基于医学图像的三维可视化研究

论文摘要

随着现代医学影像技术的高速发展,使得反应各种生理、病理状态的人体器官的图像信息越来越丰富。以三维的形式来体现医学图像中丰富的隐含信息,在临床对疾病的诊断、治疗具有重大的意义。医学图像可视化就是通过对具有空间特征的医学对象在静态或动态三维空间中进行处理,以视觉信息的形式充分反映出医学对象中丰富的隐含信息,在临床诊断、治疗中有着广泛的应用前景。近年来,医学对象可视化的研究一直是国际上的研究热点之一。论文首先论述了医学图像存档及通信系统中医学图像的数据获取问题,详细分析了基于DICOM3.0标准的图像解码,讨论了CT图像、核磁共振成像、超声波成像等医学影像技术,着重分析了CT窗技术和伪彩技术。在医学三维可视化部分,在对医学图像可视化技术的深入研究的基础上总结得出了基于五种基础算法的医学三维可视化流程,同时重点讨论了目前热门的Marching Cubes算法抽取等值面的基本思想和算法原理。最后依据医学三维可视化开发流程,设计实现了三维医学可视化系统,该系统核心算法使用MC算法,应用Visualization Toolkit实现三维可视化,同时利用MFC实现界面的设计和系统的框架。系统具备的主要功能有:图像输入输出、图像预处理、医学图像浏览功能、三维实体显示交互等。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 科学计算可视化技术
• 1.2 医学图像的三维可视化技术国内外发展概况
• 1.3 医学图像的三维可视化技术的应用
• 1.4 论文的主要研究工作
• 2 医学图像预处理
• 2.1 PACS 系统和DICOM 标准
• 2.1.1 PACS 系统
• 2.1.2 DICOM 标准
• 2.1.3 DICOM 文件的组成
• 2.1.4 DICOM 文件的解析
• 2.2 CT 成像技术
• 2.2.1 X 射线成像
• 2.2.2 CT 断层成像原理
• 2.2.3 CT 值
• 2.2.4 CT 窗技术
• 2.2.5 伪彩技术
• 2.3 其他形式的医学图像技术
• 2.3.1 核磁共振成像
• 2.3.2 超声波成像（Ultrasonic Imaging）
• 2.3.3 PET 成像
• 2.4 本章小结
• 3 医学图像的三维可视化技术
• 3.1 医学三维可视化流程
• 3.2 面绘制基本算法
• 3.2.1 轮廓连接法（Contour Connecting）
• 3.2.2 不透明立方体（Opaque Cube）
• 3.2.3 移动立方体（Marching Cubes）
• 3.3 体绘制基本算法
• 3.3.1 光线投射算法
• 3.3.2 抛雪球算法（Splatting）
• 3.4 本章小结
• 4 基于VTK 的医学图像三维可视化系统的实现
• 4.1 开发平台介绍
• 4.1.1 系统设计
• 4.1.2 VTK 概述
• 4.1.3 VTK 的绘图模式
• 4.1.4 VTK 的可视化模式
• 4.2 医学三维可视化系统实现
• 4.2.1 医学三维可视化系统概述
• 4.2.2 系统功能介绍
• 4.2.3 系统处理数据结构图
• 4.2.4 系统设计与分析
• 4.3 本章小结
• 5 系统的实现
• 5.1 系统的图像处理子模块
• 5.1.1 窗宽窗位调整
• 5.1.2 图像格式转换
• 5.1.3 高斯滤波器
• 5.1.4 多幅图像浏览功能
• 5.2 系统三维重建模块
• 6 总结及展望
• 6.1 论文完成的工作
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献