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表面三维重建算法的研究及系统实现

作　者: 唐占红
导　师: 於时才
学　校: 兰州理工大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 三维重建 MC算法分割拓扑二义性网格简化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 192次
引　用: 3次
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内容摘要

医学图像三维重建的主要研究内容包括医学图像的预处理(如插值、滤波、组织或器官的分割与提取)、表面绘制、体绘制等。本文的主要工作是关于医学图像三维可视化中表面重建技术的研究及实验原型设计。三维重建的目的就是将二维图像序列中所感兴趣的部分提取出来,尽可能的恢复其原貌,并进行显示。文中主要对经典的Marching Cubes(移动立方体)表面重建算法进行了分析,对其存在的不足,给出了改进策略:针对MC采用阈值分割的特点,将图像分割与MC算法有机结合,利用分割后的二值数据提取等值面进行三维重建;针对MC算法中采用线性插值的方法所存在计算量大的问题,提出应用中点法计算三角形顶点,减少运算量;针对其存在的二义性问题,采用剖分法来进行处理;并且针对MC算法网格数量巨大的问题采用了基于边收缩的网格简化算法对重建的三维图像进行简化。同时本文设计了一个基于MITK(Medical Imaging ToolKit)算法包的医学图像三维重建实验原型。本实验采用了改进的表面重建算法,能够对医学图像数据读取及预处理,能对读入的图像进行三维重建并显示,能够进行网格简化并将结果显示,同时能对图像进行分割并利用分割结果进行三维重建,从而实现了一个初步的三维重建系统。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-9
插图索引  9-10
附表索引  10-11
第1章绪论  11-18
  1.1 课题研究的背景和意义  11-12
  1.2 国内外研究现状及成果  12-17
    1.2.1 第一阶段(早期探索阶段)  12
    1.2.2 第二阶段(基础算法研究阶段)  12-13
    1.2.3 第三阶段(实用系统研究阶段)  13-17
  1.3 本文研究内容  17
  1.4 本章小结  17-18
第2章表面重建原理  18-23
  2.1 Marching Cubes(MC)算法  18-21
    2.1.1 移动立方体的剖分方式  18-20
    2.1.2 求等值面与体素边界的交点  20
    2.1.3 MC算法步骤  20-21
  2.2 MC算法的的优点和存在的问题  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第3章 MC算法的改进策略  23-33
  3.1 应用中点法确定三角形顶点  23-24
    3.1.1 MC算法中计算三角形顶点的方法  23-24
    3.1.2 应用中点法确定三角形顶点  24
  3.2 MC算法二义性的消除  24-26
    3.2.1 MC算法二义性的产生  24-25
    3.2.2 二义性的消除  25-26
  3.3 基于分割的MC重建算法  26-30
    3.3.1 图像分割的分类  26-29
    3.3.2 区域增长法  29-30
    3.3.3 基于分割的三维重建  30
  3.4 表面重建网格的简化  30-32
    3.4.1 网格简化算法类型  30-31
    3.4.2 本文采用的网格简化算法  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章三维重建系统的实现  33-43
  4.1 MITK应用研究  33-35
    4.1.1 MITK的总体设计  33
    4.1.2 MITK的设计目标  33-34
    4.1.3 MITK的整体计算框架  34-35
  4.2 系统的开发环境及开发工具  35-36
    4.2.1 系统的开发工具  35
    4.2.2 开发环境的设置及使用  35-36
  4.3 系统功能模块划分  36
  4.4 系统各功能模块的实现  36-42
    4.4.1 二维数据存取模块的实现  36-38
    4.4.2 表面重建模块的实现  38-39
    4.4.3 网格化简模块的实现  39-41
    4.4.4 分割算法的实现  41-42
  4.5 本章小结  42-43
结论  43-45
参考文献  45-49
致谢  49-50
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  50-51
附录B 系统部分模块代码  51-60

表面三维重建算法的研究及系统实现

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