脑血管的三维重构及应用

论文摘要

科学计算可视化是20世纪80年代发展起来的一门新学科,其实质是将科学计算过程中产生的大量的抽象数据,借助于计算机图形学和图像处理技术,以图形图像信息的形式,直观形象地表达出来医学图像三维重建是可视化技术的一项重要应用现阶段的医学图像三维重构算法取得了极大的成就,能够逼真重构出人体三维立体模型。脑血管瘤又称海绵状血管瘤,是起源于中胚叶细胞的胚胎残余组织的良性肿瘤,多发生在小脑,偶见于脑干和脊髓。由于脑血管瘤病症与很多脑部疾病相似,因此医生在诊断时经常发生误珍现象。针对这些问题,本文将三维重构应用于脑血管瘤的诊断。论文以一位60岁男性脑血管瘤患者的451幅脑切片图像作为实验材料。首先对二维序列图像进行预处理,通过调整图像灰度,加强脑组织与周围组织的灰度差,然后利用边缘跟踪算法得到脑组织的准确边界,并将脑组织提取出来。最后利用可视化工具VTK对这些处理过的二维图像进行重构,首先将头部上半部分的血管和下半部分的头骨同时显示,得到脑血管瘤在脑部的位置,然后单独重构脑血管的三维图像,得到了脑血管瘤的准确三维立体图像,为医生对脑血管瘤的诊断以及后期的治疗起到了很好的辅助作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 本文的研究意义
• 1.3 本文主要研究工作
• 第2章 医学CT图像
• 2.1 CT图像成像设备及原理
• 2.2 医学图像DICOM标准
• 2.2.1 DICOM组成部分
• 2.2.2 DICOM文件格式
• 2.3 本章小结
• 第3章 医学图像的预处理
• 3.1 图像对比度增强
• 3.1.1 对比度线性拉伸
• 3.1.2 直方图均匀化方法
• 3.1.3 线性动态调整
• 3.2 噪声抑制
• 3.2.1 均值滤波法
• 3.2.2 中值滤波法
• 3.3 边缘检测
• 3.3.1 基于经典微分算子的边缘检测方法
• 3.3.2 边缘跟踪算法
• 3.4 本章小结
• 第4章 头部断层图像的三维重构
• 4.1 可视化工具VTK
• 4.1.1 VTK的特点
• 4.1.2 VTK的成像模型
• 4.1.3 VTK的绘制机理
• 4.2 面绘制
• 4.2.1 Marching Cube算法的基本原理
• 4.2.2 等值面的绘制
• 4.2.3 Marching Cube算法二义性问题及其解决
• 4.2.4 VTK中的Marching Cube算法实现
• 4.3 体绘制
• 4.3.1 体数据
• 4.3.2 体绘制光学模型
• 4.3.3 光线投射算法
• 4.3.4 VTK中光线投射算法的实现
• 4.4 本章小结
• 第5章 三维重构在脑血管瘤辅助诊断中的应用
• 5.1 脑血管瘤症状
• 5.2 脑血管瘤的三维显示
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢