医学图像体视化的体操作方法研究

摘要

医学可视化是科学计算可视化中的一个重要领域，是当前医学图像处理的研究热点。它能为用户提供具有真实感的三维医学图像，并进行定性、定量的分析。随着医学成像设备的发展，医学可视化在临床医学中发挥着越来越重要的作用。直接体绘制技术是重要的可视化算法。
　　 体操作方法是体视化中洞察信息的工具，它能够揭露隐藏在数据内部的感兴趣区域，为人们在体绘制后进一步探索数据的隐藏信息提供了交互手段。本文分析了体绘制技术中全局传输函数方法不能以空间位置来区分物质的缺点，实现了基于区域标记的局部传输函数，局部传输函数增加了传输函数域的概念，从而把体素的位置信息引入传输函数。本文的体切割方法对传输函数生成的体视化模型属性进行修改，通过切割工具对绘制空间的划分在显示效果上割除了遮挡数据。
　　 虽然传输函数和体切割方法都能去除遮挡数据，但是完全地删除遮挡数据往往会丢失感兴趣区域的周围环境信息，为此本文提出了剖切方法。通过对医学体数据进行剖切，在方便观察其内部组织结构的同时，保留了周围潜在的重要环境信息，可提供一个整体的情景图像。文中提出了基于组织分割的体数据剖切方法，该方法关注于构成体数据的语义层，从医学诊断中的现实需求出发，以逻辑拆分来剖切体数据以提供更加完整、直观的显示，空间传输函数的引入使剖切更加的灵活。
　　 基于体绘制和各种体操作方法原理，本文实现了一个医学体视化体操作系统。该系统的实验结果表明，本文的体操作方法能够有效去除遮挡数据以揭露内部信息，相关环境信息的保留能增加剖切的可理解性，可取得良好的虚拟剖切效果。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1科学计算可视化技术

1.2医学可视化技术

1.2.1医学可视化概述

1.2.2医学图像三维可视化方法分类

1.3体数据操作方法

1.4本文的主要工作

第二章 体绘制与体操作方法

2.1医学图像和体绘制技术

2.1.1医学体数据的获取

2.1.2 CT、MRI图像数据的特点

2.1.3体绘制技术的原理

2.2体操作方法

2.2.1体操作方法的定义

2.1.2体操作方法的分类

2.3体绘制与体操作方法的关系

2.4本章小结

第三章 基于传输函数直接体绘制的体切割方法

3.1传输函数

3.1.1传输函数的定义

3.1.2全局传输函数

3.1.3局部传输函数

3.2直接体绘制体切割方法

3.2.1体切割方法的定义

3.2.2任意平面切割方法

3.2.3组合切割框切割方法

3.2.4三切面切割方法

3.2.5象限切割方法

3.3本章小结

第四章 基于体数据逻辑分割的剖切方法

4.1体数据剖切方法

4.1.1体数据剖切方法的定义

4.1.2剖切方法分类

4.2几何剖切方法

4.3基于组织分割的逻辑剖切方法

4.4基于梯度矢量扩散的体数据分割

4.4.1传统Snake法

4.4.2梯度矢量流法及其缺点

4.4.3梯度矢量扩散法

4.4.4三维梯度矢量扩散法

4.4.5体数据组织分割

4.5剖切拆分操作

4.6本章小结

第五章 基于空间传输函数映射的剖切方法

5.1显式剖切方法

5.2基于空间传输函数的隐式剖切方法

5.3空间传输函数

5.3.1空间传输函数的定义

5.3.2空间传输函数和传输函数的差别

5.3.3空间传输函数的规范

5.4空间传输函数在剖切中的应用

5.5本章小结

第六章 医学体视化体操作系统的设计与实现

6.1医学体视化系统设计

6.1.1系统总体框架与程序流程

6.1.2系统功能模块划分

6.2传输函数的实现

6.2.1全局多维传输函数

6.2.2拆分体数据局部传输函数

6.3体切割方法的实现

6.3.1切割平面

6.3.2各种平面切割方法

6.4剖切方法的实现

6.4.1三维梯度矢量扩散法

6.4.2空同传输函数

6.4.3隐式逻辑剖切方法

6.4.4体数据变形

6.5本章小结

第七章 结论与展望

7.1总结

7.2展望

参考文献

致谢

攻读学位期间参加的科研项目和成果