基于OpenGL的多平面重建在三維可視化醫(yī)療影像系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用.pdf

1、近年來,醫(yī)學(xué)成像技術(shù)得到了迅猛發(fā)展,醫(yī)療信息技術(shù)也得到了很大的推進(jìn)。比如CT斷層掃描設(shè)備、MRI核磁共振成像設(shè)備、超聲設(shè)備、數(shù)字血管成像設(shè)備、核醫(yī)學(xué)成像等等。硬件技術(shù)不斷的踴躍創(chuàng)新,軟件技術(shù)也需要配合協(xié)同發(fā)展。以上這些成像設(shè)備要發(fā)揮其真正的醫(yī)療價(jià)值,就必須有配套軟件來實(shí)現(xiàn)。目前基于二維斷層掃描圖像的三重重建技術(shù)已經(jīng)興起,因此,三維重建的研究工作也提上日程。
　　 目前醫(yī)療影像三維重建技術(shù)涉及到其它領(lǐng)域的技術(shù),因?yàn)樗且粋€(gè)交叉學(xué)科

2、,它要用到醫(yī)學(xué)知識(shí),計(jì)算機(jī)視覺技術(shù),計(jì)算機(jī)成像技術(shù),數(shù)字圖像處理技術(shù),人機(jī)交互技術(shù)等領(lǐng)域。但是隨著醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展,醫(yī)學(xué)影像數(shù)據(jù)也越來越大,實(shí)時(shí)的繪制大量的數(shù)據(jù)場(chǎng)是一件非常困難的事,而且成像與圖像處理模塊也是需要進(jìn)一步改進(jìn)。本文針對(duì)以上問題,將算法的改進(jìn)與GPU硬件加速相結(jié)合,取得了以下幾方面的研究成果:
　　 1.提出了基于矩陣運(yùn)算的Cutting Plane三維插值的方法。在多平面重建技術(shù)中,目前的一些三維插值方法很難再適應(yīng)數(shù)

3、據(jù)量日益增大的情況,基于矩陣運(yùn)算的Cutting Plane三維插值方法算法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于實(shí)現(xiàn),最大的優(yōu)點(diǎn)是基于矩陣運(yùn)算的Cutting Plane三維插值方法算非常適合移植到GPU上運(yùn)行,大大提高了運(yùn)行速度。
　　 2.提出了基于區(qū)域統(tǒng)計(jì)信息的水平集分割方法。在醫(yī)療診斷過程中,醫(yī)生很習(xí)慣想得到自己感興趣的某個(gè)病體的外形,大小,面積。針對(duì)這個(gè)問題本文在GAC模型和C_V,模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),提出了基于區(qū)域統(tǒng)計(jì)信息和水平集方法

4、的分割算法并將其應(yīng)用于三維空間平面成像的分割,能夠有效的實(shí)現(xiàn)分割與提取。
　　 3.實(shí)現(xiàn)了極大數(shù)據(jù)量實(shí)時(shí)繪制的。由于數(shù)據(jù)量極大,僅僅依靠GPU來進(jìn)行計(jì)很難實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)繪制,本文引入了基于OpenGL,Shader的GPU硬件加速方案,將大量的數(shù)據(jù)處理交給GPU來處理。因?yàn)镚PU可以實(shí)現(xiàn)并行運(yùn)算,處理數(shù)據(jù)的速度比CPU要快的百倍甚至上千倍。GPU的最大優(yōu)勢(shì)就是它的并行性。因此本文提出的一些算法最終都移植到了GPU上來進(jìn)行通用計(jì)算,實(shí)現(xiàn)