中国数字人脑部体数据的任意切面绘制

目的:实现医学断层图像序列的三维重建及任意切面显示。方法:结合医学图像三维可视化的2种方法:表面绘制方法和体绘制方法,采用以三维矩阵数值运算与逻辑运算为基础的体数据面绘制算法。结果:可以从任意角度和位置来观察切面的形状、大小、灰度分布等各种生理病理特征。结论:通过分析子矩阵分解算法解决实时性要求与存储空间和运行时间的矛盾,克服了表面绘制不能体现内部数据的缺点,从一定程度上解决了体绘制的速度问题。     

基于GPU的医学图像快速体切割算法

目的:在体绘制过程中,有许多重要的、医生感兴趣的细节信息隐藏在数据场内部,在进行显示时,这部分信息很容易被其他组织或器官遮挡,无法显示在重建图像中,为了给医生提供全面、直观和准确的诊断信息,本文提出了一种基于GPU加速的体切割算法。方法:通过将切割算法和基于GPU的光线投射算法结合,实现体数据的快速切割。本文在基于GPU加速的医学图像快速体绘制的基础上,将剖面的空间信息传入着色器,然后通过比较体数据的空间坐标与剖面位置的关系来决定体数据的取舍。该方法不同于以往基于深度模板信息的体切割,在定义好切割平面后,可从任意角度对保留下来的有效体数据的重建结果进行观察。结果:该方法能够精确地按照用户定义的形状对体数据进行切割,并且由于使用了硬件的加速功能,该方法可以达到实时交互的速度。结论:该方法能够满足医学影像可视化的实时交互要求,在手术模拟等临床技术中有广泛应用。     

计算机辅助医学图像三维重建的算法分析

背景：三维重建技术是采用计算机技术对二维医学图像进行边界识别,重新还原出被检组织或器官的三维图像。 目的：分析在不同情况下进行医学图像三维重建时如何进行算法的选择。。 方法：采用计算机检索中国期刊全文数据库和Pubmed 数据库。中文检索词为“医学图像,三维重建,面绘制,体绘制”,英文检索词为“medical images, three-dimensional reconstruction, surface rendering, volume rendering”。 检索与医学图像三维重建算法相关的文献33篇,从面绘制重置方法和体绘制重置方法的实现原理、实现复杂度、实时显示情况等方面进行分析。 结果与结论：目前,医学图像三维重建根据绘制过程中数据描述方法的不同可分为三大类：面绘制方法、体绘制方法和混合绘制方法。通过对面绘制和体绘制方法中不同算法的分析,可以看到面绘制方法在算法效率和实时交互性上是优于体绘制的,虽然面绘制方法在绘制时候会丢失许多细节,使得绘制图像效果不理想,但是由于其算法比较简单,占用内存资源少,所以目前得到了广泛的运用。体绘制方法是对体数据场中的体素进行直接操作,可以绘制出三维数据场中更丰富的信息,因此体绘制方法的绘制效果优于面绘制方法。     

基于组织分割的医学体数据剖切方法

通过对医学体数据进行剖切,在方便观察其内部组织结构的同时,保留周围潜在的重要环境信息,可提供一个整体的情景图像。提出一种基于组织分割的体数据剖切方法,该方法关注于构成体数据的语义层,从医学诊断中的现实需求出发,以逻辑拆分来剖切体数据,以提供更加完整、直观的显示。将梯度矢量扩散法扩展到三维情形,同时提出三维梯度矢量扩散的体数据分割方法。在剖切方法中,首先运用三维梯度矢量扩散法来立体分割医学体数据中的组织,然后通过不同的空间传输函数来操作不同的组织,实现体数据的三维空间剖切体操作。实验结果表明,该方法能够有效去除遮挡数据以揭露内部信息,能保留相关环境信息来增加剖切的可理解性,可取得良好的虚拟剖切效果。     

医学图像三维可视化技术及其应用

目的：医学图像三维可视化技术是医学图像领域新的研究热点,其应用领域广泛。为了更直观的掌握人体内部信息．医学图像三维可视化技术仍需继续发展。方法：本文对国内外近年来医学图像三维可视化技术及其应用进行了较为全面的综述。结果：主要介绍了三维可视化技术、体绘制加速技术、结合医学图像三维可视化的思路及在临床诊断和临床治疗上的最新应用,并对不同方法的特点及存在的问题进行了讨论。结论：研究表明,医学图像三维可视化技术在临床医学上已经取得了大量的应用成果。随着计算机技术的不断成熟和新技术不断涌现,医学图像三维可视化技术及其应用也将继续发展和完善。     

Freehand三维超声体数据重建的最新研究进展

Freehand三维超声成像系统因其扫描方式自由、能提供更大的成像视角和更高的图像分辨率等优点,比较符合医生习惯和手术室环境,成为近年来超声影像引导介入手术的主要研究方向。Freehand三维超声从一系列不规则的二维B超图像入手,重构器脏结构的三维体数据,并进行三维渲染显示。体数据重建是Freehand三维超声成像系统的关键技术,对提高重建图像质量有着重要的作用。对Freehand三维超声体数据的重建算法进行归纳和分类,比较分析其中的典型算法,最后对Freehand三维超声体数据重建算法的研究状况和未来的发展方向进行展望。     

基于特征和层间相关性的CTA体数据自动去骨算法

在计算机断层造影增强图像(CTA)体数据中,骨骼是血管三维可视化的重要障碍。针对CTA体数据的去骨问题,提出一种基于特征和层间相关性的CTA体数据自动去骨算法。首先,利用CTA体数据的CT值,对骨骼和血管进行粗分割;然后,利用骨骼和血管的空间形态特征,对过分割的血管区域进行还原;最后,在三维空间模式下,对残余骨骼体素和与骨骼粘连的血管区域进行特征识别和层间相关性处理,在不需要用户手动参与的情况下,实现骨骼的全自动去除。对49套CTA体数据进行实验,结果表明:该算法具有很强的鲁棒性,实现速度快,对患者的伤害小,完全满足临床诊断中的血管三维可视化要求。     

基于非刚体配准的体数据插值重建方法

三维图像的处理和操作需要将一般的断层序列插值成为具有各坐标轴一致的分辨率的体数据，而目前最常用的线性插值方法在层间距较大时会导致图像边缘模糊和出现伪影。Penney根据现有的非刚体匹配方法，提出了利用图像形变场数据的插值算法，大大提高了层间插值的质量。本文对Penney提出的算法进行了两方面的改进，在配准过程中用简单的单射性约束取代了复杂的平滑性约束，用邻域平均算法替代Penney使用的最邻近直线插值方法，并将新算法的实验结果与原算法、线性插值进行了对比。新算法在保持高质量插值的前提下提高了计算速度。该算法可以应用于精度要求比较高的体数据插值重建过程。     

护目镜基弯值计算所需参数计算机辅助测量系统的设计

基弯是护目镜水平方向弯度的量化指标.由于手工无法直接测量护目镜基弯值计算所需参数,本研究提出了基于医学图像处理的计算机辅助测量系统.该计算机辅助测量系统包括:医学图像预处理与体数据场构建、体数据绘制与显示、护目镜基弯值计算所需参数测量等功能模块.针对图像的不同特性,系统基于二维图像与三维体模型,对护目镜基弯值计算所需参数进行测量.在处理对称图像序列时,该系统直接在图像上测量;在处理不对称图像序列时,该系统基于三维体模型轮廓提取技术,在提取的对称轮廓上测量.实验结果表明:该计算机辅助测量系统能精确地测量护目镜基弯值计算所需参数,满足了应用需求.     

基于非刚体配准的多分辨率B样条层间插值方法

三维图像的处理和操作需要将一般的断层序列插值成为具有各坐标轴一致的分辨率的体数据。而目前最常用的线性插值方法在层间距较大时会导致图像边缘模糊和出现伪影。Penney根据现有的非刚体匹配方法,提出了利用图像形变场数据的插值算法,明显提高了层间插值的质量。本研究对Penney提出的算法进行了改进,用多分辨率B样条拟合插值方法替代Penney使用的最邻近直线插值方法,并将新算法的实验结果与原算法、线性插值进行了对比。新算法既保持了高质量插值又提高了计算速度,并且使生成的图像达到了C^2平滑。此算法可用于精度要求比较高的体数据插值重建过程。     

医学图像可视化及加速技术的研究进展和趋势

背景：近年来图像可视化技术蓬勃发展,相应的各种加速算法也层出不穷,但少有文献就此方面进行综述和概括。 目的：尝试对医学图像可视化技术及加速技术的研究进展和发展趋势进行归纳和概括。 方法：由第一作者检索2000/2009 PubMed数据及万方数据库有关医学图像三维重建、科学计算可视化、可视化加速技术等方面的文献。计算机初检得到56篇文献,根据纳入标准保留23篇进一步归纳总结。 结果与结论：医学图像可视化技术可以在重建三维图像模型的基础上,进行定性定量分析,便于人们更清楚地认识蕴涵在体数据中的复杂结构,这对于医学研究和临床诊断都具有十分重要的理论意义和应用价值。医学图像可视化技术通常分成面绘制和体绘制这两大类。由于面绘制技术的缺点和局限,以及计算机技术的迅猛发展,目前人们越来越多地关注体绘制技术及其加速技术。医学图像可视化技术及其加速技术如能与虚拟现实及GPU相结合,必能发挥更大的作用,真正体现其价值。     

医学图像三维可视化系统的构建

针对当前PACS的需要，利用可视化工具包VTK，设计和实现了一个能应用于PACS的三维可视化系统。该系统实现了医学图像的三维可视化与剖面显示功能，丰富了PACS的图像处理功能。     

用Shear-warp算法实现超声心脏图像的快速体绘制

Shear- warp是基于物体空间扫描的一种体绘制技术 ,与传统的体绘制法相比 ,具有速度快、图像质量高的特点。本文介绍了 Shear- warp算法的原理 ,并将该算法应用到旋转扫描超声心脏图像插值结果的可视化 ,实现了心脏三维解剖结构的快速、准确重建。该算法在医学图像可视化中有广阔的应用前景     

基于linux平台的医学影像软件系统设计与应用

背景：随着VTK和ITK两个软件开发包的研制成功,医学影像领域内的研究人员越来越重视本领域内的软件开发问题。 目的：开发一种结合VTK和ITK的医学影像软件系统。 方法：首先对可视化软件包和图像处理包整合,进而基于整合框架对体数据进行处理、同步可视化和测量分析,最后结合病历信息与医学影像分析数据建立管理系统,在linux平台上对该软件系统进行了实现,利用上气道CT体数据对系统进行了测试。 结果与结论：该系统能够结合VTK和ITK对体数据进行可视化和图像处理,基于MySQL数据库对病历信息和医学影像数据进行合理管理,体积、长度等测量精度都在1%之内。     

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。     

基于VTK的医学图像三维重建

利用VTK对多组医学图像数据进行三维可视化研究.其中研究了表面绘制和体绘制两种绘制技术.表面绘制用移动立方体法实现,体绘制则分别用最大强度投影法和合成体绘制技术实现,并通过比较两种技术的结果讨论了他们的特点.从结果中可以看出VTK作为一种图像处理和三维可视化的工具其功能是十分强大的.     

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。     

窄带Level Set与可视化技术在耳蜗分割中的应用

耳蜗的分割是对耳蜗进行模型化和分析研究的前提。采用三维窄带水平集(level set)算法与可视化技术相结合的交互式分割方法对耳蜗进行分割,三维窄带水平集算法用于体数据中感兴趣目标的分割,可视化技术对分割结果进行三维显示,显示结果作为用户调节算法参数的依据,经过多次的人机交互,从而获得满意的分割结果。我们详细地阐述了水平集及窄带水平集算法的基本原理、特点,并成功应用三维窄带水平集算法实现了颞骨螺旋CT(Computed tomography,CT)图像中耳蜗目标的分割。实验表明三维窄带水平集算法与可视化技术相结合的交互式分割方法可以很好地实现医学体数据中耳蜗的分割,与对体数据逐层分割的方法相比,速度有了很大提高。