基于医学断层图像三维反求STL文件的研究

摘要

随着快速成形技术(RP)的发展,它在医疗领域的应用前景得到了国内外研究者的广泛关注.RP系统能够为医生提供患者器官的三维真实原型,有助于医生实际地理解和判断患者病情,也为模拟手术提供了基本的物质条件.RP技术在诊断医学、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方面都有重要应用.该文围绕由医学断层图像反求STL文件这个中心,将反求过程分为断层图像获取、图像处理与侵害轮廓提取与处理、三维STL模型的构造等进行论述.总结出了获得电子档断层图像的三种方法,编写了将DICOM格式的图像转化为通用格式图像的软件;采用常用的数字图像处理方法对图像进行预处理,设计并实现了基于直方图的域值法进行图像分割将图像转化为二值图的算法;提出了行扫描后按距离进行轮廓跟踪的轮廓提取算法,对提取的轮廓环进行内外环判断,按走向进行重构等必要的前期处理,为构造STL模型奠定基础.该文将由截面轮廓环重建STL文件分为层间三角面片填充和端面三角划分两步.层间填充方面,提出了层间轮廓环按环的性质,几何中心,和周长进行匹配的层间环匹配算法,阐述了层间填充的三种常用的算法,根据需要选用并实现了同步法.端面三角划分时,将端面的轮廓环进行分组,再对每组环进行切分处理,使得每组环变成一个单一的外环,最后对单一的外环按Delaunay算法进行三角划分.针对分叉问题,借鉴特征造型中的特征堆砌思想,提出了一种解决分叉问题的方案.

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1引言

1.2快速成形技术简介

1.3反求工程的基本概念及反求与RPM的关系

1.4医学图像三维重建技术综述

1.5医学断层图像三维重建在医疗中的应用

1.6本文的主要工作

1.7本章小节

2数据采集与电子档断层图像的获取

2.1医学成像仪器的发展

2.2 CT成像的基本原理

2.3数字断层图像的获取与DICOM3

2.4本章小节

3图像的前期处理与分割

3.1引言

3.2二维图像滤波

3.3二维图像的锐化

3.4二维图像的分割

3.5图像处理及分割时的数据结构及处理函数

3.6本章小节

4轮廓提取与轮廓环处理

4.1引言

4.2轮廓提取

4.3轮廓采样

4.4内外环的判断

4.5内外环按走向重构

4.6本章小节

5三维STL文件的构造

5.1 STL文件的格式

5.2层间环的匹配

5.3 STL构造时层间填充的几种方法

5.4层间填充时的处理方法及数据结构

5.5端面的三角划分

5.6解决分叉问题的一种方案

5.7本章小节

6结论与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致 谢

参考文献

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