三维心脏体数据可视化方法的研究

《三维心脏体数据可视化方法的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：TP391.41学校代码：10213国际图书分类号：TN911.73密级：公开工学博士学位论文三维心脏体数据的可视化方法研究博士研究生：杨飞导师：王宽全教授申请学位：工学博士学科：计算机应用技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2012年10月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP391U.D.C:911.73DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONVISUALIZATIONOF3DHEARTVOLUMEDATACan

2、didate：FeiYangSupervisor：Prof.KuanquanWangAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofengineeringSpeciality：ComputerApplicationTechnologyAffiliation：SchoolofComputerScienceandTechnologyDateofDefence：October,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要三维心脏体数据可视

3、化利用计算机强大的运算处理能力和图形表达能力，将心脏数据以人类能够通过视觉来感知的方式表现出来，绘制出表面特征清晰、层次分明的组织器官，同时能够揭示心脏内部在细胞、组织和器官层次上各种活动演变的全过程，是基于虚拟心脏模型进行电生理仿真和机械运动研究的基础。这为研究人员理解心脏数据、形成概念和找出规律，推测心脏生理病理反应提供强有力的技术手段，也为进一步进行基于虚拟心脏模型的虚拟手术、起搏器模拟、药物反应测试等提供坚实的技术支持。本文对心脏数据的可视化进行了研究，开展了从绘制出清晰可辨的不同心脏组织到心脏解剖数据与电生理数据整合的多模态

4、可视化的探索性研究工作。论文主要内容如下：心脏组织器官众多、心脏体数据极为复杂，为有效识别属性相似的特征组织，本文提出了基于LH直方图的三维空间区域增长算法。算法加入了心脏体数据的三维空间信息，与LH空间结合构成代价函数，交互式评估每个待定体元素与已标记的区域内体元素的相似性，从而对体元素进行分类，辅助设置传递函数。可视化绘制结果表明，该方法能够有效地区分心脏组织器官并使其在可视化结果中显示出来。在提高三维心脏数据可视化绘制的质量方面，本文提出了三维空间的梯度矢量流场（GVF场）与各向异性扩散混合的数据增强方法，并作用于心脏三维体数据

5、，解决了心脏体数据中的噪声等因素极大地影响三维可视化效果的问题。实验结果表明该方法在去除心脏三维体数据噪声的同时，扩大了边界捕捉范围，可靠地保留了心脏组织在三维空间中的结构，数据中的各个心脏组织能够清晰地显示在可视化结果中。提出了基于F-LH直方图的传递函数设计方法，避免了可视化心脏组织时边界被人为地增厚，使得用户能够根据需要交互地显示真实的心脏组织器官的形状和结构。在此基础上，为使心脏可视化结果提供给观察者更加丰富的信息，本文提出了可见揭示度驱使的焦点—上下文可视化方法。该方法引入了可见揭示度变量及由其合成的可见级别，将可见级别与高

6、斯一阶导数核卷积计算出可见级别足迹，并对其进行估计和平滑处理后作为体素不透明度的权值进行绘制。实验结果表明，该方法突出显示了可见揭示度高的心脏组织焦点特征而同时保留了上下文的视觉线索区域。既强调了心脏组织中被遮挡的对象组织与上下文对象组织的弯曲交界处信息，保留了边缘线索，同时又消除了上下文环境对象-I-Abstract内部的伪边缘。在可视化多模态心脏数据方面，提出了基于模态标量混合的可视化方法。通过建立以体元素的强度、梯度及电生理变量为变量域的多维传递函数，并将其映射的颜色和不透明度值在每一个光线采样点上混合合成，实现了多模态心脏体数

7、据的融合绘制，清晰的辨识出心脏组织不同区域的生理活动。继而提出了完全欧氏距离变换加权的不透明度的合成方法，并建立视线相关的光线距离传递函数，最终将它们应用于心脏多模态可视化。实验结果表明，该方法可以有效地帮助研究人员在各种变换视角下非侵入式地研究心脏组织内复杂的电生理现象。关键词：三维心脏数据；可视化；传递函数；平滑增强；焦点—上下文；多模态-II-AbstractAbstractVisualizationof3Dheartdatatakesadvantageofpowerfulcomputerprocessingandgraphic

8、spresentationtorepresentheartdatainthewayofhumanvisualperception,whichnotonlyrenderstissueswithclearsurfacefea