脊柱MRI圖像的分割與三維可視化.pdf

1、醫(yī)學(xué)圖像分割和三維可視化是目前醫(yī)學(xué)圖像處理研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)問題,是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理在生物醫(yī)學(xué)工程中的重要應(yīng)用,在醫(yī)學(xué)診斷和治療領(lǐng)域具有特殊應(yīng)用價(jià)值。因此,對醫(yī)學(xué)圖像分割及三維可視化的研究具有重要的意義。本文主要研究了脊柱MRI(Magnetic Resonance Imaging)圖像的分割及三維可視化算法。主要內(nèi)容如下:
　　 第一,為了有效地對圖像進(jìn)行分割和三維可視化,本文首先對脊柱MRI圖像進(jìn)行預(yù)處理,包括圖像增強(qiáng)

2、和斷層圖像插值。采用了基于形態(tài)學(xué)開、閉運(yùn)算、頂帽運(yùn)算的增強(qiáng)算法,增強(qiáng)了脊柱MRI圖像的目標(biāo)區(qū)域;通過比較分析幾種常用的插值算法,采用基于灰度的線性插值方法對斷層圖像進(jìn)行插值,有效地提高了三維重建的質(zhì)量。
　　 第二,提出了一種適用于脊柱MRI圖像的水平集分割方法。首先采用基于先驗(yàn)知識(shí)的椎間盤檢測算法,定位并分割出椎間盤,利用椎間盤的分割結(jié)果對椎骨進(jìn)行粗分割,以此粗分割作為水平集分割的初始化輪廓;然后用基于RSF(RegionSc

3、alable Fitting)的能量模型引導(dǎo)水平集曲線向椎骨邊界演化,最終分割出椎骨。為了構(gòu)造用于三維可視化的體數(shù)據(jù),我們分別根據(jù)椎間盤檢測結(jié)果和水平集分割結(jié)果構(gòu)建脊柱窗和椎骨模板,利用椎骨模板和脊柱窗從原始圖像序列中提取椎骨和脊柱區(qū)域。
　　 第三、我們利用Ray Casting算法對分割出的脊柱和椎骨進(jìn)行三維重建。利用美國辛辛那提大學(xué)醫(yī)學(xué)院提供的脊柱MRI圖像數(shù)據(jù)庫進(jìn)行實(shí)驗(yàn),重建圖像清晰,真實(shí)地再現(xiàn)了脊柱和椎骨的三維面貌。在