 李岳.复旦大学2013
• [10].超声和CT诊断布加综合征的回顾性对比研究[D]. 满全水.大连医科大学2012

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• [5].医学CT图像的三维可视化技术研究[D]. 周宴.重庆大学2005
• [6].医学图像三维可视化算法研究及系统开发[D]. 卿珍.长春理工大学2006
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