三维核磁共振图像处理系统研究及实现

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要＼科学计算可视化是20世纪80年代后期提出并发展起来的一个新的研究领域。医学影像数据可视化作为其重要的应用，在医疗诊断、手术规划与仿真、引导治疗及医学教学等方面有着十分广阔的前景。目前，科学计算可视化研究和应用的历史还不长，仍有许多理论与实际问题需要解决。本文课题来源于中国科学院武汉物理与数学研究所波谱与原子物理国家重点实验室开放基金项目：“三维核磁共振图像处理系统研究与开发”，研究目的是开发一套在微机上运行的具有可视化功能的三维核磁共振图像处理软件。)本文围绕核磁共振切片图像的可视化，着重研究了预处理、切片图像分割与重建及体绘制的理论和算法。在预处理研究中

2、，改进了各向异性扩散滤波方法，改进后的算法既能有效滤除噪声又能很好地保留图像细节：分析了伪影产生的原因和特点，提出了一种新的基于Hough变换的去线状伪影方法。对于磁共振图像的分割与重建，给出了一种在医学图像处理中有较大实用价值的主动轮廓分割算法；定义了一种度量不同切片间轮廓对应程度的距离函数，用该距离函数能够在切片足够密集时解决切片轮廓线的对应问题。针对磁共振图像可视化的要求，深入地分析了各种体绘制算法，提出了一种新的光线投射体绘制的加速方法。在保证绘制质量的前提下，有效地解决了光线投射算法绘制时间长的问题。在深入分析用户需求的基础上，按照面向对象软件工程的原则，充分考虑到系统的兼容

3、性和可扩展性，设计并用c++完整地实现了系统。该系统作为性价比极高的可视化平台，相信能在一定程度上促进可视化技术的推广与应用。关键词：核磁共振图像，医学图像处理，科学计算可视化，各向异性扩散方程／主动轮廓模型，光线投射算法，面向对象方法。I华中科技大学硕士学位论文AbstractVisualizationinscientificcomputing(ViSC)isanewresearchareathatwasproposedin1980s．VisualizationofmedicalimagehasbeenoneofhotapplicationofViSc，whichhasmuchapp

4、licationinclinicdiagnosis，operationemulation，medicineteaching．Thisresearchcomesfrom吐leWuhanInstituteofPhysics&MathematicstheChineseAcademyofSciencesOpening—fund“3Dnuclearmagneticresonanceimageprocessingsystemresearchanddevelop”ThepurposeisdevelopmentofsoftwarewhichrununderPCandhaveVisualizationf

5、unction．ThisthesisfocusesonthefollowingaspectsofMRimageVisualization：pretreatmentofMRimage；MRimageslicesegmentationandreconstruction；volumerendering．Inthispaper,animprovednonlinearimage-processingoperatordefinedbyallanisotropicdiffusionequationispresented．TheimprovedoperatorCanremovenoisebutthed

6、etailsofimagearekept；byanalyzingtheprocreantreasonandcharacteristicsofMRimagepseudoshadow,presentanewsuppressionmethodbasedHoughtransformationInthefieldofsliceMRimagesegmentationandreconstruction，anappliedactivemodelwitllexpansibilityispresented；Definedakindofdistancefunctionformeasurementofcorr

7、espondingdegree．Usingthisdistancefunctioncansolutionoutlinecorrespondingproblemindifferentsliceunderwhichenoughintensive．AimtotherequirementofMRimagevisualization，deepanalyzedkindofvolumerenderingalgonthm．Presentanewspeed—up