连续断层ICT图像的三维重建与三维显示的研究

摘要

工业CT在无损状态下能获得被检断面的二维灰度图像，从图像上可以直观地看到目标细节的位置、形状、大小。通常情况下，工业CT扫描只能得到某一断面上的二维信息，不能得到被检测物的整体描述，技术人员只能根据获得的系列二维图像在人脑中综合复原为三维结构。因而人们希望能得到直观地、精确地展示被检测物体三维空间结构的ICT直观图像，能得到比二维图像更加丰富的信息。因此断层图像的三维重建在工业无损探伤、天体结构的观察及其它更广泛的领域有着极其重要的实用价值和研究意义。 本文对断层图像三维重建做了系统地阐述和讨论，主要围绕二维图像预处理、三维重建、三维显示三个方面展开探讨。在二维图像预处理方面讨论了滤波、灰度修正、旋转和缩放、感兴趣区域VOI(VolumeofInterest)的提取、减少体数据集中象素的数目、层间插值等，这些处理可以减少噪声的干扰，使物体的特征更加突出、需要处理的数据大大减少、节省存储空间、加快绘制速度，这些处理对于后一步的三维重建是非常必要的；在三维重建方面，分析了面绘制和体绘制各自的优点和缺点，选取了面绘制中经典的MC算法实现三维重建；在三维显示中实现对体数据的显示、剥离显示、旋转、等值面显示、沿X、Y轴的剖切显示、光照显示等效果。 对三维物体进行按层剥离显示，最关键的是实现图像的按层分割。本文提出了一种基于边缘检测的按层剥离的算法，此算法是在二维图像上进行，然后再将分割后的序列图像再进行三维重建实现三维物体的按层剥离显示效果。 本论文在WindowsMe环境下，通过图像图形技术，利用Matlab编程，实现对图像进行任意放大、缩小、旋转、对比调整、三维重建等处理，实现效果理想。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1三维重建综述

1.1.1三维重建发展

1.1.2三维重建研究的几个热点问题及国内外现状

1.2三维重建的意义及研究内容

1.3课题研究的内容

2图像预处理

2.1图像的滤噪

2.2灰度修正

2.3图像的旋转和缩放

2.4感兴趣区域VOI(Volume ofInterest)的提取

2.5减少体数据集中象素的数目

2.6层间插值

3三维重建与三维显示

3.1三维重建基础

3.1.1面绘制

3.1.2体绘制

3.1.3面绘制与体绘制的比较

3.2 MC算法

3.2.1确定包含等值面的体元

3.2.2求等值面与体元边界的交点

3.2.3等值面的三角面片的方向性和法向

3.3三维显示

3.3.1投影变换

3.3.2面的消隐

3.3.3光照模型

3.3.4三维几何变换

3.4三维重建的实现

4显示效果

4.1剥离显示

4.2剖切显示

4.3其它显示效果

4.3.1光照效果

4.3.2视点变换

4.3.3等值面显示

5总结和展望

5.1总结

5.2问题与展望

致谢

参考文献

附录