肺部CT图像高清晰度三维可视化的技术研究

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组织结构的高清晰度三维绘制是计算机辅助诊断系统以及图像引导手术及治疗系统的关键部分,是将放射科医生及外科医生高度关注的部分进行清晰逼真渲染的技术。由于组织器官的高清晰度三维显示能够提供组织的三维特征及空间位置,较容易的显示解剖学和病理变化等情况,有助于组织的形态定征(根据结节表面纹理特征判断良恶性等)及手术模拟导航系统设计等,因此该技术备受关注。但人体组织结构情况十分复杂,且针对肺部器官的CT序列图像的数据量比较大,为了能在普通PC机上进行三维绘制需要降低整体数据总量,这对于医生感兴趣的体积较小的组织(如肺结节)的绘制十分不利,故研究局部的高清晰度显示以及整体的三维绘制是本文的研究内容。本研究的主要工作及成果如下:(1)针对肺部CT图像复杂结构使用多种分割方法。根据不同组织特点选择分割方法及先后顺序,并对部分由于像素间灰度值不连续造成的结构缺陷进行修补。(2)根据医学序列图像特点,将针对二维单张或多张图像使用的凸集投影方法进行了三维改进。在运动估计过程中,针对三维体数据的空间特性,设计了运动过程的估计方程,得到了针对体数据的估计矩阵。实验表明,新的重构算法能够提高体数据的空间分辨率的同时保持与原始数据的相似度,复原效果优于传统插值方法。(3)融合两种绘制技术的特点,提出对不同组织分割结果采取混合绘制的方法。即包含面绘制技术能得到一个表面定位准确、拓扑结构正确的清晰三维模型的特点,又体现体绘制得到的是沿观察视线上所有体元的积分效果,能保留整体细节的特点。实验表明,混合绘制方法能够在普通PC机上实现完整序列图片集的三维绘制,绘制效果优于单一绘制方法。
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