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面向快速原型制造的医学图像三维重建系统研究

作 者: 张勇
导 师: 倪俊芳
学 校: 苏州大学
专 业: 机械电子工程
关键词: 快速成型 计算机断层成像 三维重建 表面模型 面向对象编程
分类号: TP391.41
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 51次
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内容摘要


快速原型制造技术(Rapid Prototyping and Manufacturing, RP&M))是八十年代后期发展起来的,集新型材料科学、计算机辅助设计、数控技术、激光技术等为一体的综合技术,它具有的快速性、准确性及擅长制作复杂形状实体的特性使它在生物医学工程领域中有着广泛的应用前景。计算机断层成像(Computed Tomography,CT )技术一直是人们检查骨骼损坏、病变和更换的有力手段。如何将这两种技术有机地结合起来,快速、准确地制造出人工骨模型及替代物,是长期以来大家所关注的问题。本文围绕这一问题,重点研究了基于医学CT图像的三维重建技术。医学图像三维重建是实现快速成型的关键技术之一,根据CT图像的二维信息,通过图像分割、二值化处理,提取感兴趣的区域,重建出三维表面模型,然后将其转化为快速成型系统可以接受的标准数据格式,才能制造出三维实体模型。医学图像三维表面重建的主要研究内容包括医学图像的读取;医学图像的预处理,如滤波、增强、插值等;组织或器官的分割与提取;表面模型的三维重建等。本文以BMP格式作为CT图像的输入格式,相应地开发了医学图像的读取模块,并对输入的图像进行了滤波和插值处理。正确的分割是保证重建模型准确表达组织或器官的前提。针对CT图像的特点,本文采用基于灰度直方图的交互性阈值分割方法。在表面模型的三维重建中,详细分析了Marching Cube算法的基本原理以及该算法存在的二义性问题并提出了一种解决方案。最后,本文运用面向对象编程思想和MVC(Model-View-Controller)设计模式,在VC++6.0环境下开发了一个应用于人工骨制造的医学图像三维重建系统。该系统实现了医学图像的输入,预处理,分割与插值,体数据的存储,等值面抽取以及快速成型加工系统标准输入文件(STL格式文件)的生成等功能。

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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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