【摘 要】
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CT(Computed Tomography)能无损伤地获取人体内部组织器官的信息,是临床医学极其重要的辅助诊断方式。CT图像仅能提供组织器官二维信息,其病变区域诊断往往依赖于医生的想象,故从CT图像重构实现组织器官的三维再现将有助于提高医生诊断效率,具有重要意义。传统基于计算机图形学的CT图像三维可视化的本质是三维物体在电脑屏幕上的投影,而全息技术能同时记录物体的振幅和相位,是一种理想的真三维可
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CT(Computed Tomography)能无损伤地获取人体内部组织器官的信息,是临床医学极其重要的辅助诊断方式。CT图像仅能提供组织器官二维信息,其病变区域诊断往往依赖于医生的想象,故从CT图像重构实现组织器官的三维再现将有助于提高医生诊断效率,具有重要意义。传统基于计算机图形学的CT图像三维可视化的本质是三维物体在电脑屏幕上的投影,而全息技术能同时记录物体的振幅和相位,是一种理想的真三维可视化方式。针对CT图像(层数)稀疏时,其全息三维显示视觉连续性差之不足,本文将计算机图形学与全息理论相结合,通过合成切片来改善人脑CT图像全息图生成质量并进行光电再现。具体工作如下:(1)对全息的背景、意义及全息三维显示技术的国内外研究现状、未来发展趋势进行了简要介绍和分析。首先阐述了计算全息基本理论及计算全息图制作流程,然后对层析法计算全息原理进行介绍,最后结合CT图像三维可视化两种途径的特点,说明层析法与医学CT图像结合的优势、存在问题并提出相应解决方案。(2)人脑CT图像预处理与切片合成。首先结合CT图像特点进行预处理,包括双阈值分割、滤波等,然后利用Canny算子从CT图像中提取脑组织轮廓,进而分割获得人脑内部器官CT图像信息;再基于VTK(visualization toolkit)工具库从人脑内部器官CT图像信息重构出粗糙的人脑三维模型并对其离散化以获取点云,并利用PCL(Point Cloud Library)工具库对点云进行泊松曲面重建以获得光滑的人脑表面模型;最后利用VTK对人脑模型进行切片合成,获得层析法计算全息图制作所需的人脑CT图像数据。(3)DMD光电再现。首先对DMD结构、工作原理进行介绍,然后深入分析全息图再现像质降低原因及对其进行像质优化,主要采用两种方式:一是针对灰度调制技术使用双极强度计算方法处理全息图,使全息图接近二值化,从而更好符合DMD显示特性;二是选取合适的滤波方式以消除全息图再现像中的零级光干扰。搭建光路对全息图进行再现的实验表明,像质优化后的人脑CT图像全息图再现像质量获得了一定程度上的视觉改善。
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