作为循环系统动力的心脏,其手术一直以高风险的特性在外科界难以开展。随着研究的深入,旨在实现心脏手术模拟的虚拟手术系统应运而生,为解决这—医学领域难题提供了经济可靠的交互平台,在一定程度上降低临床实际操作的难度系数。虚拟心脏表面建模作为最基础的环节具有较高的科学价值和研究意义,是实现虚拟心脏手术仿真的关键技术之一。现有研究大多数存在计算量大、针对性单一、精度不够高等问题,因此,本文以可视化人体数据集中的心脏表面切片图像作为研究对象,构建较高精度的心脏表面三维重建模型,利用法矢修正后的点云数据实现三维重建,在三维重建过程中,对等值面提取进行优化,在原有的泊松表面重建基础上加入插值约束及屏蔽因子,最终实现心脏表面三维模型的快速准确生成,以满足虚拟手术中的导航和临床医学诊断需求。论文研究的工作与成果主要有:(1)对心脏表面图像目标信息进行提取。为了尽可能消除因设备、环境等因素造成的影响,对彩色图像进行配准,在配准过程中利用畸变矫正与区域剪裁实现像素插值填充。(2)实现心脏表面点云数据获取。针对VHP图像色彩的模糊性,在采用模糊C均值聚类分割算法提取心脏目标轮廓后,对图像坐标与空间坐标进行尺度变换,接着对点云数据进行追踪,实现心脏表面的点云数据获取。(3)心脏表面点云数据的法矢修正。针对心脏表面的特殊性采用法矢修正的思想,滤除离群点,完成初始法向量估计。利用领域点限制,对自适应邻域内的采样点进行保留特征的三边滤波处理,生成较高质量的新点云集合。(4)心脏表面三维重建。在原有的泊松算法的基础上构建一个三维心脏表面模型,经等值面优化处理后、引入插值约束与屏蔽因子,最终得到高效、高精度的心脏表面三维重建算法。本研究最后展示了心脏表面高精度三维重建的原型实验系统,实现各个流程的具体步骤、实施过程及未来展望。实验结果表明,本文采用的心脏表面三维重建方法不仅实现较高精度的需求,而且在运算速度上有明显改善,所绘制的心脏表面具有一定的普适性,对心脏疾病的病理研究有着重要的指导意义。