随着医学成像技术的迅速发展,以二维断层图像为基础所构建的人体结构三维模型在基础医学研究和临床疾病诊治工作中占有越来越重要的地位。如何通过平面影像数据有效获取人体病灶结构的立体特征和相关信息成为了目前医学研究的热点之一。科学计算可视化的基本含义是运用计算机图形学或者一般图形学的原理和方法,将科学与工程计算等产生的大规模数据转换为图形、图像,以直观的形式表示出来。本论文介绍了科学可视化领域经典的可视化工具包(Visualization Toolkit,VTK)软件,阐述了三维重建中常用的面绘制和体绘制重建方法的原理,比较了两种重建方法的优缺点和实用环境。在Visual C++ 6.0环境下借助VTK进行表面重建,构建出大脑三维模型。本论文介绍了针刺取点算法的原理,研究了VTK三维模型交互式操作的触发问题,通过添加回调函数解决了触发障碍,使用平行透视下的拾取机制实现了大脑可视化模型上特征点的选取,探索了三维交互式设计,为三维结构提取的实现和断面结构的标识奠定了基础。本论文研究了三维模型上拾取点之间的关系,推导出各种情况下的采样点计算公式;详细研究了VTK三维空间坐标与BMP格式二维断层图像像素坐标之间的转换关系,提出一组转换公式并将其应用在三维结构的坐标转换之中,实现了三维空间坐标在二维断层图像上的映射。最后,结合本论文所进行的大脑可视化、交互式操作开发、三维坐标转换等研究,在Visual C++ 6.0环境下采用面向对象的软件开发方法初步建立了一个数字化大脑的三维结构提取与断面结构标识系统,完成了大脑三维重建、可视化属性设置、任意一个三维结构提取、三维坐标转换、断面结构标识等功能,取得了良好的效果。