-医学图像的三维可视化幻灯片
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卡通医疗可视化图表集PPT
40 % NEPTUNE
Neptune is the farthest planet from
the Sun
35 % MARS
Despite being red, Mars is actually a
cold place
Pharmacy Infographics
Venus
Venus is the second planet from the Sun
NEPTUNE
It’s the farthest planet from the Sun
Pharmacy Infographics
30 % MERCURY
Mercury is the smallest planet in the Solar System
50 % SATURN
Saturn is mostly composed of helium and hydrogen
25 %
Saturn
Saturn is a gas giant and the ringed one
Pharmacy Infographics
30 % 20 % 50 %
Mars
Despite being red, Mars is a cold place
Mercury
It’s the closest planet to the Sun
VenVuseins uthse
second planet from the Sun
45 %
Jupiter
Jupiter is a gas giant and the biggest planet in the Solar System
65 %
Neptune
医学图像重建PPT课件
一 图像重建概述
不同密度体对射 线的吸收不同
对射线吸收相同的 物体，密度分布不 一定相同
入射线
高密度体
少透射
入射线
低密度体
多透射
入射线
6ห้องสมุดไป่ตู้
222
入射线
6
141
等强度射线穿透不同组织的情况
投影重建时需要一系列投影才能重建图像。
一 图像重建概述
➢ 分类：
➢ 根据被用于图像重建的数据获取方式不同，可以分为透射 断层成像、发射断层成像和反射断层成像。
插值法：
▪ （一）基于图像灰度值的插值方法,如最邻近法、线性插值、样条插值等 ,它是在原始灰度断层图像序列中,补充若干“缺少”的切片,这些插值方 法插值精度不高,产生的新断面通常会出现边缘模糊,由此重建出的三维 真实感图像表面会产生伪像,当断层间距较大时这一点尤其明显. 造成这 种情况的主要原因是这些方法没有考虑到物体几何形状的变化.
二 医学CT三维图像重建
➢ 投影切片定理给出了图像在空间域上对X轴的投影与 在频率域u轴的切片之间的关系。
➢ 如果投影并非是对X轴进行，而是对与空间域的X 轴成 任意的角度θ的方向进行投影，是否频率域上存在与u 轴成相同的θ角度方向上的中心切片与之相等？
➢ 回答是肯定的，二维傅里叶变换的旋转定理。
3) 为了增强三维逼真效果，突出显示不同组织的边界面，可以采样表面 并进行明暗计算。
➢ 根据成像所采用的射线波长不同，可以分为X射线成像、 超声成像、微波成像、激光共焦成像等。
二 医学CT三维图像重建
（1）现实意义
在医疗诊断中,观察病人的一组二维CT 断层图像是医生诊断病情的常 规方式. 现有的医用X 射线CT 装置得到的序列断层图像,虽能反映断层内 的组织信息,但无法直接得到三维空间内组织的形貌(如肺部肿瘤的表面 纹理) 和组织间相互关联的情况,而临床上组织形貌对组织定征(如肿瘤的 恶性或良性判断) 却是十分重要的. 仅靠CT 断层图像信息,要准确地确定 病变体的空间位置、大小、几何形状以及与周围组织之间的空间关系,是 十分困难的.因此迫切需要一种行之有效的工具来完成对人体器官、软组 织和病变体的三维重建和三维显示. CT 三维重建技术就是辅助医生对病 变体和周围组织进行分析和显示的有效工具,它极大地提高了医疗诊断的 准确性和科学性。
医学图像的三维重建与可视化
阐述了医学图像三维重建与可视化的 基本原理和方法，包括图像分割、三 维重建和可视化等关键技术。
探讨了医学图像三维重建与可视化在 实际应用中的挑战和解决方案，如计 算效率、数据获取和处理等方面的问 题。
未来工作展望
深入研究医学图像三维重建与 可视化的新技术和新方法，如 深度学习、计算机视觉等，以 进一步提高算法的准确性和效
可视化效果优化方法
针对评估结果，采用相应的优化方法 提高可视化效果，如改进算法、优化 数据结构、并行计算等。
05
医学图像三维重建 与可视化系统设计 与实现
系统总体设计
01
02
03
系统架构
采用客户端/服务器架构， 实现医学图像数据的传输 、处理和可视化。
功能模块
包括数据处理、三维重建 、可视化等模块，各模块 之间相互独立，便于扩展 和维护。
多层次可视化
对医学图像进行多层次、多尺度的可视化，展示不同细节层 次的信息，如多分辨率可视化（Multi-Resolution Visualization）和细节层次技术（Level of Detail）等。
可视化效果评估与优化
可视化效果评估指标
制定客观、量化的评估指标，对可视 化效果进行评价和比较，如逼真度、 交互性、计算效率等。
交互界面
提供友好的用户界面，支 持多种交互方式，如鼠标 、键盘等。
数据处理模块设计与实现
数据格式转换
将不同格式的医学图像数 据转换为统一的数据格式 ，便于后续处理。
图像预处理
对医学图像进行去噪、增 强等预处理操作，提高图 像质量。
数据分割
采用图像分割技术，将医 学图像中的感兴趣区域提 取出来，为后续的三维重 建提供准确的数据。
创意3D立体医疗健康知识科普PPT模板
医疗健康科普
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常见健康隐患
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医学图像可视化课件
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
数据可视化（1）：数据曲线与图表
100.0 95.0
Noise=3% INU=20% Noise=3% INU=40% Noise=9% INU=20%
90.0
85.0
80.0
75.0
CSF
GM
WM
Cortex
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我们这里说的“绘制”一词，英文是 “Rendering”。还经常被译做“描绘”、 “渲染”、“重建”或“显示”等。它的 比较严格定义应该是：实际3D物体的2D照 相写真式表示。属于3D物体在2D平面真实 感投影，二者有严格定量关系及视觉真实 感。
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3D步进立方体法的15种基本构型
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与步进正方形相似，3D时为步进立方体法。 每个体素有8个顶点。根据这8个顶点与灰度阈值的 关系一共有28=256种构型。
文档仅供参考，不能作为科学依据，请勿模仿；如有不当之处，请联系本人改正。
图象显示方式有多种多样，从大 的方面可以分为三类： (1) 反射式显示 (2) 透射式显示 (3) 断层（剖面）显示
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反射式显示：
从体数据的感兴趣区提取被观察 物体的表面，施以一定的光照模型， 选择某一视角从物体外部观察物体表 面形态的显示方式。典型的如表面绘 制技术（Surface Rendering）。
数据可视化（1）：数据曲线与图表
100.0 95.0
Noise=3% INU=20% Noise=3% INU=40% Noise=9% INU=20%
90.0
85.0
80.0
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CSF
GM
WM
Cortex
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我们这里说的“绘制”一词，英文是 “Rendering”。还经常被译做“描绘”、 “渲染”、“重建”或“显示”等。它的 比较严格定义应该是：实际3D物体的2D照 相写真式表示。属于3D物体在2D平面真实 感投影，二者有严格定量关系及视觉真实 感。
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3D步进立方体法的15种基本构型
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与步进正方形相似，3D时为步进立方体法。 每个体素有8个顶点。根据这8个顶点与灰度阈值的 关系一共有28=256种构型。
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反射式显示：
从体数据的感兴趣区提取被观察 物体的表面，施以一定的光照模型， 选择某一视角从物体外部观察物体表 面形态的显示方式。典型的如表面绘 制技术（Surface Rendering）。
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最新8第8章 医学图像重建与可视化讲学课件
角膜屈光手术后眼压测量的研究进展
角膜屈光手术主要分为表层切削术和板层切削术 前者以准分子激光上皮下角膜磨镶术(1aser—assisted subepithelial keratectomy，LASEK)为主 后者以准分子激光角膜前弹力层下磨镶术(sub—Bowman’S keratomileusis， SBK)、飞秒激光辅助的准分子激光角膜原位磨镶术(femtosecond laser assisted laser in situ keratomileusis，FS，LASIK)为主 此外还有全飞秒激光角膜屈光术，即屈光性透镜取出术(refractive lenticule extraction，ReLEx)。 角膜生物力学特性显示，不同角膜屈光手术方式对角膜生物力学特性和眼压均产 生不同影响”“。
结束。故名Marching Cubes。
30
❖ 如果一个顶点的灰度值大于阈值，则将它标记为黑 色（marked），而小于阈值的顶点不标记 （unmarked）。在marked和unmarked之间必然存 在等值点，连接这些等值点就可以形成等值面。
31
每个立方体有8个顶点，根据这8个顶点与灰度阈值的关系一共 有28＝256种构型。将一些具对称性和互补性的构型合并，可 以得到15种基本构型。
上作线性内插。如图，下面推导待求像素灰度值的计算式。
46
对于(i，j+v)有 f(i，j+v)=[f(i，j+1)-f(i，j)]v + f(i，j)
对于(i+1，j+v)有
f(i+1，j+v)=[f(i+1，j+1) - f(i+1，j)]v+f(i+1，j)
医学图像可视化PPT课件
第5页/共75页
图象显示方式有多种多样，从 大的方面可以分为三类： (1) 反射式显示 (2) 透射式显示 (3) 断层（剖面）显示
第6页/共75页
反射式显示：
从体数据的感兴趣区提取被观察 物体的表面，施以一定的光照模型， 选择某一视角从物体外部观察物体表 面形态的显示方式。典型的如表面绘 制技术（Surface Rendering）。
与步进正方形相似，3D时为步进立方体法。 每个体素有8个顶点。根据这8个顶点与灰度阈值的 关系一共有28=256种构型。
2D图像的轮廓是由直线段连接而成，3D图像 的轮廓则复杂的多。3D图像的轮廓是由许许多多 的小三角形面片镶嵌而成的。
考虑到各构型的对称和互补性，上页的图给出 简化后的15种基本构型。对于3D图像遍历，根据 各体素的构型情况产生三角形面片镶嵌的表面轮廓 的方法称作移动立方体法。
第18页/共75页
轮廓的二义性问题
仔细观察步进正方形的5号和10 号状态，步进立方体的3，6，7，10，12和13号 状态，都是一个单元可以用多于一种方式来提取轮廓。在2D或3D中，当对角 顶点是同一状态（1或0），而邻边上点为不同状态时，就会发生二义性。
任选步进立方体状态会导致等值面中的孔洞
第19页/共75页
考察与等值面相交的体素，如果该体素在显示平面的投影面积大 于一个像素的大小，就要将该体素细分为n1xn2xn3个子体素，使子体素 在显示平面的投影面积等于一个像素的大小。每个子体素绘制为一个 表面点。子体素顶点处灰度通过线性插值获得。对于与等值面相交的 子体素，简单地在其中心生成一个点，再用线性插值方法计算出法向 量，进行亮度明暗计算得到光照效果。
第27页/共75页
1.2.3 基于切片的表面重建
图象显示方式有多种多样，从 大的方面可以分为三类： (1) 反射式显示 (2) 透射式显示 (3) 断层（剖面）显示
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反射式显示：
从体数据的感兴趣区提取被观察 物体的表面，施以一定的光照模型， 选择某一视角从物体外部观察物体表 面形态的显示方式。典型的如表面绘 制技术（Surface Rendering）。
与步进正方形相似，3D时为步进立方体法。 每个体素有8个顶点。根据这8个顶点与灰度阈值的 关系一共有28=256种构型。
2D图像的轮廓是由直线段连接而成，3D图像 的轮廓则复杂的多。3D图像的轮廓是由许许多多 的小三角形面片镶嵌而成的。
考虑到各构型的对称和互补性，上页的图给出 简化后的15种基本构型。对于3D图像遍历，根据 各体素的构型情况产生三角形面片镶嵌的表面轮廓 的方法称作移动立方体法。
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轮廓的二义性问题
仔细观察步进正方形的5号和10 号状态，步进立方体的3，6，7，10，12和13号 状态，都是一个单元可以用多于一种方式来提取轮廓。在2D或3D中，当对角 顶点是同一状态（1或0），而邻边上点为不同状态时，就会发生二义性。
任选步进立方体状态会导致等值面中的孔洞
第19页/共75页
考察与等值面相交的体素，如果该体素在显示平面的投影面积大 于一个像素的大小，就要将该体素细分为n1xn2xn3个子体素，使子体素 在显示平面的投影面积等于一个像素的大小。每个子体素绘制为一个 表面点。子体素顶点处灰度通过线性插值获得。对于与等值面相交的 子体素，简单地在其中心生成一个点，再用线性插值方法计算出法向 量，进行亮度明暗计算得到光照效果。
第27页/共75页
1.2.3 基于切片的表面重建
医疗行业通用可视化图表集PPT
Patient Care Infographics
Yes, this is the ringed one. It’s composed mostly
of hydrogen and helium
Neptune is the farthest planet from the Sun and
the fourth-largest
Jupiter is a gas giant and the biggest planet in the Solar System. It’s the Fourth-brightest objects in the sky
RT-PCR MACHINE
Saturn is the one with multiple rings. It’s a gas giant, composed mostly of hydrogen and helium
Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one
Venus has a beautiful name and is the second planet
Mars is a cold place. The planet is full of iron oxide dust
hydrogen and helium
VENUS
Venus has a beautiful name, but it’s terribly hot, even hotter
than Mercury
MERCURY
Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one in the Solar System
Yes, this is the ringed one. It’s composed mostly
of hydrogen and helium
Neptune is the farthest planet from the Sun and
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Jupiter is a gas giant and the biggest planet in the Solar System. It’s the Fourth-brightest objects in the sky
RT-PCR MACHINE
Saturn is the one with multiple rings. It’s a gas giant, composed mostly of hydrogen and helium
Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one
Venus has a beautiful name and is the second planet
Mars is a cold place. The planet is full of iron oxide dust
hydrogen and helium
VENUS
Venus has a beautiful name, but it’s terribly hot, even hotter
than Mercury
MERCURY
Mercury is the closest planet to the Sun and the smallest one in the Solar System
医学图像可视化课件
确的治疗方案。
病灶区域分割与可视化
对医学影像中的病灶区域进行分割，是可视化技术的一个重要应用。
基于医学影像的病灶区域分割技术，可以帮助医生更好地了解病变情况，为制定 治疗方案提供参考。
可视化技术可以将病灶区域分割结果以图形化方式呈现，方便医生进行诊断和治 疗。
血管模型建立与可视化
对医学影像中的血管进行建模 和可视化，可以辅助医生进行 血管介入手术。
跨学科应用与合作
跨学科交流日益频繁
医工结合
共享平台和数据集
医学图像可视化技术发展需要计算机 科学、数学、医学等多学科领域的专 家共同合作。
医工结合是医学图像可视化发展的重 要趋势，工程师和医生需要紧密合作 ，共同解决临床需求和实际问题。
建立共享的开源平台和数据集，有助 于推动医学图像可视化技术的发展， 促进跨学科交流与合作。
05
医学图像可视化挑战与未来发展
当前挑战
数据处理复杂
医学图像数据结构复杂，如CT、 MRI等，需要专业的预处理技术 进行去噪、配准、分割等操作。
精度和稳定性问题
医学图像具有很高的数据维度和 空间复杂性，对算法的精度和稳 定性提出了更高的要求。
临床实际应用的挑战
从实验室到临床实际应用，医学 图像可视化面临着如何提高实用 性、降低医生学习成本等挑战。
通过对比度拉伸、直方图均衡化等方法增强 图像的对比度和清晰度，使图像更易于识别 和分析。
滤波处理
分割处理
采用平滑滤波器、边缘增强滤波器等对图像 进行处理，去除噪声、平滑图像表面，同时 增强边缘信息，便于观察和分析。
对于多帧医学图像，需要进行图像分割处理 ，将不同部位或不同器官的图像分离开来， 便于针对不同部位进行分析和处理。
病灶区域分割与可视化
对医学影像中的病灶区域进行分割，是可视化技术的一个重要应用。
基于医学影像的病灶区域分割技术，可以帮助医生更好地了解病变情况，为制定 治疗方案提供参考。
可视化技术可以将病灶区域分割结果以图形化方式呈现，方便医生进行诊断和治 疗。
血管模型建立与可视化
对医学影像中的血管进行建模 和可视化，可以辅助医生进行 血管介入手术。
跨学科应用与合作
跨学科交流日益频繁
医工结合
共享平台和数据集
医学图像可视化技术发展需要计算机 科学、数学、医学等多学科领域的专 家共同合作。
医工结合是医学图像可视化发展的重 要趋势，工程师和医生需要紧密合作 ，共同解决临床需求和实际问题。
建立共享的开源平台和数据集，有助 于推动医学图像可视化技术的发展， 促进跨学科交流与合作。
05
医学图像可视化挑战与未来发展
当前挑战
数据处理复杂
医学图像数据结构复杂，如CT、 MRI等，需要专业的预处理技术 进行去噪、配准、分割等操作。
精度和稳定性问题
医学图像具有很高的数据维度和 空间复杂性，对算法的精度和稳 定性提出了更高的要求。
临床实际应用的挑战
从实验室到临床实际应用，医学 图像可视化面临着如何提高实用 性、降低医生学习成本等挑战。
通过对比度拉伸、直方图均衡化等方法增强 图像的对比度和清晰度，使图像更易于识别 和分析。
滤波处理
分割处理
采用平滑滤波器、边缘增强滤波器等对图像 进行处理，去除噪声、平滑图像表面，同时 增强边缘信息，便于观察和分析。
对于多帧医学图像，需要进行图像分割处理 ，将不同部位或不同器官的图像分离开来， 便于针对不同部位进行分析和处理。
医疗数据可视化ppt课件
虚拟活检
虚拟活检通过无创性虚拟影像学检查即可获得病 理学信息，与探针式活检相比具有突出优点，或 者利用虚拟影像指导活检穿刺，或者利用各种现 代成像手段获取有关信息后，综合分析以获得病 变形态和功能参数。
治疗 可视
虚拟手术
虚拟手术利用计算机技术(主要是计算机图形学与虚拟 现实来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程。术前 可视化仿真技术可帮助医生合理、定量地定制手术方 案，辅助选择最佳手术途径、提高病灶定位精度、减 少对组织损害;可以预演手术的整个过程以便事先发现 手术中可能出现的问题
63%
42%
2005 至2010年全球非自然死亡的比例分布图
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2015年《解构春雨医生》的报告
这张表格蕴含了很多信息，包括春雨医生各种 类收入，各科室收入，及各科室在各种类收入 中所占的构成比例，一眼看去，满目数字，很 难快速地获取综合信息。
远程监护
危重病人日常及术后监护、慢性病 日常监护、老人看护和救助、孕妇 、婴幼儿看护等都会涉及远程监护 。病患通过远程监护仪，传达健康 数据，供医生分析。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
以上两例说明了图示对展示数据的重要性和有效性。
随着大数据时代的到来，数据视觉化变得尤为关键。
虚拟活检通过无创性虚拟影像学检查即可获得病 理学信息，与探针式活检相比具有突出优点，或 者利用虚拟影像指导活检穿刺，或者利用各种现 代成像手段获取有关信息后，综合分析以获得病 变形态和功能参数。
治疗 可视
虚拟手术
虚拟手术利用计算机技术(主要是计算机图形学与虚拟 现实来模拟、指导医学手术所涉及的各种过程。术前 可视化仿真技术可帮助医生合理、定量地定制手术方 案，辅助选择最佳手术途径、提高病灶定位精度、减 少对组织损害;可以预演手术的整个过程以便事先发现 手术中可能出现的问题
63%
42%
2005 至2010年全球非自然死亡的比例分布图
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
2015年《解构春雨医生》的报告
这张表格蕴含了很多信息，包括春雨医生各种 类收入，各科室收入，及各科室在各种类收入 中所占的构成比例，一眼看去，满目数字，很 难快速地获取综合信息。
远程监护
危重病人日常及术后监护、慢性病 日常监护、老人看护和救助、孕妇 、婴幼儿看护等都会涉及远程监护 。病患通过远程监护仪，传达健康 数据，供医生分析。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
以上两例说明了图示对展示数据的重要性和有效性。
随着大数据时代的到来，数据视觉化变得尤为关键。
医学图像处理三维重建 ppt课件
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
• 正确读取DICOM图像后，通过选择合适的
窗宽、窗位，将窗宽范围内的值通过线性 或非线性变换转换为小于256的值，将CT图 像转换为256色BMP图像。
医学图像处理三维重建
• 图像增强就是根据某种应用的需要，人为
地突出输入图像中的某些信息，从而抑制 或消除另一些信息的处理过程。使输入图 像具有更好的图像质量，有利于分析及识 别。
• 在提取边界时，首先采用逐行扫描图片的办法，
通过比较相邻点的像素值，找到图片边界上的一 个点，作为切片边界的起点。然后从边界起点开 始，逐点判断与之相邻的八个点，如果某点为图 片的边界点则记录下，并开始下一步判断，直到 获得所有的边界点。
医学图像处理三维重建
• 重建数据的采集 • 边界轮廓曲线表面绘制 • 设置图像的颜色及阴影效果 • 设置图像光照效果 • 设置图像的显示效果
缘检测的要求比较高；
• 而体重建直接基于体数据进行显示，避免了
重建过程中所造成的伪像痕迹，但运算量较 大。
医学图像处理三维重建
医学图像处理三维重建
• 为了有利于从图像中准确地提取出有用的
信息，需要对原始图像进行预处理，以突 出有效的图像信息，消除或减少噪声的干 扰。
• 图像格式的转换与读写 • 图像增强
图形学课程可视化在医学中的应用ppt课件
ppt课件.
16
MC ：结果组织
• 小面片组成一个大的等值面 • 渲染
ppt课件.
17
MC ：优点与问题
• 优点 – 渲染简单，易于硬件加速 – 高解析度
• 问题 – 生成的模型过于复杂 – MC的三角面片是待求等值面的近似表示 – 几何二义性 • 可能形成空洞
–
256x256x128 ~820,000
• 缺点
– 渲染过程复杂 – 交互性差：慢，物体拾取困难
–
ppt课件.
41
VTK简介
ppt课件.
42
VTK的内容
• 支持几乎所有的通用可视化算法和常见图像处理算法。 • 利用C++，面向对象开发的对象库。 • 到3.2版本为止，一共包含600个类和32.5万行代码。 • 跨平台 • 支持OpenGL 和 Mesa。 • 支持多种解释型语言“粘合”代码: Tcl/Tk, Java, and
21
光学模型
• 吸收型(比如DRR，Digitally Reconstruction Radiology )
• 发射型
• 吸收发射混合型
• 最大密度投射（CTA，MRA）
ppt课件.
22
物质的分类
尺度值 s T(s)
颜色值 RGB 透明度 A来自ppt课件.23
光线跟踪
• 体绘制积分的数值近似 • 沿光线追踪方向等步长采样 • 三线性差值
vtkRenderWindowInteractor
vtkLight
vtkRenderer
ppt课件.
46
VTK图形模型(3)
1 vtkRenderWindow
2 vtkRenderer
常见的医学图像三维重建软件.ppt
现代图形硬件被有效地利用来显示大型数据集， Amira的三维渲染功能强大，无论是用于三维数据研 究还是演示都能获得优秀的效果。
Amira的主要功能
7.2.5 MITK及3DMed
医学影像开发包（Medical Imaging ToolKit，MITK）是由中 国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室医学影 像处理研究组研发的一套医学影像处理与分析算法的C++类库， 其主要目的是为医学影像处理领域提供一个一致的算法框架， 以整合医学图像的重建、分割、配准、可视化等各类算法。
3D-DOCTOR软件界面
7.2.4 Amira软件
Amira是Visage Imaging公司出品的一 个功能强大的、多方面的工具软件，用 于对数据进行可视化、操纵控制。
Amira软件中自动和交互式分割和 建模工具，支持灵活创造的三维表 面和有限元模型为最优的可视化和 模拟。
7.2.4 Amira软件
行业PPT模板：www.1p pt.co m/ hang ye / PPT素材下载：/sucai/ PPT图表下载：www.1p pt.co m/ tubiao/ PPT教程： /powerpoint/ Excel教程：www.1ppt.c om/excel/ PPT课件下载：www.1p pt.co m/ kejian/ 试卷下载：www.1ppt.c om/shiti /
图像导入
1
图像测量 5
基础模块
2 图像分割
图像配准 4
3 图像可视化
7.2.1 Mimics软件
1．Mimics软件的模块 Mimics软件包括基础模块和可选模块两部分。
RP Slics（快速成型）
1
Simulation （仿真）
Amira的主要功能
7.2.5 MITK及3DMed
医学影像开发包（Medical Imaging ToolKit，MITK）是由中 国科学院自动化研究所复杂系统与智能科学重点实验室医学影 像处理研究组研发的一套医学影像处理与分析算法的C++类库， 其主要目的是为医学影像处理领域提供一个一致的算法框架， 以整合医学图像的重建、分割、配准、可视化等各类算法。
3D-DOCTOR软件界面
7.2.4 Amira软件
Amira是Visage Imaging公司出品的一 个功能强大的、多方面的工具软件，用 于对数据进行可视化、操纵控制。
Amira软件中自动和交互式分割和 建模工具，支持灵活创造的三维表 面和有限元模型为最优的可视化和 模拟。
7.2.4 Amira软件
行业PPT模板：www.1p pt.co m/ hang ye / PPT素材下载：/sucai/ PPT图表下载：www.1p pt.co m/ tubiao/ PPT教程： /powerpoint/ Excel教程：www.1ppt.c om/excel/ PPT课件下载：www.1p pt.co m/ kejian/ 试卷下载：www.1ppt.c om/shiti /
图像导入
1
图像测量 5
基础模块
2 图像分割
图像配准 4
3 图像可视化
7.2.1 Mimics软件
1．Mimics软件的模块 Mimics软件包括基础模块和可选模块两部分。
RP Slics（快速成型）
1
Simulation （仿真）
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histeq() imadjust() fspecial() filter2() conv2() medfilt()
23
灰度直方图均衡化。均匀量化的自然图像 的灰度直方图通常在低灰度区间上频率较 大，使得图像中较暗区域中的细节看不清 楚，采用直方图修整可使原图像灰度集中 的区域拉开或使灰度分布均匀，从而增大 反差，使图像的细节清晰。
2
三维可视化的定义和分类
也称三维重建，是指通过对获得的数据或二维图 像信息进行处理，生成物体的三维结构，并按照 人的视觉习惯进行不同效果的显示。
常见的可视化形式有多平面重建（Multiplanar reconstruction，MPR）、 曲面显示(Curved multiplanar reconstruction，CMPR)、表面阴 影显示(Shaded surface Display，SSD)、最 大（小）密度投影(Maximum/minimum intensity projection，MIP)、虚拟内窥镜 (Virtual endoscopy，VE)等。
MATLAB
15
MATLAB6.5 MATLAB6.5的图像处理工具箱实现了断层
图像的三维表面重建及体重建，原理简单， 编程实现方便。 在对头部CT图片进行的三维表面重建及体 重建实验中，重建速度快，显示效果良好， 便于各类非计算机专业人士推广应用。
16
三维重建技术的实现方法包括两种：
一种是通过几何单元拼接拟合物体表面来 描述物体的三维结构，称为表面绘制；
11
磁共振MRA(最大密度投影)
12
重建实例一—— 利用MATLAB实现 CT断层图像的三维重建
13
三维重建的常用工具 与研究基础
C VTK MITK MATLAB
14
医学图像三维重建为人体结构提供了真实、 直观的反映，便于医学人员对病灶的观察 及手术的进行。但图像三维重建编程实现 困难，不易被非计算机专业人士所掌握。
21
图像增强
图像增强就是根据某种应用的需要，人为 地突出输入图像中的某些信息，从而抑制 或消除另一些信息的处理过程。使输入图 像具有更好的图像质量，有利于分析及识 别。
三维重建和三维可视化往往针对某一器官 或某一组织重建，因此可以增强目标器官 的对比度或窗口宽度。
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直方图修改 图像平滑 图像边缘锐化 伪彩色增强
图像格式的转换与读写
图像增强
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图像格式的转换与读写
正确读取DICOM图像后，通过选择合适的 窗宽、窗位，将窗宽范围内的值通过线性 或非线性变换转换为小于256的值，将CT 图像转换为256色BMP图像。
更严格的要求是直接基于DICOM图像进行 重建，但要注意DICOM图像灰阶较多，可 以适当阶梯化后进行处理，以提高处理速 度。
8
体绘制示例
9
体绘制的方法
光线投射(Ray Casting)算法 对三维体数据进行预处理，包括对各断层二维图
像进行降噪； 从显示屏幕的拟显示矩阵中的每个像素按照观察
视角发出光线，光线穿过三维数据场，直接将采 样点值作为顶点值或插值； 使用梯度计算法计算各采样点的法向量，根据光 照模型进行物体表面明暗显示。 计算射线对屏幕显示矩阵中像素的贡献，即沿射 线由远及近的计算采样点的颜色和α值。
生成一个代表顶点内外部状态的二进制编码索引表 移动（前进）至下一个立方体，重复3－7步。 用此索引表查询一个长度为256的构型查找表，得到轮廓
（等值面）与立方体空间关系的具体拓扑状态（构型）； 根据构型，通过线性插值确定等值面与立方体相交的三角
片顶点坐标，得到轮廓的具体位置；
7
体绘制
直接由三维数据场产生屏幕上的二维图象， 称为体绘制算法。这种方法能产生三维数 据场的整体图象，包括每一个细节，并具 有图象质量高、便于并行处理等优点。体 绘制不同于面绘制，它不需要中间几何图 元，而是以体素为基本单位，直接显示图 像。
3
基本的三维可视化技术
面绘制（Surface Rendering）技术
体绘制（Volume Rendering）技术
此外，多平面显示和曲面显示属于将三维 体视数据进行再切面，并将二维切面影像 显示出来的技术形式，因此也称二维重建 或图像重排。
4
面绘制
面绘制实际上是显示对三维物体在二维平 面上的真实感投影，就像当视角位于某一 点时，从该点对三维物体进行“照相”， 相片上显示的三维物体形象。
另一种是直接将体像素以一定的颜色和透 明度投影到显示平面的方法，称为体绘制。
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表面重建运算量小，表面显示清晰，但对边 缘检测的要求比较高；
而体重建直接基于体数据进行显示，避免了 重建过程中所造成的伪像痕迹，但运算量较 大。
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重建方法
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预处理
为了有利于从图像中准确地提取出有用的 信息，需要对原始图像进行预处理，以突 出有效的图像信息，消除或减少噪声的干 扰。
医学图像的三维可视化
上海理工大学 聂升东 泰山医学院 邱建峰
1
三维可视化的意义
多排螺旋CT等的应用使的使用三维形式显 示组织和器官变得可行且必要。
图像三维显示技术可以更好的显示数据和 诊断信息，为医生提供逼真的显示手段和 定量分析工具。
三维显示还可以避免医生陷入二维图像的 数据“海洋”，防止过多浏览断层图像而 造成漏诊率上升。
5
面绘制示例
6
面绘制的方法
通过配准及插值后，建立面绘制所需的基本三维体数据， 选定作为表面显示的等值面的灰度阈值
紧邻上下两层数据对应的四个像素点构成一个立方体，或 对应成一个体素；
体素的共8个顶点按照前面得到的等值面阈值进行分类， 超过或等于阈值，则顶点算作等值面的内部点；小于阈值， 顶点算作等值面的外部点；
10
最大（小）密度投影
最大密度投影认为每个三维数据体的体素是一个 小的光源。按照图象空间绘制的理论，显示矩阵 的像素向外发出射线，沿观察者的视线方向，射 线穿过数据场遇到最大光强（最大密度值）时， 与最大密度相关的数据值投影在对应的屏幕上的 每个像素中形成最终图像。它可以看作是最简单 的一种图像空间体绘制，不需要定义体数据和颜 色值间的转换关系。最小密度投影道理相同，但 选择最小密度值作为屏幕像素值。