三维重建技术

三维重建技术
Three Dimension Reconstruction Technology
三维医学图像技术的意义
源自文库• 改变传统的阅片方式(2D到3D) • 给医生提供真实感三维图形 • 任意角度观察 • 辅助医生临床诊断
三维重建的过程
• 输入：由CT、MR等设备扫描得到的一系列 的两维切片数据
Marching Squares
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Marching Squares
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Regular Grid
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(+/-) Grid
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(+/-) Midpoints
• 输出：组织(器官)的三维形状
三维重建的分类
• 面绘制(Surface Rendering) • 体绘制(Volume Rendering)
三维重建的分类—面绘制
• 只提取感兴趣的某一种物质(如骨骼) • 计算速度快，显示清晰 • 一般用密集的三角网格来表达 • 应用广泛(图形引导手术、虚拟内窥镜等) • 可以实现多层的面显示，以观察整体效果 • 面显示的例子(骨骼)
一个单元的构型
• 一个单元有4个顶点。每两个顶点连接成一 条边
• 选取一个灰度阈值G,根据各顶点的灰度与G 的关系，将顶点分为两类，分别用白点(0) 和红点(1)表示
• 如果某一条边的两个顶点颜色相同，该边 上不存在边缘点，否则，在此边上必有一 个边缘点
一个单元的构型
• 用直线将不同边上的边缘点连接起来，这 些连接线将正方形分割为两或三部分
Isocontour Construction
• 对于二维图像的像素，共有16种构型
• 对在矩形网格表示的二维数据，用4位索引 值表示16种状态
• 选定某种状态后，用内插计算轮廓线与单 元边缘交点
• 处理完一个单元后，然后移动或前进到另 一单元，当历遍所有单元后，轮廓就完成 了
Regular Grid Samples of a Scalar Field
• MC的本质是将一系列两维的切片数据看做 是一个三维的数据场，从中将具有某种阈
值的物质抽取出来，以某种拓扑形式连接 成三角面片
构型表
• 对一个单元及给定的该单元点的标量值组 合计算所有可能拓扑状态
• 拓扑状态数取决于单元顶点个数及一个顶 点可能对应轮廓值内/外关系数
• inside: 顶点值大于轮廓线的标量值 • outside:顶点值小于轮廓线的标量值
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Marching Squares
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Marching Squares
面显示的例子(骨骼)
面显示的例子(皮肤)
三维重建的分类—体绘制
• 将切片中所有的物质(皮肤、骨骼、肌肉等) 集中在一幅图中显示
• 可看出整体效果 • 计算速度慢，显示容易模糊
体显示的例子
体显示的例子
面绘制算法简介
• Marching Cubes算法亦称为“等值面提取” (Isosurface Extraction)算法，是面绘制 算法中的经典算法
Marching Squares
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