【摘要】：伴隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、圖形學(xué)等交叉學(xué)科的快速發(fā)展,計(jì)算機(jī)圖像領(lǐng)域的推動(dòng)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(biāo)量數(shù)據(jù)場(chǎng)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(lái)說(shuō)三維重建后的圖像更加立體真實(shí),在醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域它能更加直觀清晰的直達(dá)病灶部位進(jìn)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(shí)時(shí)性強(qiáng)等特點(diǎn)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(xì)的分析之后,為了改進(jìn)MC算法中易產(chǎn)生空洞以及繪制速度較慢兩方面的問(wèn)題,提出了一種基于改進(jìn)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(duì)圖像進(jìn)行分割處理提取有效區(qū)域,這一部分在Mimics中完成。經(jīng)過(guò)處理后的圖像進(jìn)行三維重建,三維重建采用改進(jìn)的MC算法,為了防止立方體連接時(shí)產(chǎn)生空洞,本文將MC算法中原有的15種拓?fù)錁?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(jì)算速度慢這個(gè)問(wèn)題,本文采用中點(diǎn)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(duì)應(yīng)一個(gè)線程,通過(guò)多線程并行處理來(lái)進(jìn)一步提升計(jì)算速度,其中多線程同步采用臨界區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn),然后仿照消息映射表的思想設(shè)計(jì)了一種協(xié)議映射表,通過(guò)宏來(lái)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(duì)協(xié)議映射表的封裝,維護(hù)了類的開(kāi)閉原則,保證了類的可擴(kuò)展性。然后通過(guò)對(duì)比圖像來(lái)完成對(duì)該算法的精確性和速度的驗(yàn)證及分析,其中速度的驗(yàn)證在Windows和Linux平臺(tái)下分別驗(yàn)證了其準(zhǔn)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(lái)完成的,通過(guò)兩組實(shí)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(xì)節(jié)信息；不過(guò)，通常由于計(jì)算量龐大，所以對(duì)于計(jì)算要求的硬件軟件性能均很高，不適用于需要實(shí)時(shí)計(jì)算或計(jì)算需求量較小的場(chǎng)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(guò)處理后得到實(shí)驗(yàn)需要的模型；面繪制通常計(jì)算量小，精度高，如：移動(dòng)立方體算法(Marching Cubes)，雖然沒(méi)有體繪制的信息完善，但是，，它更適合實(shí)時(shí)繪制的場(chǎng)景，并且在較少計(jì)算數(shù)量需求的前提下繪制效果會(huì)更好；其中，移動(dòng)立方體算法(Marching Cubes，以下簡(jiǎn)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(duì) MC 算法的研究與改進(jìn)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(jìn)一步劃分為基于小等。表 1-1 詳細(xì)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(jìn)選定點(diǎn)出發(fā)，通過(guò)射線穿越實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)集采樣用于標(biāo)記采樣點(diǎn)。通過(guò)線性插值與體最后通過(guò)整合末尾點(diǎn)的顏色，也就是經(jīng)過(guò))計(jì)算合成得到。通過(guò)對(duì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：R445;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

1 李顯凌;;基于改進(jìn)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(jìn)算法[J];電腦與電信;2011年09期

3 劉泗巖;廖文和;;基于改進(jìn)MC算法的DICOM格式CT圖像三維重建[J];機(jī)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(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2006年18期

本文編號(hào)：2629136