基于CT图像序列的血管结构三维重建方法研究

摘要

医学图像三维重建，是计算机图形学和数字图像处理技术在生物医学工程中的重要应用。医学三维重建技术已经成为医院诊断、治疗的重要依据和手段，在医学诊断、手术规划、模拟仿真、整形及假肢外科、解剖教学等方面都有重要的应用。
　　本文对互相缠绕，结构复杂的血管进行三维重建。先用面绘制方法中的移动立方体经典算法进行了重建，针对管状结构，本文又提出了一种自动提取三维中心线并且估计其半径来描绘血管物体的方法。
　　首先，面绘制方法存在不能反映整个原始数据场的全貌及细节的问题，本文采用提取三维中心线并且估计其半径来描绘血管物体。本文先对切片图像进行预处理，以得到物体间对比最大化，然后用带标记控制的分水岭算法分割互相缠绕的血管。在最优路径上的有最小花费的点定义为前景标记，分割区域的质心用来调整搜索到的中心线点。这种方法可以快速准确的提取各种情况的中心线，处理诸如横渡截面，重合分割面的复杂血管结构。
　　其次，提取血管的三维中心线。提取时，包括两个步骤：先用三维线性过滤方法为每一个点分配一个相似度测量，然后在每一个点内搜索区域本文寻求一个最优路径。
　　再次，针对文献中的方法估计血管不准的问题，我们在估计半径时，先对分割后的区域进行裁剪，然后对裁剪过分的部分进行合并，最后对半径进行估计。这样估计出的半径能够全部覆盖血管的主要信息,准确的表达出血管结构。本文在描绘立体图时用椭圆来描绘血管的形状。
　　最后，针对现有方法半自动需要手工操纵的缺点，本文提出一种全自动的方法。

目录

基于CT图像序列的血管结构三维重建方法研究

RESEARCH ON THREE-DIMENSIONAL RECONSTRUCTION OF VASCULAR STRUCTURE BASED ON CT IMAGE SEQUENCES

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状和发展态势

1.3 三维可视化算法概述及存在问题

1.4 本文的主要工作

第2章 基于改进 MC 算法的三维表面绘制方法

2.1 引言

2.2 体素模型与等值面的定义

2.3 移动立方体（Marching Cubes）算法提取等值面

2.4 MC算法存在的二义性问题及其解决

2.5 等值面的绘制方式

2.6 表面绘制实验结果分析

2.7 本章小结

第3章 图像预处理及初始切片和初始中心点自动选取

3.1 问题提出

3.2 数学形态学简介

3.3 形态学预处理算法

3.4 自动选取初始切片及初始中心点

3.5 本章小结

第4章 三维血管图像的分割

4.1 问题提出

4.2 形态学分水岭算法

4.3 基于标记控制的分水岭算法分割

4.4 本章小节

第5章 三维血管图像的中心线提取及半径估计

5.1 三维重建的血管图像中心线提取

5.2 三维重建的血管半径估计

5.3 实验结果与分析

5.4 本章小结

结 论

参考文献

附 录

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致 谢