医学ct图像可视化技术的研究及实现

《医学ct图像可视化技术的研究及实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、二维的断层图像到重构出的三维医学影像增加了图像的立体感这种情况与工程制图中从传统的二维三视图到三维造型图的转变有些类似3.由于医学图像处理涉及到的数据量很大对计算机的速度和内存容量都有较高的要求许多医院现有的CT图像处理系统都是进口CT机自带或者基于专用的图像处理工作站这些设备及相应软件价格较贵难以得到普及本课题中的实验环节全部在普通PC机上实现这对于国内自主研发具有良好交互性能的医学CT图像综合处理系统具有一定的实用价值和参考意义1.3课题的关键技术本课题的关键技术主要包括1.DICOM格式的

2、CT图像在PC机上的显示以及CT图像开窗技术采用的软件开发工具为VisualC++6.02.医学CT图像二维处理阶段的图像增强(直方图处理)图像分割(微分算子边缘检测)及在PC机上的实现采用的软件开发工具为VisualC++6.0以及IDL3.医学CT图像三维重构中面绘制算法原理面绘制算法中的空洞问题产生和改进以及三维重构在PC机上的实现采用的软件开发工具为IDL1.4国内外研究概况现代的数据可视化技术指的是运用计算机图形学和图像处理技术将数据转换为图形或图像在屏幕上显示出来并进行交互处理的理论

3、方法和技术它涉及到计算机图形学图像处理计算机辅助设计计算机视觉及人机交互技术等多个领域数据可视化概念首先来自科学计算可视化科学家们不仅需要通过图形图像来分析由计算机算出的数据而且需要了解在计算过程中数的变化随着计算机技术的发展数据可视化概念已大大扩展它不仅包括科学计算数据的可视化而且包括工程数据和测量数据的可视化数据可视化的应用十分广泛几乎可以应用于自然科学工程技[2]术金融通信和商业等各种领域医学数据的可视化已成为数据可视化领域中最为活跃的研究领域之一自从1896年伦琴发现X射线以来X射线摄影

4、在临床医学上得到广泛应用的同时成像技术也得到了不断的发展几乎应用在所有的医院和诊所之中但是X射线是透过三维的物体而用二维的胶片来记录的这使得大量信息互相重叠而难以区别解决这个问题的方法就是断层摄影使胶片仅对物体中被X射线照射的某一断层2成像为了获得实用的断层照片人们进行了大量的研究和改进最根本的改进就是采用了投影数据以数学的方法来重建影像但因计算量过大只有在电子计算机普及以后这种技术才进入实用阶段1972年英国EMI公司的工程师G.N.Hounsfield设计成功第一台X射线计算机断层扫描装置C

5、T机由于CT机能将病变以立体的高分辨率的形式显示出来并能对病变做定量的分析也可看到和有关器官相联系的详[3]细情况因此它一诞生就得到医学界广泛的重视和推广计算机断层扫描技术[4](ComputerTomography简称CT)使得医学图像立体化与数字化了美国国家医学图书馆(NLM)于1989年开始实施可视化人体计划VisibleHuman[5]Project(VHP)而这一项目正是医学CT图像可视化领域的著名案例该项目由委托科罗拉多大学医学院建立起一男一女的全部解剖结构数据库他们将一具男性和一具

6、女性尸体从头到脚做CT扫描和核磁共振扫描男的间距1毫米共1878个断面女的间距0.33毫米共5189个断面然后将尸体填充蓝色乳胶并裹以明胶后冰冻至摄氏零下80度再以同样的间距对尸体作组织切片的数码相机摄影分辨率为20481216所得数据共56GB(男13GB女43GB)全球用户在与美国国家医学图书馆签订使用协议并付少量费用后即可获得这一庞大的数据用于教学和科学研究VHP数据集的出现标志计算机三维重构图像和虚拟现实技术进入了医学领域从而大大促进了医学的发展和普及随着医学图像可视化技术的不断发展医学

7、图像在手术和治疗的许多方面得到日益广泛的应用其主要的应用领域有如下三个方面1.图像指导治疗技术2.手术计划和导航3.医学虚拟现实及其相关技术1.5本论文的研究内容本论文对医学CT图像成像原理CT图像的格式CT图像二维及三维处理方面的理论作了比较详尽的介绍然后在此基础上对其中的一些重要部分通过PC机进行效果验证本文的主要内容如下第一章简单阐述了医学CT图像可视化技术的研究背景目的及关键技术第二章介绍了医学CT的组成及成像原理分析了DICOM标准及DICOM格式文件与通用格式文件的转换并在PC机上实

8、现了DICOM数据的读取及窗宽/窗位调节第三章阐述了医学CT图像二维处理中的图像增强及图像分割图像增强主要针对的是空间域灰度修正直方图处理技术图像分割主要针对微分算子(包括Laplace3SobelRoberts)边缘检测并在PC机上进行了实验第四章介绍医学CT图像三维重建目前三维重建算法主要包括面绘制和体绘制两大类本章详细描述了面绘制算法MarchingCube原理及可能出现的空洞问题并提出了一种改进方法接着利用IDL中的面绘制算法PolyPaint实现了医学断层图像三维重构第五章是医学CT图