医学超声图像的三维可视化研究

论文摘要

本文分析了三维超声成像技术的背景、意义及其国内外发展动态,研究了二维图像处理和三维图像可视化所涉及的基本技术和方法。在总结前人工作并分析实际应用需求的基础上,提出了适用于人体肝脏的超声二维图像处理及三维重建与显示的方法。在二维图像处理方面,本文探讨了适合于超声图像的去噪与分割算法,采用Wiener滤波和中值滤波相结合的方法,以及形态学滤波中的开闭运算来对图像进行降噪;用直方图分析、阈值分割、关键区域（ROI）选取、灰度图像反色等方法完成了图像的分割。针对处理后的二维图像中还存在孤立暗区的问题,提出了改进的形态学滤波方法,取得了良好的处理效果。在三维重建和显示方面,本文研究了各种医学图像三维重建算法以及国内外主流的医学算法开发平台,并在二维图像处理结果的基础上,实现了三维超声图像的面绘制和体绘制,给出了仿真结果。根据软件工程的思想对功能模块进行划分,在VC++环境下和MITK软件包的基础上,实现了一个拥有二维序列图像显示、三维面绘制和体绘制等功能的三维可视化软件系统。通过人机交互,还可以对重构出的图像进行旋转、缩放等操作,使医生能够充分了解病灶的性质及其周围组织的三维结构关系,从而更方便直观地做出临床诊断。其实用性得到哈尔滨医科大学临床医学院相关医生的认可。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 三维超声成像技术的背景及其意义
• 1.2 国内外发展现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 二维超声图像的预处理
• 2.1 噪声的来源
• 2.2 超声图像的降噪
• 2.2.1 Wiener 滤波
• 2.2.2 中值滤波
• 2.2.3 降噪结果
• 2.3 超声图像的分割
• 2.3.1 传统的图像分割方法概述
• 2.3.2 直方图分析
• 2.3.3 阈值分割
• 2.3.4 关键区域（ROI）选取
• 2.3.5 灰度图像反色
• 2.4 本章小结
• 第3章 数学形态学图像处理
• 3.1 数学形态学图像处理概述
• 3.1.1 二值数学形态学
• 3.1.2 形态滤波器
• 3.1.3 多尺度结构元素的选取
• 3.2 形态学滤波结果
• 3.3 改进的形态学滤波方法及应用
• 3.4 本章小结
• 第4章 超声图像的三维重建
• 4.1 医学图像三维重建概述
• 4.1.1 表面绘制方法
• 4.1.2 体绘制方法
• 4.1.3 混合绘制方法
• 4.1.4 各类算法的比较与应用
• 4.2 医学影像算法平台的国内外研究现状
• 4.3 基于MITK 的超声图像三维重建
• 4.3.1 MITK 的计算框架
• 4.3.2 MITK 的绘制模型
• 4.3.3 基于MITK 的面绘制实现
• 4.3.4 基于MITK 的体绘制实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 三维可视化软件设计
• 5.1 相关工作介绍
• 5.2 需求分析
• 5.3 总体功能设计
• 5.4 具体功能实现
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢