基于光学相干层析成像手术导航系统的体绘制技术

摘要

光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography,OCT）作为一种高分辨率的在体医学成像技术，凭借其非侵入、无损伤、高分辨率和高灵敏度等优点，在医学诊断方面有着巨大的作用，越来越受到科研人员的关注。近年来随着高速可调谐激光光源（扫频光源）、高速CCD相机、CMOS探测器等光学领域技术的显著发展，基于OCT的手术导航系统正在研发之中。基于OCT切片图像的三维重建技术正成为目前OCT图像领域的研究热点。本文的研究内容就是关于OCT图像的三维重建工作。本文的主要研究内容包括基于OCT切片数据的体绘制、OCT手术导航系统实时三维重建以及OCT眼底视网膜三维图像去抖动。 1、从体绘制基本原理出发，实现了基于光线投射算法的OCT图像体绘制方法，并且针对光线投射算法在OCT图像三维重建上的问题，提出了解决的方法。最后设计实现了OCT体数据的三维重建处理软件，实现了相关的图像功能。结果表明，本文实现的三维重建处理软件可以较好的实现对OCT切片图像的体绘制工作。 2、分析了OCT手术导航系统中切片数据三维重建模块的主要功能以及关键性能要求，基于OpenGL实现光线投射算法，实现对OCT图像快速三维重建，然后结合像素缓冲区技术实现了OCT手术导航系统实时三维重建功能。并且解决了因OCT系统三维扫描时数据处理速度较慢引起的三维纹理帧乱序问题。 3、对OCT眼底视网膜图像三维重建时，三维图像出现了扭曲变形问题，通过分析发现此问题主要是因为OCT系统三维扫描过程中由于人体会不规则抖动和心跳等原因，造成相邻帧的OCT切片数据出现偏移，使得三维重建时图像发生扭曲变形。本文根据眼底视网膜结构以及OCT系统三维扫描特点，利用曲线拟合的方法，实现对OCT眼底视网膜体数据的偏移量校准，有效的减小了视网膜三维重建图像扭曲变形。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究的背景及意义

1.2 医学三维可视化研究概况

1.3可编程图形绘制管线

1.4本文研究内容及章节安排

第二章 理论基础

2.1 SS-OCT理论基础

2.2 体绘制原理

2.2.1体绘制的光学积分模型

2.2.2体绘制基本流程

2.3 OpenGL概述

2.3.1 OpenGL简介

2.3.2图形渲染基本概念

2.3.3 图形绘制基本原理

2.3.3 OpenGL可编程图形绘制管线

2.3.4 OpenGL的着色器语言GLSL

2.4 本章小结

第三章 基于光线投射算法的OCT图像三维重建

3.1 基于光线投射算法的OCT图像三维重建

3.2.1光线投射算法原理

3.2.2 OCT 图像三维重建深层噪声抑制方法

3.2.3 OCT图像三维重建结果

3.2 本章小结

第四章OCT手术导航系统实时三维重建设计实现

4. 1 OCT手术导航系统对三维重建的关键要求

4. 2基于OpenGL的光线投射算法实现

4.3 OCT系统实时动态三维重建实现

4.3.1 实时动态三维重建实现思路

4.3.2 实时动态三维重建实现方法

4.4 OCT手术导航实时三维重建实现结果

4.5 本章小结

第五章 OCT眼底视网膜三维图像去抖动方法

5.1 OCT眼底视网膜三维图像抖动分析

5.2 OCT眼底视网膜三维图像去抖动方法

5.2.1 OCT视网膜图像的预处理

5.2.2拟合校准

5.3 OCT眼底视网膜三维图像去抖动结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 未来展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果