基于VTK的医学图像三维重建及可视化研究

摘要

医学图像三维重建技术是计算机可视化中研究的重要领域之一。它不仅能提供人体病灶及其周围组织器官的形状、空间分布等信息,还可以协助医生作出更准确地诊断分析。
　　 本文研究了基于表面绘制的医学图像三维可视化方法,在分析表面绘制方法的基础上,对现有的面绘制算法分别进行建模过程中、渲染过程中的性能优化,以达到基本实时绘制的效果。主要内容有:
　　 1、研究了面绘制算法中的移动立方体算法。分析了该算法存在的二义性、冗余遍历问题,对二义性问题,采用渐近线法来判断和消除二义性,取得了较好的效果；对冗余遍历问题,采用了—种基于链队列的种子填充算法的等值面搜索方法,有效地减少了对无效体元的搜索,实验证明该方法达到了预期的效果。
　　 2、对等值面提取算法产生的等值面模型,通过二次误差测度QEM算法简化模型,将模型顶点的曲率特征引入到合并的权值计算中,通过计算合并时的最小误差来确定新顶点的位置。实验结果表明,该方法能有效保留原原始模型的图形特征,为达到实时渲染提供了方便。
　　 3、实现了基于VTK的可视化系统设计,包括模型渲染、交互显示等。
　　 4、在VC++6.0环境下,结合三维可视化开发包研发了医学图像三维重建子系统,并将该子系统集成到了放射治疗计划系统中。该子系统实现了改进后的移动立方体算法、网格简化算法和基于三维可视化开发包的多平面重建技术,完成了三维重建、三维旋转、空间任意两点间距离的测量等功能,已被应用到了临床放疗实验中。