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近年来出现的计算机辅助手术系统,仿真手术系统等为临床医学开辟了一个新的领域——将计算机图像处理与分析、计算机图形学、虚拟现实等技术应用于医学领域,形成了一门新的交叉学科“医学影像处理与分析”。
医学图像的三维重建与可视化就是其中的研究核心之一,通过对医学序列图像进行边界识别分割等处理,重建出被检组织器官的三维图像,为医生提供具有真实感的三维图像,使医生可以从不同角度对病体进行观察和分析,从而提高医疗诊断和手术的可靠性和准确性。对医学图像三维重建的研究,不仅在理论上有重要意义,而且对于临床医学也有着重大实用价值。
本文针对计算机断层成像设备(CT)的特点,首先对基于DICOM标准的CT图像进行格式和内容的解码,进行必要的图像预处理,并实现了根据CT图片的窗宽和窗位,将CT图片自动转换成要求的灰度或彩色的BMP图片。
其次研究了医学图像三维重建的两种方法——体绘制和面绘制方法,并对其优缺点进行了对比。在体绘制中,重点研究了体绘制的透明度与颜色设置问题,提出了结合医学图像特征,抽取其中若干关键的CT图片,进行有针对性的直方图统计和结合数据统计分析方法,从而自动得到适合该病人的透明度与颜色设置方案。实验证实,效果重建良好。利用球切割体绘制的方法,实现了腹腔壁的局部重建。在面绘制方面,提出直接对CT数据进行先分割后重建的方法,实现了部分组织器官重建,使得分割准确性得到提高。
最后在计算机上利用VC++6.0环境、VTK和ITK开发包,采用体绘制、面绘制和交互式体绘制技术实现交互式医学图像三维重建,实现了医学图像预处理,为体绘制提供多种交互方式,通过将VTK和ITK的有机结合,让整个分割重建的操作流程更为简洁。