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DICOM医学图象体绘制加速及压缩算法研究与实现

作　者: 李玉文
导　师: 邹豪
学　校: 东北大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 体绘制 DICOM 加速 压缩 动态载入
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 26次
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内容摘要


医学图象体绘制是可视化领域的研究热点和经典主题。医学图象体绘制技术能充分利用CT、MRI等医学图象体数据,根据需要得到任意视角的三维图象,便于医生对人体内部结构进行观察,并且通过丰富的交互过程,给医生提供了多角度、多层次的观察和分析手段。然而面对现今庞大的数据量,对可视化技术提出了更高的要求,如何在PC机上实现大规模体数据的实时绘制成为我们亟待解决的问题。因此体数据压缩成为现今非常活跃的一个研究领域。本文在国家数字化医学影像设备工程技术研究中心的资助下,主要在体绘制加速及压缩方面进行了研究,主要工作围绕以下几个方面：首先,根据DICOM医学图象格式与数据编码方法实现了DICOM文件的解析和读取,使其能直接用于体绘制中然后,分析研究了当今主流的体绘制算法。针对实际应用中要求实时绘制的要求,实现了提高体绘制效率的Proximity Clouds加速算法,绘制速度因此提高了70%。并且进一步对梯度计算进行改进,将改进后的算法应用于基于GPU的光线投射法中,绘制速度又进一步得到了提高。最后,提出了增量式体数据压缩算法,在光线投射体绘制算法中完成了压缩体数据的工作。与传统的VQ和小波变换等压缩算法相比,增量式体数据压缩算法是无损压缩,不需要解压缩,能够实现大规模数据的实时体绘制,压缩比一般可以达到1：2以上(如心脏体数据的压缩比为1：2.5,头部体数据的压缩比为1：1.8),但是预处理时间较长。此外,本文还实现了动态体数据载入算法,使大规模数据能够分层载入容量有限的显卡中。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-16
  1.1 引言  10
  1.2 医学图象三维可视化技术  10-13
    1.2.1 医学图象三维可视化流程  10-11
    1.2.2 两种绘制方法  11-13
  1.3 研究背景  13
  1.4 研究现状  13-14
  1.5 论文主要工作和结构  14-16
    1.5.1 主要工作  14-15
    1.5.2 论文结构  15-16
第2章 DICOM标准分析  16-26
  2.1 DICOM标准介绍  16-18
    2.1.1 DICOM3.0标准的特点  16-17
    2.1.2 DICOM3.0的组成  17-18
  2.2 DICOM文件格式  18-21
    2.2.1 DICOM文件总体结构  18
    2.2.2 DICOM文件头  18-19
    2.2.3 DICOM数据集  19-21
  2.3 DICOM文件示例  21-22
  2.4 DICOM文件解码实现  22-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章 体绘制算法研究  26-38
  3.1 体绘制原理  26-30
    3.1.1 重构和重采样  26-27
    3.1.2 分类和渲染  27-29
    3.1.3 图象合成  29-30
  3.2 体绘制典型算法  30-35
    3.2.1 光线投射算法  30-31
    3.2.2 三维纹理映射算法  31-32
    3.2.3 足迹表算法  32
    3.2.4 错切变形算法  32-35
  3.3 体绘制算法比较  35
  3.4 实验结果  35-37
  3.5 本章小结  37-38
第4章 体绘制加速算法  38-46
  4.1 加速算法简介  38-40
  4.2 Proximity Clouds加速算法  40-44
    4.2.1 Proximity Clouds算法原理  40-41
    4.2.2 距离场的建立  41-43
    4.2.3 光线的投射过程  43-44
  4.3 梯度算法的改进  44-45
  4.5 实验结果与分析  45
  4.6 本章小结  45-46
第5章 体数据压缩算法  46-60
  5.1 体数据压缩技术  46-48
    5.1.1 有损压缩及无损压缩  46-47
    5.1.2 医学图象压缩算法的评价  47-48
  5.2 增量式体数据压缩算法  48-54
    5.2.1 算法原理  49-50
    5.2.2 码表的生成  50-51
    5.2.3 采样点位置的判断  51-54
    5.2.4 实验结果及讨论  54
  5.3 动态体数据载入算法  54-59
    5.3.1 体绘制积分的分解  54-55
    5.3.2 体数据动态载入  55-57
    5.3.3 实验结果  57-59
  5.4 本章小结  59-60
第6章 讨论与结论  60-62
  6.1 主要工作  60
  6.2 前景展望  60-62
参考文献  62-65
致谢  65

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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