骨折仿真系统设计与X光图像处理

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1、哈尔滨T.业大学工学硕十学位论文摘要本文论述了《胫骨骨折自动整复机器人研究与设计》项目中的自动接骨仿真系统和X光图像分析部分研究与设计。在自动接骨仿真平台的设计中采用在CT断层图像间插值的技术，仅用少数儿张CT图像便实现了小腿部分骨模型的重构。并利用建立的腿骨模Ju，仿真制造了骨折模型。利用计算机图像学的技术，实现了在计算机内对骨折模型的三维图形绘制，并可对骨折模型进行相对旋转、移动等操作。同时模仿X光原理，可对骨折模型进行任意角度的仿真拍摄X光图像。文中详细介绍和分析了在一系列断层图像间插值重构三维物体结构的主要算法。同时也介绍了自己在实现系统时，所采用的

2、一种基于数学形态学的改进算法。该算法可有效地进行复杂形状物体的断层间插值，并可取得令人满意的结果。在对X光图像进行分析时采用了以数学形态学为基础的处理手段。建立了一个基于数学形态学的多尺度分析空间。文中采用基于top-hat变换的多尺度局部图像增强算法，对图像进行了增强处理并取得了很好的效果。该算法可有效地进行所需尺度的图像特征增强，同时不会造成图像的局部结构信息的丢失。本文采用watershed算法对X光图像进行了分割，准确地得到了各段骨头的边界曲线，为后期处理奠定了良好的基础。该算法可有效地避免基于边缘检测分割算法的边缘不闭合等问题。最后将图像增强与图像

3、分割的算法应用于多尺度空间分析，实现了快速有效地多尺度的图像增强与分割。关键词仿真:插值;多分辩分析;局部增强;流域分割哈尔滨下业人学工学硕卜学位论义AbstractInthispaperafractureemulationsystemandtheX-rayimageanalysisalgorithmareproposed.Thesystemandalgorithmaredesignedfortheprojectof"Automatictorepairthebrokenshinbonebyrobot".Thefractureemulationsystemus

4、esthetechnologyofinterpolationbetweenafewCTcrosssectionimagestoreconstructthebone's3Dmodel.Thencutthebonemodeltomakethefracturemodel.Realizedrawingthe3-Dfracturemodelincomputerbycomputergraphictechnology,andcancontrolthefracturemodelrelativelymoving.BytheprincipleX-rayimage,theprog

5、ramcanshootingthefracturemodel'sX-rayimagesfromanydirection.Themaintheinterpolationalgorithmsforreconstruction3Dobjectfromaseriesofcrosssectionsareintroducedinthearticle.Anewinterpolationalgorithmisproposedinthispaper,whichimprovesthemorphology-basedinterpolation.Thealgorithmcanget

6、agoodresultwhilethecrosssectionshavecomplicatedshapes.CarryontheX-rayimageanalysisbythemeansbasedonmathematicsmorphology,inthispaper.Setupamulti-scaleanalysisspace,inwhichusetheopenandclosetransformtoanalysistheimage.Thealgorithmwhichusesthetop-hattransformtorealizethelocalimageenh

7、ancementareproposedinthispaper.Thealgorithmcancarryontheimageenhancement,atthesametimecan'tcausethelossofthelocalimage'sstructureinformation.AdoptwatershedalgorithmtocarryontheX-rayimage'ssegment.Thealgorithmcanavoidthecontourcan'tconnectwhilesegmentbytheedgedetection.Addingtheenha

8、nce-mentandsegmentintothem