【摘要】：伴隨著計算機科學(xué)、圖形學(xué)等交叉學(xué)科的快速發(fā)展,計算機圖像領(lǐng)域的推動日新月異,在這類學(xué)科的發(fā)展之中,醫(yī)學(xué)圖像的發(fā)展尤為突出。三維重建技術(shù)是醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域研究的核心熱門課題之一,該技術(shù)旨在從三維標量數(shù)據(jù)場中提取二維斷層圖像將其轉(zhuǎn)化為三維立體圖像,比起二維斷層圖像來說三維重建后的圖像更加立體真實,在醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域它能更加直觀清晰的直達病灶部位進行分析,避免誤判。本文在比較了三維重建面繪制和體繪制方法之后,由于面繪制方法精度高、實時性強等特點選擇了面繪制的研究方法。面繪制方法之中又以MC(Marching Cubes)算法最為經(jīng)典,所以本文在基于MC算法的研究現(xiàn)狀基礎(chǔ)之上做出了詳細的分析之后,為了改進MC算法中易產(chǎn)生空洞以及繪制速度較慢兩方面的問題,提出了一種基于改進MC算法的醫(yī)學(xué)圖像三維重建的方法。首先,在三維重建之前要對圖像進行分割處理提取有效區(qū)域,這一部分在Mimics中完成。經(jīng)過處理后的圖像進行三維重建,三維重建采用改進的MC算法,為了防止立方體連接時產(chǎn)生空洞,本文將MC算法中原有的15種拓撲構(gòu)型增加成24種,有效的避免了空洞現(xiàn)象的產(chǎn)生;為了避免計算速度慢這個問題,本文采用中點選擇法代替線性插值法,并且將24種構(gòu)型分成三類處理,每一類對應(yīng)一個線程,通過多線程并行處理來進一步提升計算速度,其中多線程同步采用臨界區(qū)來實現(xiàn),然后仿照消息映射表的思想設(shè)計了一種協(xié)議映射表,通過宏來觸發(fā)函數(shù)指針,由函數(shù)指針調(diào)用處理函數(shù)完成對協(xié)議映射表的封裝,維護了類的開閉原則,保證了類的可擴展性。然后通過對比圖像來完成對該算法的精確性和速度的驗證及分析,其中速度的驗證在Windows和Linux平臺下分別驗證了其準確性,證明了在保證精確性的前提下,算法速度提升了近40%。最后將該算法應(yīng)用在了醫(yī)學(xué)圖像三維重建的軟件上,該軟件是基于MFC框架用C++來完成的,通過兩組實例展示了該算法在醫(yī)學(xué)圖像上的應(yīng)用性。
【圖文】：

哈爾濱理工大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文圖像，如：光線投射算法(Ray Casting)等，不僅效果清晰還可以保留良好的內(nèi)部細節(jié)信息；不過，通常由于計算量龐大，所以對于計算要求的硬件軟件性能均很高，不適用于需要實時計算或計算需求量較小的場合。面繪制通常從體素或稱為體數(shù)據(jù)的元素中提取有效信息，如：三角面片、多邊形等，再用它們擬合模型，經(jīng)過處理后得到實驗需要的模型；面繪制通常計算量小，精度高，如：移動立方體算法(Marching Cubes)，雖然沒有體繪制的信息完善，但是，，它更適合實時繪制的場景，并且在較少計算數(shù)量需求的前提下繪制效果會更好；其中，移動立方體算法(Marching Cubes，以下簡稱 MC)更是面繪制中經(jīng)典的算法，它以高效、質(zhì)量高、方法便捷聞名，掀起了三維重建面繪制研究的學(xué)術(shù)浪潮，研究人員們對 MC 算法的研究與改進的工作更是絡(luò)繹不絕。

分為兩大類[5,6]：根據(jù)處理順序的方法和根又可以分為：圖像空間繪制算法(Image SObject Space Rendering Algorithm)以及圖像brid Algorithm)；而根據(jù)數(shù)據(jù)域?qū)傩苑椒�，法。變換域方法可以進一步劃分為基于小等。表 1-1 詳細展示了經(jīng)典體繪制算法的ay CastingAlgorithm)[7,8]，是體繪制中最經(jīng)大研究人員最為推崇的算法，以它為改進選定點出發(fā)，通過射線穿越實驗的數(shù)據(jù)集采樣用于標記采樣點。通過線性插值與體最后通過整合末尾點的顏色，也就是經(jīng)過)計算合成得到。通過對體數(shù)據(jù)的預(yù)處理、得本方法最后得到的結(jié)果精度很高且誤差算方式有很大的影響，如圖 1-2 展示了光
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R445;TP391.41

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 李顯凌;;基于改進MC算法的CT/MR圖像三維重建[J];液晶與顯示;2011年05期

2 楊海濤;;基于多尺度的Marching Cube改進算法[J];電腦與電信;2011年09期

3 劉泗巖;廖文和;;基于改進MC算法的DICOM格式CT圖像三維重建[J];機械科學(xué)與技術(shù);2006年12期

4 宋衛(wèi)衛(wèi);李冠華;歐宗瑛;;醫(yī)學(xué)體數(shù)據(jù)三維可視化技術(shù)[J];計算機工程與應(yīng)用;2006年18期

本文編號：2629136