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虚拟内窥镜相关技术研究与实现

作　者: 王成莉
导　师: 吕晓琪
学　校: 内蒙古科技大学
专　业: 控制工程
关键词: 虚拟内窥镜图像分割三维重建虚拟漫游
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 26次
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内容摘要

虚拟内窥镜是利用医学影像作为原始数据，借助虚拟现实、计算机图形学、数字图像处理等技术来逼真地模拟传统内窥检查的一种技术。在虚拟的环境中，用户能够完全沉浸在系统中，并且可以使用虚拟的工具来改变对象的状态。和传统的内窥镜相比，虚拟内窥镜的优势在于非侵入式、经济、无穿孔和感染的风险、灵敏度高、能探索到传统内窥镜无法到达的区域。此外，虚拟内窥镜还可应用于计算机辅助教学、辅助诊断、实现手术的精确定位和手术导航等。因此，在临床应用中，虚拟内窥镜具有很大的价值。针对虚拟内窥镜系统的几个主要关键技术，本论文进行了研究和探索。首先，分析了当前图像分割算法的优缺点以及适用条件，针对CT图片的特征，选用了阈值分割方法。接下来利用提取出的信息进行三维重建，本文简要介绍了几种常用的表面绘制算法，并对MC算法论述了详细的过程和对其算法进行了详细的分析。其次，虚拟漫游方面，论述了漫游的几种方式，深入研究了虚拟照相机模型，利用控制照相机模型，实现了手动漫游。并且对于中心路径特性和定义进行了总结，深入研究了现有的路径提取技术，对其优缺点进行比较。对自动漫游方面也做了较深入研究和展望。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-16
  1.1 课题研究的背景与意义  9
  1.2 内窥镜及虚拟内窥镜的发展  9-11
  1.3 虚拟内窥镜的关键技术  11-12
  1.4 虚拟内窥镜的应用领域和优点  12-13
  1.5 国内外研究现状  13-15
  1.6 论文篇章结构及主要研究内容主要工作  15-16
2 图像分割  16-24
  2.1 阈值分割  16-20
    2.1.1 单阈值分割  17-19
    2.1.2 多阈值分割  19
    2.1.3 自适应阈值  19-20
  2.2 区域生长分割  20-21
  2.3 模糊聚类法  21-22
  2.4 边缘检测分割法  22
  2.5 实验结果与分析  22-23
  2.6 小结  23-24
3 三维重建  24-43
  3.1 可视化工具包  25-28
    3.1.1 VTK 绘图模式  26
    3.1.2 图形模型  26-27
    3.1.3 图形处理  27-28
  3.2 面绘制方法  28-35
    3.2.1 轮廓重建表面法  28-30
    3.2.2 移动立方体法（Marching Cubes）  30-33
    3.2.3 Cuberille 方法  33
    3.2.4 剖分立方体法  33-35
  3.3 体绘制  35-41
    3.3.1 足迹法（Splatting 或 Footprint）  36
    3.3.2 剪切变形法（Shear-Warp）  36-38
    3.3.3 基于硬件的 3D 纹理映射  38
    3.3.4 基于小波的体绘制法  38
    3.3.5 光线投射法（Ray-casting）  38-41
  3.4 小结  41-43
4 虚拟漫游和路径规划技术  43-58
  4.1 路径规划  44-53
    4.1.1 中心线规划的主要技术  46-49
    4.1.2 DFB 距离变换法  49-53
  4.2 照相机模型  53-56
  4.3 系统实现  56-57
  4.4 小结  57-58
总结和展望  58-60
参考文献  60-64
在学研究成果  64-65
致谢  65

虚拟内窥镜相关技术研究与实现

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