基于片段融合的医学图像光线投影体绘制技术

光线投影算法是医学图像三维可视化中常用的体绘制技术,算法原理简单,具有较高的成像质量,但绘制速度较慢。我们改进算法,利用投射光线与平面簇求交,快速确定融合片段,减少插值计算量,采用基于片段的融合绘制技术,加快融合速度,并且利用包围盒技术减少对无效平面的求交,提高了光线投影的效率。实验结果表明,改进后的算法既能保证绘制质量,又能显著减少计算量,提高体绘制的速度。     

基于片段融合的医学图像光线投影体绘制技术

光线投影算法是医学图像三维可视化中常用的体绘制技术,算法原理简单,具有较高的成像质量,但绘制速度较慢.我们改进算法,利用投射光线与平面簇求交,快速确定融合片段,减少插值计算量,采用基于片段的融合绘制技术,加快融合速度,并且利用包围盒技术减少对无效平面的求交,提高了光线投影的效率.实验结果表明,改进后的算法既能保证绘制质量,又能显著减少计算量,提高体绘制的速度.     

基于改进光线投射法的冠脉图像三维重建

传统光线投射算法虽然绘制图像时能取得良好的效果，但因为运算速度较慢，限制了其广泛应用。为了在图像三维重建时既能保证质量，又能提高实时交互性，本文提出一种基于改进光线投射算法的冠脉三维重建方法，利用检测原数据点的数据值来简化重采样中三线性插值的复杂性，并结合切比雪夫空体素跳跃法，进一步提高算法的效率。实验结果表明，该算法能够在提高运算速度的同时，保证绘制冠脉三维图像的质量。     

一种在物体空间加速的光线投射体显示方法

本文提出了一种减少体显示时的投射光线数量的方法，方法原型是基于以图像空间为序的体显示算法，但在物体空间实施加速方法。首先我们简要介绍了图像空间为序的体绘制算法原理及步骤。接着，叙述了如何利用物体空间的包围体方法来减少追踪光线数量。最后，给出了该算法用于显示医学体数据的实验结果。     

快速显示三维医学体数据的光线投射方法

本文提出了一种快速显示三维医学体数据的光线投射方法，方法原型是基于以图像空间为序的体显示算法，但在物体空间实施加速方法。在本文中，首先我们简要介绍了图像空间为序的休绘制算法原理及步骤。接着，叙述了如何利用物体空间的包围体方法来减少追踪光线数量。最后，给出了该算法用于显示同一医学体数据内多器官的研究结果。     

基于Shear-Warp的加速透视体绘制算法

在医学图像的三维可视化中，不透明度传递函数和观察角度是需要频繁调节的，因此，难以实现实时体绘制。为了提高三维图像的视觉效果和重建效率，提出了一种加速的透视体绘制算法。依据不透明度传递函数的相关性对原有的min-max octree数据结构进行有效的再利用，从而加速体数据分类编码，以使在频繁改变不透明度传递函数和观察角度时，也能实现快速重建；基于透视Shear-Warp算法，并用即时中间切片插值重采样的方法，提高重建的效果。实验证明该方法不仅效率高，而且显示效果好。     

基于多媒体技术的快速并行体绘制

体绘制的成像速度一直是影响其发展的关键因素。我们提出了一种基于多媒体单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)技术的加速算法。在保证成像质量的前提下,通过采用MMX、SSE、SSE2指令,分别加速光线扫描、采样和坐标变换等部分,使得光线跟踪算法的成像速度提高了3～6倍。实验表明,该算法具有成像速度快、成像稳定等显著优势,具有很高的应用价值。     

基于反距离加权插值和改进采样点数据合成的医学影像三维重建

传统的体绘制光线投射算法虽然已成为医学影像三维重建的主流方法之一,但是其生成的三维模型质量与绘制速度仍不能满足临床医学诊断的要求。本研究提出一种基于反距离加权插值和改进采样点数据合成的医学影像三维重建算法,通过反距离加权插值方法提升绘制速度;通过增加采样点的个数提高三维重建的成像质量。实验结果表明,该算法在提高成像质量的同时可以提高绘制速度,可将圆锥绘制速度较传统方法提升20％,髋关节平均绘制速度提升18％,并且生成圆锥图像的MSE小于传统算法,SSIM大于传统算法。     

基于投影矩阵广义逆的CT重建迭代算法

目的在CT检查时,有限角度投影和稀疏矩阵投影能够减少X射线的剂量,然而这会导致投影数据不足,给图像重建带来一定的困难。为了克服这一难题得到较好的重建图像,本文提出一种基于计算投影矩阵广义逆的CT迭代重建算法。方法该算法在计算过程中,将重建图像表示为投影矩阵以及其广义逆的乘积。首先使用一阶迭代计算广义逆矩阵,但是由于投影矩阵和其广义逆矩阵都比较大,在迭代过程中以投影和滤波反投影代替。然后通过不同的算法分别对平行束投影、有限角度投影、稀疏矩阵投影的数据进行重建,并对重建结果的均方差、通用图像质量指标以及图像互信息进行比较。结果本文提出的方法重建出图像的均方差、通用图像质量指标和图像互信息更优,而且重建时间较短。结论该方法能够在没有未知图像先验结构信息和伪影猜想的情况下有效地提高重建图像的质量,而且该算法不需要计算投影过程,重建过程简单易行。     

基于物体空间序法的CT图像三维重建算法的研究

首先对三维可视化方法进行了分类概述。接着对基本的物体空间序法及其改进算法——抛雪球法做了详细的描述，并且通过对两组CT数据进行三维重建实验，得到高质量的重构图像。最后，本文研究并采用了提取表面体素进行体绘制加速的方法，实现了基于等值面提取表面的加速算法，实验证明加速算法能够满足显示要求并能起到明显的加速作用。     

数字人体断层彩色图像数据的真实感体绘制

目的　探索一种用于数字人体断层彩色图像数据的真实感三维重建方法。  方法　改进光线投射体绘制算法,将真实的颜色采样和传递函数颜色映射相结合,使其适应彩色数据;使用分割标记数据,为多重组织彩色数据分类,实现数字人体断层彩色图像的直接体绘制。  结果　此方法实现了数字人体复杂组织和器官的高度真实感三维重建。  结论　断层彩色图像数据的真实感体绘制,能准确反映数字人体结构的细节和颜色信息,得到边界清晰的三维模型。     

基于CUDA的快速光线投射法

NVIDIA的GeForce8系列显卡上的统一设备架构(common unified device architecture,CUDA)不需要映射到图形API便可在GPU上进行计算的分配和管理,因此较适合于大数据量的医学图像可视化领域。本文分析了CUDA的设计思想和编程模式,针对其特点对传统基于硬件的光线投射法进行改进,将计算耗时的绘制部分改造成单指令多数据模式(single instruction multiple data,SIMD),并分别运用纹理存储器和共享存储器对算法进行优化。实验结果表明,该方法能够快速、高效地生成可视化图像。     

交互式虚拟内窥镜成像及应用

目的：作为虚拟内窥镜系统开发的基础性课题,本文针对虚拟内窥镜研究中交互式成像问题展开研究,以求得快速而优质的成像效果。方法：首先提出一种简单直观的坐标变换方法,便于进行交互式的虚拟内窥镜成像。其次,为解决交互式虚拟内窥镜成像的速度问题,使用精简后的光线投射法进行体绘制重建,在使其能够在保证一定图像精度的同时提高速度。结果：实验得到了满意的交互式成像效果。结论：所提出的方法是切实可行的,从而为进一步开发高精度的交互式虚拟内窥镜系统打下了坚实的基础。     

医学体数据可视化的研究和实现

医学体数据可视化在临床上已成为辅助诊断和辅助治疗的重要手段,其技术也成为近年来研究和应用的热点.本文讨论了体数据可视化中的体绘制算法(volume rendering)中最常用的光线投射法,并利用Visualization Tool Kit(VTK)--一个包含了多种体绘制技术的基于面向对象方法设计的、功能强大的可视化类库,来实现断层医学图像的三维重建,并比较了这几种体绘制技术的各自特点.重建效果表明基于VTK的体绘制技术具有应用灵活、重建效果逼真、重建速度较快等优点.     

三维医学图象数据的分析与显示

本文报告了一种在微机上实现的三维医学图象分析与显示系统，具体算法采用体积描绘，用光线跟踪进行三维显示，结合矩算子进行局部景物分割，能获得精确的表面法向参量，使显示结果更为逼真，对实际三维医学图像数据的分析，显示结果证明系统具有一定的实用性。     

基于多重增量递推和采样点分解的求交算法

同一投射光线上相邻采样点间以及屏幕相邻像素点投射光线上的递推增量间都存在着递推关系,本文据此提出一种利用这些递推关系来快速计算采样点坐标的多重增量递推算法,使投射光线与采样平面间交点的计算完全避免了乘法运算,同时把采样点坐标分解为整数和浮点数两部分,避免了计算采样点坐标时浮点数的取整运算.综合应用多重增量递推和采样点分解技术,对于采用三线性插值方式和常规光线投射算法,渲染速度达到传统采样点计算方式的2倍以上,且不需要额外的内存消耗和预处理,也不损失图像质量,在虚拟内窥成像中有较大应用价值.