ct图像处理及三维重建的综述

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很大差异，其中较有代表性的是比利时Mater1alise公司 的MIMIcs软件[8-11]，它是交互式医学图像控制系统的简 称，其相对而言较成熟、应用功能较多。 我国浙江大学反求工程CAD实验室是国内进行反求工程 研究比较早的单位之一,在CT复原三维模型方面开展了大 量的工作，推出了RE一SOFT软件系统，解决了该软件和他 CAD软件的数据转换问题。上海交通大学逆向工程在医学 上的应用起步较早，与临床结合好，己取得很多实际成 果，如开发了与Mimics功能相近的Quickform软[12] ，并 应用于临床，取得很大的成功，在国内影响很大，同时它 在医学假体CAD/CAM等领域取得较大成果。以CAD/CAM为基
3.3图像的平滑与锐化 3.3图像的平滑与锐化
在图像数据的获取过程中，各电子器件的随机扰动不可 避免地会带来噪音，造成图像质量的退化、降低。为确保 图像质量，需对图像进行预处理，以去除噪音。噪音去除 的方法很多，但一般采用不同的滤波方式借助模板结合邻 域操作来完成，根据滤波功能又可分为平滑(低通滤波)和 锐化(高通滤波)。平滑的目的是模糊，在提取较大目标前 去除太小的细节或将目标内的小间断连接起来，并消除噪 音;锐化的目的是增强被模糊的细节。
基础的定做式人工髓关节也己经应用到医疗实践中[13]。清 华大学激光快速成型中心可以进行ct反求方面的工作。[14]
3.图形处理基本理论及方法 3.图形处理基本理论及方法
要实现CT断层图像的三维重建，首先要对二维CT图像处 理，提高图片质量。由于医学cT图像本身就是一种数字图 像，数字图像处理的基本理论及方法也适用于CT图像。本 章系统地介绍了第四章医学图像处理及三维重建软件开发 中所运用到的图像预处理、灰度图像二值化、图像增强、 图像分割等基本理论及相关的算法。
CT图像处理及三维重建技术
1.问题的提出及其研究意义 1.问题的提出及其研究意义 2.国内外的研究现状 2.国内外的研究现状 3.图像处理基本理论及方法 3.图像处理基本理论及方法 4. 三维重建基本理论及方法 5.参考文献 5.参考文献
1.问题的提出及其研究意义 问题的提出及其研究意义
随着医学数字成像技术的飞速发展及其在临床诊断中 的广泛应用，先进的医学断层仪器，如计算机断层扫描 等医学成像设备采集人体器官[1]、骨骼[2]、关节[3]等部位 的影像数据为医学研究与诊断提供高质量的二维断层图像 信息，同时也为反求工程在医学上的应用提供了良好的条 件。同时ct技术也已经广泛应用于建筑学，混凝土中的 破损机理的分析，实现了混凝土技术的三维重建[4]；人们 也利用ct采集无损原木的切片图像，实现图片重建，这对 无损检测具有重要意义[5]；在工业上，利用三维重建技 术，实现ct图像的可视化研究，提高无损检测准确性[6]。
3.2中值滤波 3.2中值滤波
CT图像的形成中会引入不同的噪音，为了确保图像的质 量，需要去除噪音，中值滤波能够有效地去除尖峰信号， 削平振动噪音，而对阶梯或陡然下降信号却能很好地保 留，因此它既能有效地抑制噪音，又能很好地保留有效信 号。另外，中值滤波不需要做乘除运算，处理速度也较 高，因此非常适合于CT图像的平滑和去噪处理。中值滤波 是抑制噪音的一种非线性的信号处理。
3.1灰度图像二值化 3.1灰度图像二值化
灰度图像二值化的目的是对图像进行分割，对于CT图像 的分割，主要是骨组织和软组织的分割，而二者的灰度值 相差很大，所以可以采用阈值分割法将其分离出来。具体 的方法就是根据灰度图像的分布，选定一个灰度值作为标 准值，然后将图像矩阵中每像素的灰度值与标准阈值比 较，这样就将一幅灰度图像转化为一幅黑白二值图像，实 现关节软组织和骨主体边界轮廓的清晰区分实现图像分割
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面绘制方法是基于二维图像边缘或轮廓线提取，通过 几何单元拼接拟合物体表面来描述物体三维结构的，称为 基于表面的三维面绘制方法，又称为间接绘制方法。 体绘制方法则是直接应用视觉原理，将体素投影到显 示平面的方法，称为基于体数据的体绘制方法，又称为直[l]张建华, 甘新莲等 多层螺旋CT [l]张建华, 甘新莲等.多层螺旋CT 三维重建技术在孤立 张建华 性肺结节的临床应用价值[J].中国医学影像技术，2004， [J].中国医学影像技术 性肺结节的临床应用价值[J].中国医学影像技术，2004， 20（12）：1907）：1907 20（12）：1907-1910 [2]张玉兰 郑晓林等 多层螺旋CT CT后处理技术在下颌骨骨 [2]张玉兰 郑晓林等.多层螺旋CT后处理技术在下颌骨骨 折中的应用[J].中国CT [J].中国 杂志，2010， ）：51 51折中的应用[J].中国CT 和MRI 杂志，2010，8（3）：5153 [3]王胜林 多层螺旋CT 王胜林. CT三维重建在髋关节疾病及人工关节 [3]王胜林.多层螺旋CT三维重建在髋关节疾病及人工关节 置换中的临床应用[J].中国组织工程研究与临床康复， [J].中国组织工程研究与临床康复 置换中的临床应用[J].中国组织工程研究与临床康复， 2008，12（26）：5113-5116 2008，12（26）：5113）：5113 [4]田威 党发宁等.混凝土CT 图像的3 维重建技术[J]. 田威， [4]田威，党发宁等.混凝土CT 图像的3 维重建技术[J]. 四川大学学报， 2010，42（ ）：12 12四川大学学报， 2010，42（6）：12-16
4.三维重建基本理论及方法 4.三维重建基本理论及方法
由一系列二维CT断层图像上的轮廓线重构三维形体， 即医学图像的三维重建实质上个三维数据的生成及显示的 可视化问题。三维重建技术能充分利用CT、MR工等医学图 像数据。 医学图象的三维重建就是根据输入的断层图象序列， 经分割和提取后，构建出待建组织的三维几何表达，这种 三维几何表达的模型最常用的就是表面模型。表面模型一 般以平面片特别是三角面片来逼近表示，对于封闭的表 面，构成一多面体，这时也称多面体模型。医学图像三维 重建的方法主要有面绘制和体绘制两类。