基于VTK医学图像三维重建及交互探讨

医学图像三维重建及交互是目前的一个研究热门问题,它是计算机图形学和图像处理在生物医学工程中的重要应用,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、解剖教学等方面都有重要应用,具有重要的意义和应用价值。本论文首先先容了医学图像三维重建的面绘制与体绘制方法,讨论了两种绘制方法的思想和优缺点,对常用的MarchingCubes算法和RayCasting算法的原理和实现过程进行了阐述,并分析了可视化工具包VTK的实现机制。在VC6.0平台下,结合可视化工具包VTK,分别基于MarchingCubes算法和RayCasting算法对DICOM格式的CT图像序列进行三维重建,并给出了实在现的关键算法和3D可视化结果。通过人机交互,实现对重建后三维医学图像的旋转、缩放、平移等简单的交互操纵。其次,通过设置虚拟切面的法向量和内点来埘重建后的三维物体进行切割并获得断面信息,并且在切割的同时可以同步显示出断面图像,进而实现了三维医学图像的任意角度断面图像提取;构造可控制的长方体,可以用鼠标控制长方体进行拉伸、缩放、平移、旋转等操纵来对重建对象进行切割,实现用户对三维物体的实时交互切割:在三维空间中通过点击鼠标来获得空间点的三维坐标,实现三维空间中点的鼠标拾取,完成三维物体的空间定量丈量|教学论文网|。终极,实现对重建后三维医学图像的鼠标拾取、空间角度和间隔的丈量|教学论文网|、平面切割、长方体交互切割、任意角度断面图像提取等交互操纵。【关键词】：三维重建图像交互VTKMarchingCubes算法RayCasting算法
【论文提纲】：摘要5-6ABSTRACT6-10第1章绪论10-181.1课题研究的背景和意义10-121.2医学图像三维重建在临床中的应用12-131.3国内外研究现状13-161.4论文的主要研究内容及结构16-18第2章医学图像三维重建技术18-362.1三维面绘制18-222.1.1体素级重建方法18-192.1.2切片级重建方法19-222.2三维体绘制22-242.2.1体绘制的原理222.2.2体绘制中的光学模型22-232.2.3体绘制的过程23-242.3面绘制与体绘制比较24-252.4面绘制中的MarchingCubes算法25-302.4.1MC算法的基本原理25-302.4.2MC算法抽取等值面的算法流程302.5体绘制中的RayCasting算法30-352.5.1RayCasting算法的基本原理30-322.5.2RayCasting算法流程32-352.6本章小结35-36第3章基于VTK实现医学图像三维重建36-503.1三维可视化工具VTK36-413.1.1VTK简介363.1.2VTK类库的特点36-373.1.3VTK类库的结构37-393.1.4VTK类库进行绘制的过程39-413.2DICOM标准41-443.3基于MarchingCubes算法实现面绘制443.4基于RayCasting算法实现体绘制44-453.5实验结果45-493.5.1实验环境453.5.2CT图像数据获取45-463.5.3三维重建结果46-493.6本章小结49-50第4章空间丈量|教学论文网|和任意角度断面图像提取50-634.1三维医学图像的空间定量丈量|教学论文网|50-564.1.1空间点的三维坐标拾取50-544.1.2空间间隔和角度的丈量|教学论文网|54-564.2任意角度的二维断面图像提取56-614.2.1二维断面图像参数设置57-594.2.2任意角度的二维虚拟切割594.2.3任意角度二维断面图像的显示59-604.2.4实验结果60-614.3本章小结61-63第5章平面切割与长方体交互切割63-705.1平面切割63-655.2长方体交互切割65-695.2.1通过vtkBoxWidget类实现交互66-685.2.2实验结果68-695.3本章小结69-70结论70-72参考文献72-76攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果76-77致谢77