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基于CT数据的鼻咽癌虚拟手术计划系统关键技术研究

作　者: 王雷
导　师: 王博亮
学　校: 厦门大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 鼻咽癌网格简化碰撞检测包围盒
分类号: TP399-C8
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 38次
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内容摘要

人体器官的建模与仿真是当前国际上生物医学工程领域研究的前沿课题,它涉及了医学,计算机科学,物理学,电子学等多个学科领域,是一项多学科交叉的研究课题。鼻咽作为人体中一个结构极为复杂且十分重要的器官,其建模仿真与手术计划系统的实现具有十分重大的临床意义。本文针对鼻咽癌虚拟手术计划系统中若干关键技术进行了系统深入地研究。本研究根据重建出来的鼻咽部三维图像的特点,致力于设计了一个速度较快,检测精确的碰撞检测算法。本文着重论述了一种基于凸块包围盒层次的碰撞检测算法。该方法是解决碰撞检测问题固有时间复杂性的一种有效的方法,它是用体积略大而几何特征简单的包围盒来近似描述复杂的几何对象,并通过构造树状层次结构来逼近对象的几何模型,从而在对包围盒树进行遍历过程中,通过包围盒间的快速相交检测来及早排除明显不可能相交的基本几何元素对,从而提高了碰撞检测速度。本为探索性的研究工作内容及创新主要包括以下几点:1.针对医学图像的特点,在保持模型细节特征的基础上,采用网格简化算法,来加快碰撞检测的速度。2.把物体表面分解为凸面片,并为每个凸面片构造凸包围体;进而把这些凸包围体构造成层次二叉树。本文采用的包围体是OBB包围盒,利用OBB包围盒尽可能早地排除不可能发生碰撞的凸块,从而加快碰撞检测速度。3.在对基本几何元素进行相交检测时,采用一些简单但行之有效的空间几何知识来加快整个算法的运行速度。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-16
  1.1 课题的背景和意义  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 本课题的研究工作及创新之处  13-15
  1.4 本文的组织结构  15-16
第二章鼻咽部及其周围组织的数据获取以及三维重建和显示  16-22
  2.1 鼻咽部及其周围组织的解剖结构  16-17
  2.2 图像数据的获得与预处理  17-18
  2.3 三维重建和三维显示  18-21
  2.4 本章小结  21-22
第三章碰撞检测的预处理  22-38
  3.1 预处理流程图  22-23
  3.2 基于表面的凸分解的层次二叉树  23-27
    3.2.1 基于表面的凸分解  23-24
    3.2.2 凸块的定义  24-25
    3.2.3 凸块的实现  25-26
    3.2.4 凸块的划分  26
    3.2.5 层次二叉树的建立  26-27
  3.3 OBB树的建立  27-35
    3.3.1 凸块网格简化  27-30
    3.3.2 包围体的选择  30-33
    3.3.3 OBB树的建立  33-35
  3.4 层次二叉树和OBB树关系和区别  35-36
  3.5 本章小节  36-38
第四章碰撞检测  38-52
  4.1 初步碰撞检测  38-42
    4.1.1 初步碰撞检测的流程  38-39
    4.1.2 凸块包围盒之间的相交检测  39-40
    4.1.3 凸块间的相交检测  40-42
  4.2 精确碰撞检测  42-49
    4.2.1 精确碰撞检测流程  42
    4.2.2 基本几何元素的相交检测概述  42-43
    4.2.3 三角面片的六面体的获取和相交检测  43-46
    4.2.4 三角面片的相交检测  46-49
    4.2.5 碰撞检测最终结果  49
  4.3 本章小结  49-52
第五章鼻咽癌虚拟手术计划系统  52-59
  5.1 开发工具简介  52-54
  5.2 系统介绍  54-58
    5.2.1 系统结构框架  54
    5.2.2 系统的主要功能  54-58
  5.3 本章小结  58-59
总结与展望  59-61
参考文献  61-63
攻读硕士学位期间发表论文及科研情况  63-64
致谢  64

基于CT数据的鼻咽癌虚拟手术计划系统关键技术研究

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