虚拟内窥镜中的路径提取和可见性分块绘制

摘要

该文主要内容是虚拟内窥镜的几项关键技术研究和原型软件开发,包括中心路径的自动提取、中心路径到器官壁的距离计算、中心路径的拓扑组织、人体器官网格模型的可见性分析、中心路径引导下的自动漫游以及交互漫游.该文的主要贡献可以概括为以下几点:1.提出了基于模板的并行细化算法.改进了传统细化算法的26个删除模板以加快细化速度.通过调整改进后的删除模板(下称删除模板)的执行顺序确保改进的正确性.在提取路径时,应用删除模板对分割结果进行逐层的细化,并且记录每个删除点到边界的距离,以得到初始路径到器官壁的距离.这样的距离不仅有利于碰撞检测,也适用于体数据的重建.2.提出了基于距离变换的中心线拓扑组织算法.对于基于模板的并行细化算法得到的中心线进行距离变换建立三维空间数据场;再以各个局部距离最大的点为初始点,通过最短路径对中心线上的点进行进行组织化,使中心线具有拓扑结构;最后根据剪枝阈值来删除杂枝而得到最终的路径.拓扑组织算法不仅消除了单纯并行细化算法所产生的中心线的杂枝,而且还可以整理中心线的拓扑信息,使它能够指导漫游.3.提出了基于可见性和中心线的人体器官网格模型分块算法.考虑到肠道的饶曲特性和气管的分叉特性,此算法参考建筑物漫游的可见性分析.4.提供了包括自动漫游和手动漫游在内的虚拟内窥镜辅助诊断软件.视点的方向可通过中心线上点的切向量来确定,视点的视角也可以通过中心线所包含的距离值来自动调节;可见性分析也保证了当前视点所见的物体是全景的,这对于辅助诊断有着重要意义.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和关于学位使用授权的说明

第一章绪论

1.1虚拟内窥镜技术概述

1.2虚拟内窥镜技术的基本原理

1.3虚拟内窥镜技术的关键

1.4本文的主要工作

第二章虚拟内窥镜的发展现状

2.1漫游路径的自动提取

2.1.1人工标注的方法

2.1.2距离变换的方法

2.1.3 Voronoi方法

2.1.4拓扑细化

2.2绘制与漫游

2.2.1面绘制

2.2.2体绘制

第三章中心路径的自动提取

3.1背景介绍

3.2理论基础

3.2.1基本概念

3.2.2基于模板的细化

3.2.3体素编码

3.3包含距离信息的中心线提取算法

3.3.1数据预处理

3.3.2并行细化

3.3.3拓扑组织

3.4 DCC算法在体重建中的应用

3.5小结

第四章可见性绘制

4.1背景介绍

4.2相关工作

4.3基于中心线的可见性绘制

4.3.1中心线光滑

4.3.2网格分解

4.3.3可见性计算

4.3.4 Cells和Portals的建立

4.4本章小结

第五章虚拟内窥镜软件(VIEN)

5.1软件概述

5.2工作基础

5.3自动漫游

5.4引导漫游

5.5算法测试

5.5.1路径提取

5.5.2可见性绘制

5.6本章小结

第六章工作展望

参考文献

攻读硕士期间论文情况

已发表

已投文章

发明专利

受理中的专利

致谢

作者个人简历