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医学影像三维可视化系统是计算机科学和图像处理在生物医学工程上的重要应用，它涉及数字图像处理、计算机科学以及生物医学等多个技术领域，是一项多学科交叉的研究课题。近年来，医学影像三维可视化技术在计算机辅助诊断、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方而起着越来越重要的作用。
本文从辅助诊断的应用需求和医学影像三维可视化的发展趋势入手，对基本绘制方法、系统结构、关键算法进行了比较全面和详细的研究，每一项研究都从医学应用的角度进行了分析，力图提供一个符合实际应用需求又具有良好的可扩展性、能够满足进一步研究和开发需要的软件系统。本文的主要工作涉及以下几个方面：
为了充分利用各种已有算法，提高开发的效率，本文研究了通用的可视化开发包VTK。作为一个开源的软件，VTK已经集成了光线投射算法等多种可视化算法。VTK也有缺陷，它并不是专门针对医学影像处理设计，且对于商品开发并不免费。
临床用于辅助诊断的可视化技术包括多平面重建MPR、最大密度投影MIP、最小密度投影MinIP、表面显示SSD和体显示VR等，其中MIP、MinIP、SSD、VR均属于三维可视化技术，本文提出了使用光线投射算法实现这些技术的解决方案。采用预分类技术，包围盒技术和光线提前结束技术加快了光线投射的绘制速度。比较全面地的模拟了Phong光照模型中的漫反射和镜面反射，得到了比较真实的渲染效果。
本文将上述医学图像三维可视化算法应用于肺癌计算机辅助诊断的系统，实现了对肺实质、肺结节、肺血管以及肺气管等肺部组织的可视化。系统应用OpenGL绘制流水线开发，以通用的、易于扩展设计，实现了常用三维重建算法和三维辅助功能。作为一个医学影像三维可视化算法的应用平台，得到了临床实践的检验，受到用户良好评价。