结肠虚拟外翻快速算法和虚拟旋转算法研究

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1、摘要摘要随着计算机技术的发展，虚拟现实技术越来越多地被应用到医学教学与临床诊断。对于结肠等人体空腔结构息肉的检测，目前采用的虚拟现实的方法是虚拟内窥镜技术、虚拟展平技术和虚拟外翻技术。但是这些方法仍存在其缺陷：虚拟内窥镜技术视角小；虚拟展平技术改变结肠解剖结构和难以通过展平的图像想象脏器原始的样子；目前的虚拟外翻技术计算量过大而且难以对内角部位进行直观观察。本文提出了一种新的结肠等空腔结构的虚拟处理方法：虚拟旋转。虚拟旋转的基本思想是利用计算机将将空腔结构以其中心路径为“轴”进行非刚性旋转，从而将内角部位的图像转到外角。该方法首先对空腔结构进行虚拟拉直处理，然后对拉直的数据进行

2、虚拟外翻和旋转，最后将旋转后的数据映射回原始图像。这种方法不仅可以保留空腔结构的整体解剖形态而且可以更直观地观察其内角部位，大大扩展了观察视角。同时，本文对现有的虚拟外翻技术进行了算法的改进，将距离图像引入虚拟外翻的处理过程中，可以将虚拟外翻的处理速度提高至原来的6倍。最后，本文介绍了梯度法。将梯度图像引入了求取中心路径的过程中，提高了中心路径的精度。将梯度场应用到虚拟外翻中，明显提高了虚拟外翻的速度。摘要关键词：虚拟现实空腔结构距离图像虚拟旋转梯度法ABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentofcomputertechnology,virtualre

3、alitytechnologyhasbeenincreasinglyappliedtothemedicaleducationandclinicaldiagnosis.Asforhumanhollowstructuressuchascolon,thecommonlyusedmethodforvirtualrealityisthetechniqueofvirtualendoscopy，virtualunfoldingandflatteningandvirtualeversion.Howeverthesemethodshavetheirowndisadvantages.Thevisu

4、alangleofvirtualendoscopyissmall.Virtualunfoldingandflatteningdistortoriginalshapesandrelativeconfigurations.TheexistingvirtualeversionmethodistimeconsumingandwecannotobservetheinternalanglepartofhollowstructureInthispaper,anewmethodforvirtualprocessofhumanhollowstructuresispresented,whichis

5、called“virtualrotation”.Themainideaofvirtualrotationistorotatethehollowstructureswiththecenterlineastheaxistorotatetheinternalangleparttotheexternalangle.Arotationalgorithmisproposedinthispaper.Firstlywestraightenthehollowstructuresbyvirtualtechnology.Thenthevirtualeversionandrotationalgorit

6、hmisused.Finallytheprocessedimageismappedbacktotheoriginalimage.Theadvantagesofthismethodincludethedirectvisualizationoftheinternalanglepartandtheclosecorrelationtotheimportantfeaturesoftheglobalanatomy.ABSTRACTWhatismore,anewfastalgorithmisintroducedtoovercomethedisadvantageoftimeconsumingo

7、ftheexistingelectricalfieldalgorithm.Inthisalgorithmthedistancemapiswellusedduringtheprocessing.Atlastgradientmethodisputforward.Byusinggradientmethod,theprecisionofcenterlinecanbeimprovedandprocessingspeedofvirtualeversioncanbeincreased.KEYWORDS:V