基于bp神经网络的体绘制转换函数研究及应用

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1、山东大学硕士学位论文基于BP神经网络的体绘制转换函数研究及应用姓名：宫延新申请学位级别：硕士专业：通信与信息系统指导教师：孙丰荣20070508原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：髦乙芝纽日关于学位论文使用授权的声明本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允

2、许论文被查阅和借阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。(保密论文在解密后应遵守此规定)论文作者签名：立j竺葺导师签名：刁垒竖日期：竺堕山东大学硕士学位论文中文摘要体绘制技术被证实是揭示三维数据结构信息的有效工具。此前的研究主要是围绕如何提高体绘制质量和体绘制速度的算法，直到最近研究重心才放在转换函数的构造上。传统的一维转换函数依靠数据的标量值来分类各组织，但是它对于用户使用不直观，效率低，并且当两个组织标量值(灰度值)接近的时候，不能很好的分类。近年来，许多研究使用二维和三

3、维的转换函数，同时考虑一阶和二阶导数。附加的导数信息允许精确的分类，可以很好的显示用户感兴趣的区域。然而，其他的属性，比如纹理和位置信息，没有考虑进来。在体绘制中寻找一个高效直观的转换函数来进行数据理解，仍然是一个研究的难点。转换函数的维数越高，结果就越好。因为高维的转换函数考虑了更多体素的不同属性。在l临床的医学实践中，对于三维数据中的感兴趣区域，不同的场合有不一样的需要。因此在设计转换函数的时候加入用户的交互信息就非常重要。通过用户的交互，使得设计的转换函数满足临床的实际需要，显示医生感兴趣的区域。因此在医学体绘制的转换函数设计中，需要把多维转换函数和用户交互结合

4、起来。本文就设计了一个用户交互的接口，用于设计多维转换函数。首先用户先确定需要显示的组织结构的类别，然后在体数据中随机选取几个切片，用户在切片上选择相应结构类别的采样点数据，最后用机器学习的方法根据采样点数据进行多维转换函数的自动训练。计算机辅助检测／诊断技术(CAD)在临床医学中的应用是近年来研究的热点，CAD对临床医师起着“第二双眼”的作用，它在医生读片后执行二次辅助诊断，同时可以三维分析检查，自动检测可疑区域，减少医生的肉眼观察疏漏。CAD在肺癌诊断中的应用因为其巨大的理论价值和使用价值吸引了大量的研究力量。最近，国外已经出现了一些商用的肺癌CAD系统。但是很多

5、问题还没有解决，需要进一步研究。文中就尝试把设计的转换函数用于肺癌的检测中，并取得了较好的效果。本文使用BP神经网络设计高维的转换函数，通过用户的交互，以及神经网络山东大学硕士学位论文训练，达到自动分类识别显示的效果，使显示的结果是用户感兴趣的区域，并去掉不相关区域。同时，把设计的转换函数应用于肺癌CAD中，较好地区分了肺部各组织的关系，减轻了l临床医生的工作负担，提高读片的效率，对于下一步肺结节的提取具有重要的指导作用。关键词：BP网络；转换函数；体绘制；可视化：肺癌CAD山东大学硕士学位论文ABSTRACTNowadaysdirectvolumerendering

6、hasbeenprovedthatitwasaneffectivemethodtodi$COVaI"thedetailedinformationofthree-dimensionalobjects．Theformerresearcher,however,committedthemselvestogeneratethealgorithmsthatenhancingthequalityofrenderingandacceleratingtheprocessofrendering，untilthesedaysthefocuswasdrawnintotheresearchof

7、constructingtransferfunctions．Thetraditionalone-dimensionaltransferfunctionforvolumerenderingonlyconsidersavoxel’Sscalarvalue；thatis，thereisadirectmappingoftransparencytoscalarvalue．DesigningthistypeoftransferfunctionisOftennotintuitivefortheusersandlesseffective．Recently,there