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“数字化虚拟人”研究是当前国内外的热点问题之一,它是把人体形态学、物理学和生物学等信息,通过大型计算机处理,而实现的数字化虚拟人体,可代替真实人体进行实验研究的技术平台。它是一个多学科交叉的研究领域,是数字图像处理和计算机图形学在生物医学工程中的重要应用。数字化虚拟人不仅在医学、航空航天、建筑、影视制作等与人体相关的多个领域都有很大的应用,而且它的产生能够推动交叉学科的发展,在一定程度上能提高国家的综合科技实力水平。因此,对数字化虚拟人的研究有重要的应用价值和学术意义。
数字化可视人是数字化虚拟人计划中的第一个阶段,本文采用第三军医大学提供的中国可视化数字人数据集中的彩色人体切片图进行研究。通过对图像分割,彩色空间,图像重建等相关的理论知识的概述后,根据彩色人体切片图的特点,主要进行的研究工作如下:
首先通过分析彩色人体切片图中人体组织部分和冰片背景的颜色特征,本文采用两种方法对切片图的背景进行移除,一是对切片图的RGB颜色分量进行组合的方法,二是在HSV颜色空间中利用H分量,结合OTSU方法自动获取阈值,并用该阈值对背景进行移除。这样做不仅把人体组织部分从原图中分割出来,同时大大减少了原始人体切片图中的大量冗余数据,为可视化数字人体后续的处理提供了方便。
然后对彩色人体切片图中的人体组织进行分割,主要是对利用颜色向量得到的梯度图像进行预处理后进行分水岭分割得到初始的分割区域,随后利用区域相似度准则进行区域合并,得到要提取出的组织,实验表明该方法得到的结果保持了人体组织的完整性。
最后通过对医学图像三维重建技术进行分析和研究,比较了各种方法的优缺点,并在MATLAB环境下采用体绘制的方法对人体切片图进行了三维重建的实现。