近年来,由于环境污染的加剧,肺癌等肺部疾病已经成为导致人类死亡、影响人类生活质量的主要原因之一。对于肺部疾病的早期检测与治疗,是预防和治疗肺部疾病最有效途径。CT扫描是目前在肺部疾病的检测与治疗中的最为重要的一类检测手段,但是由于近年来CT扫描的广泛应用,CT图像大量增加,不仅导致了医生工作量的急剧增长,也在一定程度上影响了诊断的质量。随着数字图像处理技术、模式识别以及机器学习技术的不断成熟,使得采取计算机辅助检测对病变诊断成为可能。为了避免医生在诊断过程中利用人脑重构出病变空间构型而带来误差,三维计算机辅助检测方法是十分必要的。围绕肺部病变三维计算机辅助检测这一课题,本文的研究工作主要包括如下几个方面:1.本文采用的预处理方法包括体数据的滤波和体数据的插值等。在体数据的滤波中,本文深入研究和探讨了各向异性扩散方程的滤波方法,在此基础上提出了一种基于梯度方向的各向异性扩散滤波方法。这种方法根据首先根据梯度直方图判断K值,然后根据梯度方向的不同特征将像素分类,分别计算扩散系数。在体数据的插值研究中,本文利用了线性插值,使计算出的插值图像的各个像素有合理的意义,具有良好的视觉效果。2.在肺部疑似病变的三维检测过程中,本文针对目前常用检测方法过于陈旧的现状,将最近几年发展蓬勃的水平集方法和Mean Shift方法与三维区域增长结合实现肺部病变的检测。在肺部疑似病变检测中,首先要对肺部组织进行分割。本文重点研究了Live Wire算法。针对传统Live Wire算法利用拉普拉斯算子检测边缘时会丢失一些边缘信息的弊端,本文采用了Canny算子作为边缘检测方法,使之更加符合医学图像分割的需要,取得了较好的效果。3.为了将检测结果三维可视化,本文研究了体绘制算法。通过对光线投射、抛雪球、错切变形算法原理的深入分析,同时结合多组数据的实验,本文对各种算法的内存占用、CPU占用、成像时间以及成像效果等综合考虑,得到以下结论:错切变形算法可以在占用较小系统资源的情况下得到可以接受的成像效果,因此可以广泛的应用于日常诊断之中;而抛雪球算法成像质量最高,但是实时性差,因而可以用于需要精细成像结果的场合,如手术规划等。4.肺部三维计算机辅助检测要提供给医生良好的交互操作体验。由于专用硬件设备极其昂贵,本文主要研究了利用鼠标器的三维交互。通过针刺取点结合三维旋转等方法,本文实现了三维测量。结合疑似病变部位与正常组织的联合体绘制,可以给医生更清晰的参考依据。另外一种诊断参考工具便是虚拟切片。虚拟切片的实现首先在三维空间中创建一个“切平面”,使得该切平面穿过待处理的体数据。然后通过一定的计算,体数据中被切平面穿过的图像信息会映射到该平面上,即用切片切割的方式把用户感兴趣的空间实体显示出来。虚拟切片所得到的图像实际上是体数据的相应信息在该平面上的纹理映射。本文给出了CT数据滤波、疑似病变组织提取、体绘制等实验结果,从中可以看出,利用本文的算法能够较好的完成肺部病变的三维计算机辅助检测,实现疑似病变组织的三维定位与测量,显示病变部位任意方向切片。也可以根据需要单独显示某一人体组织的三维构型。