医学可视化算法探讨

医学可视化是目前医学图像处理领域的研究热门，是计算机图形学和图像处理技术在生物医学工程中的重要应用，是一项多学科交叉的研究课题，近年来，医学可视化技术在诊断医学、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方面起着越来越重要的作用。然而可视化技术并不局限于医学领域，根据不同的数据，可视化技术在产业无损探伤、地质勘探、气象等领域都有巨大的应用潜力。本文主要针对医学可视化中的若干关键技术进行了系统深入的研究。首先，研究了医学断层图像数据的滤波、插值等二维预处理方法，提出了一种基于量化的实时双线性插值算法，大大提高了运算速度。然后，在此基础上进行了直接体绘制方法的研究，提出了基于一种基于方向滤波核的抛雪球算法，能够更加细致的绘制出三维物体，特别是在放大和靠近观察的情况下，新算法比传统算法在图像质量上有了较大的提高。最后，综合分析了基于纹理映射的硬件加速体绘制算法，并实现了物空间抛雪球算法的纹理映射加速算法，使得医学可视化能够真正实现产业级应用。大量的临床和产业数据的测试实验表明了本文所提出的医学可视化算法及其应用的有效性。【关键词】：可视化体绘制抛雪球插值
【论文提纲】：第一章绪论8-131．1研究背景及意义8-91．2医学可视化的研究进展及现状9-111．2．1空间域方法的典型算法9-101．2．2算法性能评价10-111．3本文的主要研究成果及内容安排11-13第二章二维医学图像处理13-242．1图像滤波13-152．1．1邻域均匀法滤波14-152．1．2中值滤波152．2窗宽/窗位调整15-162．3实时双线性插值16-222．3．1经典双线性插值17-182．3．2量化双线性插值18-192．3．3量化双线性插值算法的误差分析19-212．3．4实验结果和结论21-222．4数字图像减影22-24第三章可视化算法研究24-423．1体绘制算法原理24-263．1．1抛雪球法的基本原理25-263．1．2光线投射法的基本原理263．2坐标变换26-313．2．1平行投影26-283．2．2投影28-293．2．2齐次坐标与模型变换29-313．3绘制方程31-343．3．1吸收模型313．3．2放射模型31-323．3．2吸收放射模型32-333．3．3绘制方程的数值计算33-343．4壳绘制34-373．4．1壳结构34-353．4．2扩展壳结构35-373．5基于方向重建滤波核的抛雪球算法37-423．5．1平行投影中的方向Splatting37-383．5．2投影中的方向Splatting38-403．5．3实验结果和分析40-42第四章硬件加速的可视化算法研究42-484．1基于二维纹理映射的体绘制算法42-444．2基于三维纹理映射的体绘制算法44-454．3基于纹理映射的抛雪球算法45-48第五章结束语48-50致谢50-52参考文献52-56研究成果56