Whistar鼠股骨阶段生长三维重建研究

论文摘要

医学图像三维重建是一个多学科交叉的研究领域,它涉及数字图像处理、计算机图形学以及医学领域的相关知识对医学图像三维重建的研究,具有重要的学术意义和应用价值。现代医疗影像设备所获得的医学体数据量越来越多,以及医学图像本身的复杂性,使得三维重建所需处理的数据量巨大,因此提高医学图像分割的准确性、优化绘制算法、提高处理速度变得十分重要。基于力学环境能够影响骨形态的基本骨生理力学准则,采用有限元方法模拟骨结构和骨生长过程,分析不同生物力学因素对骨骼生长的过程的影响,为更好的解决由于不同力学环境造成的骨疾病提供一定的理论依据和参考依据,而建立骨三维模型则为以上研究的基础。本文以骨生长理论为基础,结合计算机图形学和图像处理理论,选择12个月Whistar鼠股骨序列图像为研究对象,重建其三维模型。本文的主要研究工作为以下两点:首先,在论述图像处理部分时,对经典算法进行研究比较,通过增加soble算子和减少拉普拉斯算子的运算矩阵,提取出较理想的whistar鼠股骨序列图像的边缘轮廓线。其次,在论述图形处理部分时,分析了基本重建建立轮,以点云的数据形式存储序列图像的边缘数据,达到了压缩数据、提高运算效率的目的,采用体重建的方法,配以图像的颜色、光照效果、视角观察等函数,再现了whistar鼠股骨三维模型。本文利用Visual C++6.0和Matlab 7.0软件,运用计算机图形学和图像处理技术,实现了对图像数据的预处理。在分析经典算法的基础之上,运用改进后的算法分别对图像进行分割,得到理想的轮廓线,建立股骨的点云数据场,采用体绘制的方法最终绘制出了三维模型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 课题来源背景和意义
• 1.3 医学图像三维重建的应用
• 1.3.1 医学图像三维重建的应用
• 1.3.2 股骨医学图像三维重建的应用
• 1.4 骨生长与医学图像三维重建国内外发展状况
• 1.4.1 骨生长国内外发展状况
• 1.4.2 医学图像三维重建国内外发展状况
• 1.5 本文的主要研究内容
• 1.5.1 本文所做的工作
• 1.5.2 论文的结构安排
• 第2章 Whistar鼠股骨三维图像处理的理论基础
• 2.1 CT成像原理
• 2.1.1 CT成像原理
• 2.1.2 CT图像和CT值
• 2.2 DICOM3.0 标准介绍
• 2.2.1 DICOM标准综述
• 2.2.2 DICOM标准的目标
• 2.2.3 DICOM标准结构
• 2.3 图像分割的基本原理
• 2.4 三维重建的技术综述
• 2.5 本章小结
• 第3章 Whistar鼠股骨序列图像的预处理
• 3.1 引言
• 3.2 图像格式转化、读取
• 3.2.1 图像格式的转化
• 3.2.2 图像的读取
• 3.3 图像初步分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 Whistar鼠股骨图像分割
• 4.1 引言
• 4.2 基于区域方法处理图像
• 4.2.1 区域分割的方法
• 4.2.2 方法的选取与算法的实施
• 4.3 基于边缘法处理图像
• 4.3.1 边缘检测的基本原理
• 4.3.2 边缘检测的算子
• 4.4 实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 Whistar鼠股骨图像的三维重建
• 5.1 基于面绘制的图像三维重建
• 5.1.1 MC算法的基本原理
• 5.1.2 确定包含等值面的体元
• 5.1.3 求等值面与体元边界的交点
• 5.1.4 求等值面的法向
• 5.1.5 用MC算法求等值面的算法流程
• 5.1.6 MC算法的优缺点
• 5.2 基于体绘制的图像三维重建
• 5.2.1 体绘制算法概述
• 5.2.2 光线投射算法
• 5.2.3 光线投射算法的基本原理
• 5.2.4 体绘制算法的优缺点
• 5.3 实验结果及分析
• 5.4 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