基于MR图象的侧脑室三维重建技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:BluePenguin
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医学影像三维重建是目前的一个多学科交叉的研究领域,是计算机图形学和图象处理在生物医学工程中的重要应用。它涉及数字图象处理,计算机图形学以及医学领域的相关知识。近年来,医学影象三维重建可视化在诊断医学,手术规划及模拟仿真,解剖教学等方面发挥着越来越重要的作用。  本文主要针对通过MR扫描装置获得的人脑数据集,以三维可视化技术建立一个三维数字化人脑侧脑室系统模型。主要围绕二维图象的载入,预处理和显示,三维模型的构建,以及所构建模型的简化几个方面展开研究。  在二维图象的处理方面,主要实现对一组医学断层数据的载入,预处理,分割和浏览显示,对现有的分割算法进行了研究,在绘制上采用OPGL来绘制;在三维重建方面,研究了现有的医学图象三维重建所采用的一些方法,分析了面绘制和体绘制各自的优缺点,选取了表面绘制中的MC算法来进行三维表面模型的重建。MC算法是基于规则体数据抽取等值面的经典算法,本文实现了这种算法对人脑侧脑室二维断层数据的三维模型重建,并分析了这种算法的缺点:连接方式二义性以及重建三角面片过多重建速度慢等。  针对这些缺点进行了相应的改进:解决二义性主要介绍了二义性平均值判定法,子构型查找表,梯度一致性准则和渐近线判别法等方法,本文主要应用了渐近线判别法来消除二义性;模型的简化主要介绍了抽样,自适应细分,删除和顶点合并等思想,本文基于这些思想实现了一种改进算法:数据预存储算法。该算法主要实现了一种有效的数据缓冲机制,对MC算法所需要载入的断层数据进行了缓冲处理,对需要重复读取的层数据预先进行存储,从而更有效的利用了存储空间,提高了绘制速度,通过实验证明在重建效果相差不大的情况下,内存占用和绘制速度都有提高。三维显示中可以实现对重建后的表面模型的绘制和显示,以及对重建后模型的浏览。论文最后综述了侧脑室系统三维重建系统的开发,分析了重建系统的程序流程,对系统进行了模块划分,能满足医学影象数据的可视化要求,并具有良好的普适性和扩展性。  本论文也对今后的工作做了展望,为后续开发提供了软件平台。
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