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基于体绘制方法的医学图像三维重建研究

作　者: 汪欣
导　师: 张广渊; 范立南; 张博; 孙申申
学　校: 沈阳大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 医学图像三维重建体绘制光线投射算法预积分加速
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 50次
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内容摘要

随着医学图像成像技术的发展，医学数据量变大，传统的中央处理器（CPU）很难满足临床应用对医学图像实时可视化的需求，并且由于传统的体绘制方法绘制速度比较慢，本文通过对体绘制中预积分算法和梯度的算法的改进使图像的绘制速度得到了加快、绘制图像质量得到了提高。首先通过对体绘制不同重建方法进行研究与分析，总结出了光线投射算法作为医学图像三维重建的方案。对医学影像设备获取医学图像数据，然后对所获取数据进行了预处理，使二维图像的质量得到了提高，有助于提高三维绘制图像的效果。对原始图像进行预处理之后，通过传递函数对数据进行了映射，然后用光线投射算法实现了图像的绘制，讨论了光线投射算法中的颜色映射、颜色混合、梯度计算等问题，并在GPU上实现了该算法。针对传统光线投射算法绘制速度慢的缺点，提出了对传统光线投射算法进行改进的方案，首先从绘制速度出发，对预积分进行了加速；其次从绘制质量出发，将梯度的算法进行了改进，将梯度计算用中心差分和插值函数结合的方式进行梯度的估算，得到了很好的明暗处理效果。最终在GPU上实现绘制，通过绘制时间显示，改进的光线投射算法比传统的光线投射算法的绘制时间快很多；综合人眼观测实验效果图和对直方图进行分析，改进的光线投射算法在绘制质量方面要优于传统光线投射算法的绘制质量。因此，本文的改进方法不但使图像的绘制速度得到了加快而且提高了图像的绘制质量。最后对绘制出的图像进行了多角度的显示，方便了医生从多角度对患者病灶的诊断，提高了医生的诊断结果。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
1 绪论  10-20
  1.1 本课题研究的背景和意义  10-12
  1.2 国内外三维重建的研究现状  12-15
    1.2.1 国外的研究现状  12-14
    1.2.2 国内的研究现状  14-15
  1.3 三维重建在医疗领域中的应用  15-18
  1.4 本文研究的主要内容  18-20
2 体绘制方法的研究  20-32
  2.1 引言  20
  2.2 体绘制方法关键步骤  20-27
    2.2.1 重采样  21-22
    2.2.2 可视化映射  22-23
    2.2.3 图像合成  23-27
  2.3 体绘制方法比较  27-28
    2.3.1 错切-变形法  27
    2.3.2 抛雪球法  27
    2.3.3 三维纹理映射法  27-28
    2.3.4 光线投射法  28
  2.4 实验结果与分析  28-31
  2.5 本章小结  31-32
3 光线投射算法的三维重建  32-44
  3.1 引言  32-33
  3.2 光线投射算法  33-34
  3.3 医学图像的获取  34-36
  3.4 医学图像的预处理  36-37
  3.5 医学图像的可视化映射  37-40
  3.6 实验结果与分析  40-42
  3.7 本章小结  42-44
4 光线投射算法的改进及实现  44-66
  4.1 引言  44
  4.2 光线投射算法的改进  44-53
    4.2.1 预积分的核心思想  44-48
    4.2.2 对预积分的改进  48-49
    4.2.3 梯度算子的改进  49-53
  4.3 改进后的光线投射算法的实现  53-60
    4.3.1 颜色传递函数的设计  53-56
    4.3.2 不透明度传递函数的设计  56-58
    4.3.3 三维重建图像的显示  58-60
  4.4 实验结果与分析  60-64
  4.5 本章小结  64-66
5 总结与展望  66-68
参考文献  68-72
在学期间研究成果  72-74
致谢  74-75

基于体绘制方法的医学图像三维重建研究

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