基于腹部CT图像的肝脏可视化研究

论文摘要

医学图像的三维可视化是把医学图像信息以三维方式显示出来,给医护人员提供更直观、更完整的医学信息,在临床疾病诊断、临床治疗和基础医学研究方面有重要的实用价值。本文对肝脏可视化过程中的肝脏图像分割、三维重建等问题进行了研究。本文首先综述了医学图像可视化的意义和国内外研究现状,介绍了医学图像可视化中的问题,其中包括图像画质的改善、目标图像的分割标注、图像的匹配和融合、切片间的插值、三维重建等。并对其中用到的典型三维重建算法作了介绍。图像分割是医学图像三维重建的关键问题,但至今尚未一个通用的稳定算法。Chan-Vese模型是对Mumford-Shah模型的简化,是当前几何变形算法模型中的研究热点,针对原始Chan-Vese模型不能区分具有相同的灰度均质、不同的灰度方差的区域问题,本文将高斯概率模型作为图像区域内的灰度分布概率模型,根据灰度值在不同区域具有不同的概率密度,计算法向力的符号推动曲线的朝正确的方向演化。通过对腹部CT图像的分割实验,证明了改进的算法能够准确地将肝脏图像分割出来,但分割所用的时间增加了。体绘制技术通过模拟光线在物体内部的一系列光学现象,得到绘制图像。利用体绘制技术中的光线投射法进行绘制,可以得到高质量的图像。VTK是一套进行数据可视化的通用的开发工具包。利用VTK开发肝脏三维重建软件可以大大提高开发效率。本文在VC++.Net平台上利用VTK开发包实现了基于光线投射法的肝脏图像三维重建。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 医学图像可视化研究现状及发展趋势
• 1.2.1 医学图像可视化发展历史
• 1.2.2 研究现状及发展趋势
• 1.2.3 面临的问题
• 1.3 本论文的研究内容及框架
• 第2章 医学图像三维可视化方法概述
• 2.1 引言
• 2.2 三维可视化预处理技术
• 2.2.1 改善图像画质
• 2.2.2 图象分割标注
• 2.2.3 图像的匹配和融合
• 2.2.4 断层图像之间的插值
• 2.3 各类典型算法
• 2.3.1 表面绘制方法
• 2.3.2 体绘制方法
• 2.3.3 面绘制和体绘制的优缺点比较
• 2.4 本章小结
• 第3章 肝脏CT 图像分割
• 3.1 引言
• 3.2 医学图像分割的主要方法
• 3.2.1 基于区域的图像分割
• 3.2.2 基于边缘的图像分割
• 3.2.3 结合特定理论工具的方法
• 3.3 水平集方法
• 3.3.1 曲线演化理论
• 3.3.2 水平集方法原理
• 3.3.3 水平集方法离散格式
• 3.3.4 水平集函数的快速算法
• 3.4 基于CHAN-VESE 模型的图像分割
• 3.4.1 Mumford-Shah 模型
• 3.4.2 Chan-Vese 模型
• 3.5 对CHAN-VESE 模型的改进
• 3.5.1 基于高斯区域统计模型的Chan-Vese 图像分割
• 3.5.2 改进后的Chan-Vese 模型的水平集数值计算过程
• 3.6 肝脏CT 图像分割
• 3.7 本章小结
• 第4章 肝脏三维重建体绘制算法研究
• 4.1 体绘制原理
• 4.1.1 体绘制的光学模型
• 4.1.2 体绘制流水线
• 4.2 基于光线投射法的肝脏体绘制
• 4.3 本章小结
• 第5章 基于VTK 的肝脏三维重建
• 5.1 VTK 介绍
• 5.1.1 VTK 的产生与发展
• 5.1.2 VTK 基本构成
• 5.2 用VTK 进行三维重建的技术特点
• 5.2.1 VTK 应用结构
• 5.2.2 VTK 绘制过程
• 5.3 基于VTK 的肝脏三维重建C++实现
• 5.3.1 肝脏体数据场的重建
• 5.3.2 体绘制的实现
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢