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三维分叉血管的造影成像技术在心血管疾病的诊断中发挥着越来越重要的作用。本文的最终目的是生成适用于后期流体计算需要的血管体网格。本文对三维分叉血管的网格重建算法展开研究,主要分为三个部分: (1)从医学序列造影图像中提取出感兴趣的分叉动脉血管。首先对分叉颈动脉进行水平集演化,然后通过MarchingCubes算法提取零等值面,得到初始的分叉血管表面网格。 (2)基于管状假设,从血管的表面网格中提取出血管的中心线。分析比较了三种中心线提取算法,滚球法、MHT算法、基于Voronoi图的中心线提取算法,发现滚球法和MHT算法都不适用于复杂表面网格的中心线提取,而基于Voronoi图的中心线提取算法能够快速、准确地提取复杂血管表面网格的中心线。因此,我们选择基于Voronoi图的算法提取血管中心线。 (3)对初始表面网格进行优化,使之能够生成体网格。首先Bi-Laplacian光滑算法进行网格光滑,然后对光滑后的表面网格进行Poisson网格变形,按需要进行调整。最后,根据血管表面网格和血管中心线,生成带有边界层的混合体网格。 因为我们的中心线提取算法对于表面网格的质量要求不高,所以文中表面网格的优化和中心线提取的顺序可以互换。本文的创新点是,在表面网格的优化中引入了可以对原始的网格结构或位置进行调整网格变形算法,使表面网格符合实际情况或者更适合于后期计算的需要。本文的数值实验是基于VMTK工具包实现的,部分使用Mevislab软件,结合Matlab和Paraview显示。