基于医学图像序列匹配的分割及三维建模研究

论文摘要

图像三维建模是图像处理的一个研究热点。医学图像三维建模在诊断医学、放射治疗、手术规划、美容整形以及解剖教学等方面都有十分重要的应用。在基于二维医学图像序列的三维建模中,算法效率是阻碍三维建模技术在临床应用推广的首要难题。分析了三维建模技术的研究现状,研究了几种三维建模的绘制算法,探讨了体绘制算法的光线投射原理。针对三维建模算法存在的效率问题,研究了三维建模加速技术,从建模的若干关键步骤提出了加速策略。提出了通过图像存储映射、重采样优化以及序列匹配进行加速的基本策略,并试图通过图像分割限定三维建模区域来减少数据处理量。在三维建模系统的总体框架中,通过引入多进程内存映射文件的方式,加快了图像存储速度,并简化了医学图像数据的访问过程;针对三维模型内部需要以任意视角观察的问题,提出了多平面切割的模拟平面算法;采用基于相似度的序列图像匹配技术,解决了大量医学图像序列分割效率的问题。为了加速单张图像的分割,采用了区域生长分割算法;结合形态学方法和一种8邻域内轮廓跟踪算法,修补了区域生长算法分割质量不高的问题;此外,设计了二次图像分割方案,用于平衡分割质量和分割效率之间的矛盾,以保证三维图像建模后的效果。基于上述方案,设计了一个无需人工参与的图像序列自动分割算法,并以此为基础实现了医学图像序列的三维分割和重建系统。实验证明,上述方案较好地解决了三维建模系统的效率和实用性问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 医学图像三维建模研究的背景和意义
• 1.2 医学图像三维建模研究概况
• 1.3 医学图像三维建模技术分析
• 1.4 论文主要研究工作
• 1.5 论文的组织结构
• 2 三维建模系统分析及设计
• 2.1 系统分析
• 2.2 功能模块
• 2.3 系统实施平台
• 2.4 本章小结
• 3 三维建模
• 3.1 三维建模面绘制算法
• 3.2 三维建模体绘制算法
• 3.3 体绘制光线投射原理
• 3.4 三维建模算法比较
• 3.5 本章小结
• 4 三维建模加速
• 4.1 三维建模加速技术
• 4.2 三维数据快速存储
• 4.3 图像匹配序列检验
• 4.4 序列图像加速分割
• 4.5 系统加速总结
• 4.6 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 全文工作总结
• 5.2 未来的工作与展望
• 致谢
• 参考文献