面向医疗影像的三维体数据分析与测量方法研究及应用

摘要

随着信息化的不断发展，医院普遍采用医疗影像归档与通信系统(PictureArchiving and Communication System，PACS)管理、应用医学影像数据。传统PACS系统多数以二维方式展示、分析医学影像，但现在PACS系统开始发展三维展示、分析方法，以便于用户能够更直观地观察数据，进而进行更高效的分析。
　　本文深入研究PACS系统中的三维展示技术和三维测量技术，并将相关成果应用于相关商业软件中，具体内容如下:
　　1)基于特征分析的自适应光线投射算法:传统的光线投射方法效果取决于复杂的传递函数，但设计合适的传递函数非常困难，为此本文提出基于特征分析的自适应光线投射方法，利用简单传递函数即可揭示体数据特征。首先通过分析光线上的标量变化，提取相应的特征段，然后使用启发式规则自动计算特征段的可见度，再调节不透明度，完成绘制。因为该方法能够自适应的调节，从而可以使用简单传递函数得到良好的效果，并且其时间性能也满足基本的交互需要。
　　2)基于3D widget的三维测量方法:三维测量是在3D虚拟环境中模拟现实世界的常用量具测量分析感兴趣对象，但使用鼠标、键盘等2D交互设备难以在3D虚拟空间中进行直观交互，因此本文基于3D widget设计三维测量工具。基于3D widget的测量工具包含多个控制点，用户在一定约束下调整每个控制点从而调整测量工具的形状和位置，达到测量的目的。因为用户需在一定约束条件下调整每个控制点，因此交互行为更简单，可以使用鼠标等实现。另外为便于用户快速从众多控制点中选中特定控制点，本文提出了基于颜色编号控制点选取方法，借助OpenGL的渲染到纹理功能直观快速地选择控制点。多个实例展示了本文方法的有效性。
　　3)完成功能友好的三维工作站:基于上述关键技术，参考二维工作站，本文开发设计了PACS三维工作站并集成到项目合作方的商业软件中。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究现状

1．2．1 体数据绘制

1．2．2 传递函数

1．2．3 三维测量

1．3 论文框架

第二章 总体设计

2．1 相关技术

2．1．1 工作流

2．1．2 GLSL编程

2．2 三维工作站功能设计

2．3 本章小结

第三章 基于特征分析的自适应光线投射算法

3．1 光线投射算法

3．2 相关知识

3．2．1 非真实感体绘制

3．2．2 基于剥离的体绘制

3．3 算法的总体流程

3．4 特征分析

3．4．1 提取特征段

3．4．2 计算特征段的不透明度

3．4．3 计算采样点的不透明度

3．4．4 相关符号

3．5 实验结果

3．5．1 不同方法结果可视效果分析

3．5．2 不同方法结果时间性能分析

3．6 本章小结

第四章 基于3D widget的三维测量方法

4．1 引言

4．2 相关知识

4．2．1 widget

4．2．2 三维观察

4．3 整体方法

4．3．1 关键点定位

4．3．2 关键点拾取

4．4 三维测量工具实例

4．3．1 距离测量

4．3．2 角度测量

4．3．3 面测量

4．3．4 体测量

4．4 本章小结

第五章 原型系统及其他业务功能

5．1 原型系统

5．1．1 开发环境

5．1．2 运行界面

5．2 案例分析

5．3 其他业务功能

5．3．1 窗宽窗位

5．3．2 标注

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况