医学图像的三维重建.doc

电 子 科 技 大 学 毕业设计（论文）任务书 拟题单位 计算机科学与工程学院 审题人 陈雷霆 题目全称 医学图像的三维重建 主要任务：本文主要研究由医学图像(CT、MRI图像)二维断层序列来构建组织或器官的三维几何模型的技术。论文主要工作包括如下医学图像三维重建的关键技术： 图像的输入与预处理，组织或器官的分割与提取，由二维轮廓线重构三维形体，基于规则体数据的三维表面重建。并主要分析Marching Cube算法抽取等值面的基本原理及实现方法，分析了MC算法中连接方式产生二义性的原因及消除二义性的方法。 起止时间： 2005年 2月 28日至 2005年 6月 10日 学生姓名 张剑 专业 计算机科学与技术(软件技术) 班次 指导单位 计算机科学与工程学院 指导教师 陈雷霆 设计地点 电子科技大学计算机学院 成果形式 论文 2005年 6月 12日 目录 摘要： I ABSTRACT： I 第一章 引言 1 1.1课题研究背景及意义 1 1.2国内外研究现状 1 1.3本文的主要工作 2 第二章 医学图像三维重建技术综述 3 2.1引言 3 2.2各类三维可视化方法的典型算法 4 2.2.1表面绘制方法 4 2.2.2体绘制方法 5 2.2.3混合绘制方法 6 2.3各类算法的特点与应用 7 第三章 医学图像的预处理与分割 9 3.1概述 9 3.2医学图像的获取及其数据类型 9 3.2.1三维空间数据场的数据类型 9 3.2.2医学图像的获取与输入 11 3.3医学图像的预处理 12 3.3.1医学图像滤波 12 3.3.2二维断层图像之间的插值 18 3.4医学图像的分割 20 3.4.1体数据的二值化 20 3.4.2种子填充法进行组织提取 23 3.4.3分割结果及分析 24 3.5小结 25 第四章 基于面绘制的医学图像三维重建 27 4.1引言 27 4.2切片级重建方法 27 4.2.1轮廓的提取 28 4.2.1.1梯度算子 28 4.2.1.2 Roberts算子 29 4.2.1.3 Sobel算子 30 4.2.2平面轮廓重建 32 4.3体素级重建方法 33 4.3.1体素模型与等值面定义 34 4.3.1.1体素模型 34 4.3.1.2等值面定义 36 4.3.2等值面的构造方法综述 37 4.3.3移动立方体(Marching Cubes)算法抽取等值面 38 4.3.3.1 MC算法的基本原理 38 4.3.3.2 MC算法生成等值面的近似表达与连接的二义性 44 4.3.3.3 MC算法二义性的消除 46 4.4 Marching Cubes算法的实现过程 48 4.4.1开发平台及方法 48 4.4.2 体数据处理过程 49 4.4.3 算法具体实现 50 4.4.4算法流程图 51 4.4.5 Marching Cubes算法主要功能模块 52 4.5小结 52 第五章 总结与展望 54 5.1全文工作总结 54 5.2课题研究发展方向 55 参 考 文 献 56 英 文 原 稿 57 中 文 翻 译 60 致 谢 62 医学图像的三维重建 作者：张剑 班级 指导老师：陈雷霆 指导单位：计算机科学与工程学院 摘要： 医学图像三维可视化是目前的一个研究热点问题，是一个多学科交叉的研究领域，是计算机图形学和图象处理在生物医学工程中的重要应用。它涉及数字图象处理、计算机图形学以及医学领域的相关知识。医学图像三可视化在诊断医学、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方面都有重要应用。因此，对医学图像三维可视化的研究，具有重要的学术意义和应用价值。医学图像三维可视化的主要研究内容包括医学图像的预处理，如插值、滤波等；组织或器官的分割与提取；面绘制与体绘制等。本文对医学CT，MRI图像三维可视化的关键技术进行了研究，研究了三维医学体数据的分割和体绘制算法。对组织或器官的分割与提取是保证重建模型准确