医学图象三维重建及可视化技术研究

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3.4.4 MT算法的重建结果及分析
(a) 128×128×113CT
颅骨重建
(b)104×185×220CT
脚骨骼重建
三角面片:423998
三角面片:365858
顶点:211905
顶点:183056
图3.15 MT算医法学重p建pt 的表面模型
(c) 128×128×113CT 表皮重建
三角面片:331290 顶点:165808
➢ 1 在医疗诊断中的应用 ➢ 2 在手术规划及放射治疗规划中的应用 ➢ 3 在整形与假肢外科中的应用 ➢ 4 在虚拟手术及解剖教育中的应用
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1.5 论文背景及主要工作
➢ 1 论文背景及研究意义 ➢ 2 本文的主要工作
1) 图象预处理,组织器官分割与提取 2) MC、MT算法构建表面几何模型 3) 模型表面网格简化,剖切与开窗 4) 由表面几何模型转换成实体几何模型 5) 适用于适形放射治疗规划的医学图象
➢ 2 基于边收缩的网格简化算法
Hoppe采用显式能量函数E(M)来度量简化网格与原始网格
的逼近度[Hoppe96]:
E ( M ) E d( M i) s t E sp ( M r ) iE n sc g ( M a ) l E a d( M r is )c
其中Edist(M)为M的距离能量,它定义为点集到网格的距离平方:
三维几何模型
基于三维数据的建模方法
1) 基于断层轮廓的表面重建 2) 基于体素的等值面重建
3) 几何变形模型 4) 体素建模
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1.3 医学图象三维重建技术综述
➢ 1 医学图象的预处理 ➢ 2 医学图象的分割 ➢ 3 三维重建方法 ➢ 4 模型的网格简化
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1.4 医学图象三维重建在医疗中的应用
等值面是三次曲面
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3.3 移动立方体(Marching Cubes)算 法抽取等值面
➢ 1 MC算法的基本原理
a 体素中等值面剖分方式的确定
1) 如立方体顶点的数据值≥等值面的值,则定义该顶点 位于等值面之外,记为“0”;
2) 如立方体顶点的数据值<等值面的值,则定义该顶点 位于等值之内,记为“1”。
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4.三维模型的网格简化与模型的剖切
4.2 基于边收缩的网格简化算法 ➢ 1 网格简化算法简述
(1)抽样(Sampling) (2)自适应细分(Adaptive subdivision) (3)删除 (Decimation) (4)顶点合并 (Vertex merging)
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(c)128×128×93CT 表皮重建
三角面片:137799 顶点:69331
图3.8 MC算法重建的表面模型
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3.4 移动四面体(Marching Tetrahedra)算法抽取等值面
3.4.1 MT算法的基本原理
图3.9 立方体的四面体剖分
图3.10 四面体中的等值面
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➢ 2 数学形态学操作进行区域修整 (1) 二值形态学操作简述
(a) 原图象
(b)结构元素
(c)对原图象的腐蚀 (d)对腐蚀图象的膨胀
图2.9 开启操作
(a)原图象
(b)结构元素 (c)对原图象的膨胀 图2.10 医学闭p合pt 操作
(d)对膨胀图象的腐蚀
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➢ 3 种子填充法进行组织提取
图2.12 交互分割结果
三维重建系统的开发
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2医学图象预处理与人体组织的分割
医学图象预处理
分割流程
图2.1 三维医学图象分割流程
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2.2 CT、MRI图象的获取与输入
2.2 二维图象处理与规则体数据封装 ➢ 1 二维图象滤波 (1) 邻域平均法 (2) 中值滤波法 (3) 保持边缘滤波法
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医学图象三维重建及可视化 技术研究
秦绪佳
浙江大学CAD&CG国家重点实验室
2001.9.28
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1 绪论
1.1 引言 1.2 基于三维数据的建模与可视化 ➢ 1.三维数据的来源与分类 ➢ 2.三维数据建模及可视化研究内容
数据预处理 建模 绘制与显示
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➢ 3.数据建模技术综述
3.4.2 四面体剖分的一致性处理
图3.11 立方体剖分为四面 体的不同方式
图3.12 两相邻立方体剖分不一致时共有 面的剖分情况
图3.13相邻立方体公医共学面pp上t 的剖分一致性
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3.4.3 相关性处理加速MT重建速度 ➢ 1 体素内的相关性处理 ➢ 2 体素间的相关性处理
图3.14 剖分后立医方学p体pt的顶点及棱边编号
8个顶点,每个顶点共有2个状态,因此共256种组合状态
根据互补对称性, 256
128
根据旋转对称性, 256
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(1)体素中由三角片逼近的等值面计算
(2)三角片各顶点法向量计医学算ppt
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➢ 2 等值面连接方式上的二义性
(a)连接方式二义性的二维表示
(b) 连接方式二义性的三维表示
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➢ 2 断层图象间插值 ➢ 3 三维规则体数据封装
(1) 内存记录方式 (2) 体数据文件格式
图2.4 体数据内存记录方式
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2.3 交互分割过程
➢ 1 三维图象二值化
1 f'(x,y,z) 0
若 q 1f(x,y,z)q 2 其余
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二值化结果
图2.8 断层图医象学二ppt值化结果
图3.4 MC方法的二义性
图3.5 拓扑不一致造成孔隙
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3.3.3 渐近线判别法消除二义性
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3.3.4 MC算法的重建结果及分析
(a) 256×256×109MRI 表皮重建
三角面片:696889 顶点:347322
(b)128×128×93CT 颅骨重建
三角面片:187559 顶点:94015
图2.13 对分割区域的重建
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3 基于规则体数据的三维表面模型的 构建
3.2.1 体素模型
(a) 方向无关的三线性插值模型
(b) 方向有关的三线性插值模型
图3.1 体医素学模pp型t
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3.2.2 等值面(IsoSurface)定义
➢ 1 三线性插值结果
f( x ,y ,z ) a 0 a 1 x a 2 y a 3 z a 4 x a 5 y y a 6 z z a x 7 xy ➢ 2 等值面定义 {x(,y,z)|f(x,y,z)c}, c是常数
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