作为一种脑部疾病,脑肿瘤会对病人的健康产生严重的危害。常规的脑部检查常用核磁、CT等透视扫描进行图像信息的提取,但常常只在二维层面显示,肿瘤的三维立体结构与其在大脑中的具体位置与形状需要依靠医生的经验与想象。使用三维可视化技术重建后的脑肿瘤三维模型可以立体多角度地展示自身的大小和具体特征,直观显示自身的位置,方便医生观察病情、规划手术路径。因此,随着医学的进步和人们对自身健康的愈加重视,脑肿瘤的医学三维影像辅助诊断系统的研究也逐渐成为热门的研究领域。本文基于VTK、Qt等多种类库和BRATS2013医学影像数据集,开展脑肿瘤的医学三维影像辅助诊断系统的研究工作。主要目标是满足医生的日常工作需要,提高医生的诊断效率,论文研究内容与成果如下:（1）设计了脑肿瘤医学三维影像辅助诊断系统的整体框架,设计了系统的各种功能模块,并以简约、美观、便于操作、易于上手为原则设计了系统的UI界面。（2）设计了基于粒子群算法优化的自适应直方图均衡化算法对脑部医学影像进行视觉增强处理。通过粒子群算法,使用图像的信息熵作为适应度评价函数,自适应直方图均衡化算法的窗口面积作为粒子,计算使图像信息熵最大的窗口面积。论文对算法进行了对比实验,对实验结果进行了客观评价,实验结果证明算法可以有效增强图像质量。（3）提出了改进型自适应阈值分割算法进行脑肿瘤分割。通过幂次变换与均值滤波对图像进行增强后,使用基于直方图的自适应阈值分割算法对图像进行初次分割,然后寻找最大区域将其中心位置作为区域增长算法种子点,再对原图进行二次分割,解决了过度分割问题。论文对算法进行了对比实验,对比实验结果表明本文的分割算法有效提高了肿瘤分割精度。（4）使用不同的三维绘制算法对分割出的肿瘤与脑组织序列图像进行三维重建,然后将脑肿瘤和脑组织的三维模型进行融合绘制,来增强模型中脑肿瘤和脑组织的区分效果。进行了模型对比实验,找到了最佳的三维融合绘制方法。（5）在VTK开源库的支持下编写了多项辅助诊断功能模块,包括:三维模型的分割模块来帮助医生观察模型内部结果,体绘制传输函数调节功能模块调整三维模型的显示效果,三维模型切片提取模块让医生从三个方向观察脑部切片,长度与角度的测量功能模块帮助医生进行更好的定性诊断,手动分割肿瘤模块,辅助脑肿瘤分割功能,帮助医生更加灵活的进行诊断工作。本文设计的脑肿瘤三维影像辅助诊断系统,能有效的增强图像质量,准确的分割肿瘤和测量肿瘤数据,增强了三维模型中脑组织与脑肿瘤的区分效果,完善了系统的辅助诊断功能,推动了脑肿瘤医学三维影像辅助诊断系统的发展。