基于VTK的医学影像可视化平台的设计与实现

摘要

随着医疗设备的不断发展，计算机断层图像（CT）、核磁共振成像（MRI）、核磁共振血管造影（MRA）等成像设备生成了大量的医学影像，这些影像所包含的信息在诊断治疗中有巨大的价值。医学影像可视化技术就是使用计算机和图像处理技术将医学影像的信息充分挖掘出来，为医生的诊断、治疗、手术等提供有力的信息支撑。目前，该技术已成为辅助诊断和治疗的重要手段。
　　 本文分析了可视化工具包VTK的结构和特点，使用该工具包能简化算法的实现过程，提高算法的效率；分类介绍了三维重建中的面绘制和体绘制两种方法，比较了常用的算法，深入研究了移动立方体算法和光线投射算法。面绘制中，针对移动立方体中三角网格冗余的缺陷，通过精简网格的办法，实现了改进的移动立方体算法。体绘制中，实现了光线投射法，并为该方法设计了多个转换函数，完成多功能的体绘制方法；在图像分割方面，实现了阈值法、区域生长法、手动增删法，设计了合理的操作流程将多种方法结合起来完成实用的分割功能。针对传统的体绘制分割方法的缺陷，引入了基于轮廓树的分割，绘制出了体数据的轮廓树，为以后基于轮廓树的分割打下基础。本文用VTK实现可视化功能， KWWidgets负责界面设计，用c++核心编程，实现了功能较完善的医学影像可视化平台。目前，该平台的功能有：DICOM格式数据的读入与二维联动显示、多种方法实现的图像分割、面绘制和体绘制功能、辅助操作、保存三维模型等。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 前言

1.2 可视化技术在医学领域应用概述

1.2.1 可视化技术在医学领域的重要意义

1.2.2 可视化技术在医学领域的国内外发展现状

1.3 本文的主要工作

第二章 可视化工具VTK分析

2.1 VTK产生与发展

2.2 VTK的结构分析与特点

2.2.1 VTK的结构分析

2.2.2 VTK的特点

2.3 VTK的模型分析

2.3.1 VTK的可视化模型

2.3.2 VTK的图像模型

2.4 本章小结

第三章 三维重建研究

3.1 面绘制

3.1.1 面绘制方法分类

3.1.2 移动立方体算法研究

3.1.3 基于MC的改进算法

3.2 体绘制

3.2.1 体绘制方法分类

3.2.2 算法评价

3.2.3 光线投射算法研究

3.3 重建方法比较

3.4 本章小结

第四章 医学影像分割研究

4.1 阈值法

4.1.1 算法原理

4.1.2 实验

4.2 区域生长法

4.2.1 算法原理

4.2.2 实验

4.3 手动增删法

4.4 基于轮廓树的分割

4.4.1 Morse理论

4.4.2 轮廓树

4.4.3 轮廓树的绘制

4.4.4 分割展示

4.5 本章小结

第五章 可视化平台的实现

5.1 开发环境

5.2 可视化平台的框架

5.3 数据流图

5.4 程序流程图

5.5 可视化平台的主界面

5.6 可视化平台的功能

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 工作总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致 谢