虚拟结肠可视化技术是各种关于结肠三维显示以及观察方法的总称。虚拟结肠可视化技术可以非侵入地对结肠息肉进行检测，从而用于对结肠癌的预防。医学研究发现，结肠肿瘤一般都是由结肠息肉经过数年的发展形成。所以，对结肠息肉的及时检测以及尽早切除，是降低结肠癌致死率的一种极为有效的手段。虚拟结肠可视化技术是一个庞大的系统，包括人体数据获取、结肠数据分割、结肠中心路径计算、结肠数据可视化四个模块。为了完善虚拟结肠可视化技术，本论文将研究重点集中在结肠数据分割以及结肠数据可视化。结肠数据分割常常受困于对比增强剂的服用和结肠充气两个问题。对比增强剂使得那些高CT值的非结肠组织（如骨骼、同样包含对比增强剂的小肠等）会很容易地被引入到结肠的分割结果中。结肠充气则常常会伴随着过度膨胀和充气不足的情况。过度膨胀会导致结肠不同区域之间的互相粘连，而充气不足会导致分割结果的断裂。为了克服对比增强剂的服用以及结肠充气导致的拓扑性分割错误，如结肠断裂、结肠粘连、非结肠组织引入等，本论文创新性地提出了一种全自动结肠数据分割方法。全自动结肠数据分割方法能够实现从输入人体腹部CT数据开始直至计算出结肠中心路径的整个过程的全自动化。全自动结肠数据分割方法由一系列崭新算法组成，包括：1)区域增长种子点的自动定位算法；2)基于单连通形态学闭运算的解剖标志点自动定位算法；3)基于最短路径的结肠片段选取算法；4)基于互补测地线距离场的结肠粘连以及非结肠组织的自动去除算法。本论文使用170个CT数据对全自动分割方法进行测试，其中133个CT数据被认为是难以自动分割的[1,2]。以人工标记的中心路径为基准，使用全自动分割方法得到的分割结果计算出来的结肠中心路径可以达到90.56%的中心路径正确覆盖率，比现有的方法至少提高了15%。在完成结肠数据分割并且提取中心路径之后，本论文的研究重点转移至结肠数据可视化模块中的虚拟展平技术上。虚拟展平技术是一种常用的结肠数据可视化方式，它的突出优点是检测视野大、速度极快。虚拟展平技术首先沿结肠中心路径对三维结肠进行采样，然后将采样结果重建到二维平面上进行息肉检测。然而，对三维结肠的非线性采样往往会导致重建的二维结肠平面出现严重的形变，使得息肉的检出率下降，误检率上升。因此，本论文创新性地提出一种基于结肠外壁的虚拟展平方法，用于校正三维结肠的非线性采样结果，从而减轻二维结肠平面的非线性形变。基于结肠外壁的虚拟展平方法包含两个创新部分：1)改进了关于结肠外壁的提取方法；2)提出了基于结肠外壁对结肠采样结果进行校正的方法。本论文使用60个结肠数据对提出的方法进行评价。这60个结肠数据总共包含了200个已知的息肉。三个研究人员在图形工作站上对展平结果进行检测。实验结果表明基于结肠外壁的虚拟展平方法可以达到88.0%的息肉检出率，而误检率只有每个结肠数据0.16个错误息肉。本论文实现了结肠数据的全自动分割，并且极大地改善了虚拟结肠展平技术的性能。我们相信，本论文的研究对于提高虚拟结肠可视化系统关于结肠息肉的检测性能有重要意义。