基于PC机的CT医学图像三维重建算法与实现的研究

摘要

医学图像三维重建是目前科学计算可视化技术中的一个研究热点,在医学领域中有着广泛的应用前景.本文在对医学图像三维重建方法的发展现状作了深入调研基础上,重点研究了CT医学图像的配准、滤波、插值及体绘制技术,并以Visual C++6.0为开发环境,采用OpenGL技术加速,实现了一种CT医学图像三维重建的快速算法,建立了一个适用于PC机的三维重建系统.在CT医学图像三维重建的配准算法中,提出了一种基于特征点匹配的图像自动配准算法,该算法具有简单、快速、准确的特点,计算机上实现取得了满意结果.在图像插值的算法中,提出了一种基于目标特征的对应点匹配插值方法,该算法与线性插值相比,其视觉效果和计算误差均有较好的改进.在体绘制算法中,提出了基于体素的投影算法,将不透明度参数引入绘制过程,得到具有半透明效果的三维图像.本文综合和吸收了配准理论、插值理论、体绘制技术的新成果,在PC机上基本实现了CT医学图像的三维重建,具有广阔的应用前景.

目录

文摘

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第一章综述

1.1引言

1.2医学图像三维重建国内外发展概况及在医疗中应用

1.2.1医学图像三维重建国内外发展概况

1.2.2医学图像三维重建在医疗中的应用

1.3医学图像配准

1.4医学图像插值

1.5医学图像三维重建算法的分类与概述

1.5.1医学图像三维重建算法的分类

1.5.2三维重建算法总结和性能评价

1.5.3三维重建算法的加速技术

1.6本文概述

第二章CT医学图像预处理

2.1引言

2.2CT医学图像的获取

2.3CT断层图像的配准(Image registration)

2.3.1基于特征点匹配的图像自动配准算法

2.3.2基于特征点匹配的图像自动配准算法的实现

2.4 CT断层图像滤波

2.5实验结果与分析

2.5.1 CT断层图像的配准结果与分析

2.5.2 CT断层图像滤波的结果与分析

2.6本章小结

第三章CT断层图像插值

3.1引言

3.2三次线性插值

3.3基于目标特征的对应点匹配插值算法

3.4基于目标特征的对应点匹配插值算法的实现

3.5实验结果和讨论

3.6本章小结

第四章基于体素的投影算法

4.1引言

4.2三维重建基础

4.2.1体数据的结构

4.2.2体数据分割

4.2.3投影变换

4.2.4空间变换

4.2.5三维图像的裁剪

4.2.6数字图像的合成

4.3基于体素的投影算法

4.3.1基于体素的投影算法基本原理

4.3.2参数初始化

4.3.3体数据预处理

4.3.4旋转变换

4.3.5深度调制

4.3.6重新采样

4.3.7各缓冲区的局部最大强度特征体素的提取

4.3.8图像的合成

4.4基于体素的投影算法程序框架

4.5三维图像显示

4.6基于OpenGL技术加速

4.6.1 OpenGL图形支持及其工作原理

4.6.2 OpenGL中的三维图形变换过程

4.6.3着色环境的建立及着色处理

4.6.4 OpenGL绘图环境初始化

4.7基于OpenGL技术加速的体绘制

4.8CT断层图像三维重建后结果显示与分析

4.9CT断层图像三维重建的评价

4.10本章小结

第五章适应于PC机三维重建系统的开发

5.1引言

5.2系统软件设计

5.2.1系统开发环境

5.2.2重建系统功能模块划分

5.2.3重建系统程序流程图

5.2.4重建系统数据结构

5.3系统组建设计

5.3.1 CT断层图像的配准组件

5.3.2 CT断层图像滤波组件

5.3.3 CT断层图像间插值组件

5.3.4三维重建组件

5.4本章小结

第六章总结

6.1 工作总结

6.2本文结论

6.3展望和设想

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果