基于VTK的虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的研究.pdf

1、虛擬內(nèi)窺鏡是融合虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機圖形學(xué)、醫(yī)學(xué)圖像處理、科學(xué)計算可視化,以醫(yī)學(xué)影像作為原始數(shù)據(jù)來模擬傳統(tǒng)光學(xué)內(nèi)窺鏡的一種技術(shù),是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。近年來,隨著高分辨率醫(yī)學(xué)圖像(CT、MRI等)的出現(xiàn)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)的不斷完善、提高,虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)得到了迅速發(fā)展,成為虛擬現(xiàn)實技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用最為活躍的研究領(lǐng)域之一。虛擬內(nèi)窺鏡克服了傳統(tǒng)光學(xué)內(nèi)窺鏡需把內(nèi)窺鏡體插入人體內(nèi)的缺點,是一種非侵入型、完全無接觸式的醫(yī)療檢查手段,在醫(yī)療領(lǐng)

2、域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。它的研究旨在為醫(yī)生提供診斷依據(jù),還可應(yīng)用于輔助診斷、手術(shù)規(guī)劃、實現(xiàn)手術(shù)的精確定位和醫(yī)務(wù)人員的培訓(xùn)等。
　　 論文對虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的主要關(guān)鍵技術(shù)進行了深入的研究。首先,研究了醫(yī)學(xué)圖像的預(yù)處理和組織分割技術(shù)。在圖像預(yù)處理方面,實現(xiàn)了各向異性擴散濾波算法,并提出了一種基于CUDA的并行各向異性擴散濾波的方法。它在快速去噪的同時,能保留醫(yī)學(xué)圖像重要的邊緣和局部細節(jié)。在組織分割方面,實現(xiàn)了區(qū)域生長算法,準確有效地

3、提取出了人體結(jié)腸數(shù)據(jù),此數(shù)據(jù)作為中心路徑提取算法的測試數(shù)據(jù)。并提出了基于CUDA的C-V水平集分割方法,它解決了水平集方法計算費時的缺點,在保證分割效果的前提下,具有較快的分割速度；其次,針對虛擬內(nèi)窺鏡的路徑規(guī)劃問題,總結(jié)了中心路徑的定義和特性,研究了目前主要的中心路徑提取技術(shù),結(jié)合距離變換技術(shù),實現(xiàn)了一種基于邊界距離場的中心路徑提取算法,并對此算法進行了改進,利用多分辨率和優(yōu)先查找表來加快最大生成樹的生成,從而大大縮短了中心路徑的提取