面向輔助診斷的三維可視化算法的研發(fā)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、醫(yī)學(xué)影像三維可視化系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)科學(xué)和圖像處理在生物醫(yī)學(xué)工程上的重要應(yīng)用，它涉及數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及生物醫(yī)學(xué)等多個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，是一項(xiàng)多學(xué)科交叉的研究課題。近年來(lái)，醫(yī)學(xué)影像三維可視化技術(shù)在計(jì)算機(jī)輔助診斷、手術(shù)規(guī)劃及模擬仿真、整形及假肢外科、放射治療規(guī)劃、解剖教學(xué)等方而起著越來(lái)越重要的作用。 本文從輔助診斷的應(yīng)用需求和醫(yī)學(xué)影像三維可視化的發(fā)展趨勢(shì)入手，對(duì)基本繪制方法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵算法進(jìn)行了比較全面和詳細(xì)的研究，每一項(xiàng)研究都從醫(yī)

2、學(xué)應(yīng)用的角度進(jìn)行了分析，力圖提供一個(gè)符合實(shí)際應(yīng)用需求又具有良好的可擴(kuò)展性、能夠滿足進(jìn)一步研究和開(kāi)發(fā)需要的軟件系統(tǒng)。本文的主要工作涉及以下幾個(gè)方面： 為了充分利用各種已有算法，提高開(kāi)發(fā)的效率，本文研究了通用的可視化開(kāi)發(fā)包VTK。作為一個(gè)開(kāi)源的軟件，VTK已經(jīng)集成了光線投射算法等多種可視化算法。VTK也有缺陷，它并不是專(zhuān)門(mén)針對(duì)醫(yī)學(xué)影像處理設(shè)計(jì)，且對(duì)于商品開(kāi)發(fā)并不免費(fèi)。 臨床用于輔助診斷的可視化技術(shù)包括多平面重建MPR、最大密

3、度投影MIP、最小密度投影MinIP、表面顯示SSD和體顯示VR等，其中MIP、MinIP、SSD、VR均屬于三維可視化技術(shù)，本文提出了使用光線投射算法實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)的解決方案。采用預(yù)分類(lèi)技術(shù)，包圍盒技術(shù)和光線提前結(jié)束技術(shù)加快了光線投射的繪制速度。比較全面地的模擬了Phong光照模型中的漫反射和鏡面反射，得到了比較真實(shí)的渲染效果。 本文將上述醫(yī)學(xué)圖像三維可視化算法應(yīng)用于肺癌計(jì)算機(jī)輔助診斷的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)肺實(shí)質(zhì)、肺結(jié)節(jié)、肺血管以及肺