基于距离变换的虚拟内窥镜路径规划研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:josenhu
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随着医学成像技术、计算机图形学、可视化等技术的飞速发展,形成了虚拟内窥镜(Virtual Endoscopy,VE)技术。虚拟内窥镜技术是一种非侵入式、无创伤的检查手段,对医疗诊断及手术具有重大意义。由于鼻腔解剖精细构造复杂,鼻咽部虚拟内窥镜的研究成为当前这一领域的难点,且极具应用价值。鼻咽部虚拟内窥镜关键技术包括图像的鼻咽部二维分割、三维重建、路径规划和虚拟漫游等,本文的研究重点是路径规划问题。首先,对比了免疫支持向量机算法和免疫特征加权支持向量机算法的分割精度,采用免疫特征加权支持向量机算法对二维MR图像进行鼻咽部分割。其次,对比了传统Marching Cubes(MC)算法和快速MC算法的重建时间,采用快速MC算法对分割后的鼻咽部进行三维重建,并对重建模型进行视觉处理。再次,采用传统基于距离变换技术抽取了鼻咽部中心路径并处理了路径多分支结构,完成了鼻咽部中心路径提取。针对鼻咽部的复杂解剖结构和临床需要,本文对传统基于距离变换技术提出了两种改进。实验表明,传统基于距离变换技术和两种改进算法提取中心路径都取得了良好的效果。最后,采用三次Bezier曲线平滑方法对三维中心路径进行了平滑处理,根据上述传统算法和两种改进算法分别实现了虚拟内窥镜的漫游,给出了几幅连续的漫游效果图。本文创新点如下:1、鼻咽部解剖结构非常复杂,分支较多,因此本文提出了一种路径的分支选择算法,在搜索路径分支结束点的同时保存了路径分支点,路径提取过程中遇到路径分支点时,可人为选择任意一条分支路径。2、鼻咽部形状极其不规则,官腔粗细差异较大,导致传统基于距离变换技术容易搜索到错误的分支结束点。因此本文提出了一种基于交互的复杂路径提取算法,不需要再建立源点距离场和搜索分支路径结束点,只需通过人机交互任选一点,即可生成一条中心路径,并且能够任意控制路径长度。
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