基于调和映射的三维医学图像可视化系统的实现

论文摘要

随着现代医学影像技术的发展,极大地丰富了医学对象的内容。对于这些信息的利用,要准确地把握分析对象的生理病理性质、空间几何特征及其与周围生物组织之间的空间关系,仅凭医生的想象是极为困难的。随着计算机技术以及科学计算可视化的迅猛发展,使得人们可以通过可视化的方法,以一种直观、逼真、有效的形式对各种医学对象中丰富的隐含信息加以利用。医学对象可视化就是通过对具有空间特性的医学对象在静态或动态三维空间中进行处理,以视觉信息的形式充分反映出医学对象中丰富的隐含信息,在临床诊断、治疗以及科研教学中有着广泛的应用前景。近年来,医学对象可视化的研究一直是国际上的研究热点之一。然而医学成像仪器产生12位的体数据,普通显示器只支持8位的灰度图。如果使用普通显示器来显示医学图像,显卡会自动将这些12位数据转化成8位数据,这就造成了数据动态范围被压缩。为了解决这一问题,在2D领域通常使用昂贵的医学专用灰阶显示器。在3D领域却限制了医生使用三维可视化软件。本文尝试将一些在2D图像处理中使用的图像增强技术如加权平均模板,不同程度曝光等来实现色调映射算法等应用到三维体数据的显示当中,通过种种复杂的数据变换,使得在普通显示器上显示的8位灰度图呈现出更高的动态范围,得到更为生动,更加丰富的显示效果。而且这种技术也可以实现任意位数的转化,使得应用到12位显示器的时候显示效果也可以得到增强。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 研究背景
• 1.2.1 医学影像算法平台的研究现状
• 1.2.2 医学图像可视化系统的研究现状
• 1.3 本文内容
• 1.3.1 本文工作
• 1.3.2 本文结构
• 第二章 调和映射算法的实现
• 2.1 引言
• 2.1.1 图像增强以及高动态范围显示领域的研究现状
• 2.1.2 调和映射简介
• 2.2 动态范围压缩
• 2.3 不同程度曝光的实现
• 2.4 卷积算法的实现
• 2.5 DICOM医学图像数据的读取和转换
• 2.5.1 DICOM医学图像数据简介
• 2.5.2 DICOM文件格式
• 2.5.3 DICOM传输语法和图像编码
• 2.5.4 DICOM数据读取和转换
• 第三章 三维医学图像系统的设计与实现
• 3.1 图像的预处理与分割
• 3.1.1 图像分割方法综述
• 3.1.2 阀值分割
• 3.1.3 区域增长方法
• 3.1.4 Level Set分割法
• 3.1.5 流域（watershed）分割算法
• 3.2 面绘制
• 3.2.1 Marching Cubes方法的基本原理
• 3.3 体绘制
• 3.4 体绘制和面绘制的比较
• 3.5 医学图像可视化系统的实现
• 3.5.1 系统概述
• 3.5.2 系统模块
• 3.5.3 系统功能
• 第四章 实验结果分析与评估
• 4.1 实验结果
• 4.3 显示效果提升的量化
• 第五章 总结与展望
• 5.1 内容总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢