[00796248]基于PC机的三维医学图像体绘制研究

1、任务来源：该项目是河南省科技厅下达的自然科学基金项目(编号：0411010200)。2、应用领域与技术原理：(1)该项目的应用领域该项目的研究内容与医学图像的三维重建及其可视化有关，项目的成果可以推广到影像医疗诊断的过程中。通过对二维医学图像数据进行处理，可以重构出人体组织的三维形体，对病灶进行三维建模，准确地确定病灶的空间位置、大小、几何性质以及与周围组织之间的空间关系，将复杂的三维信息及其相互关系直观地显示给医生，帮助他们对病灶和周围组织进行全面准确的分析，设计精确的治疗计划，以提高诊治的准确性和有效性。(2)该项目的技术原理该项目主要采用了基于各相异性的扩散滤波算法对原始图像进行了预处理，实现了去除噪声和边缘增强的双重效果，然后利用基于各向异性的分水岭算法对图像进行了分割，并采用了基于辅助轮廓线的方法实现了三维表面重建，最后，利用OpenGL相关技术实现了可视化。3、主要技术性能指标：医学图像的三维重建及其可视化过程主要涉及到图像预处理、图像的配准与融合、图像插值、图像分割、三维建模及可视化等几个方面，在各个环节实施阶段，其处理效果要满足以下相关要求：(1)在预处理阶段，要有效地消除原始图像中的噪声，提高图像的质量，增强其纹理效果，突出感兴趣的组织区域；(2)在匹配与融合阶段，要使相邻两幅图像中的对应点达到空间位置和解剖结构上的完全一致，并能够充分的利用多模态医学图像所携带的信息；(3)在图像插值过程中要避免边界模糊和边界重叠等问题，防止重建图像中产生严重的畸变；(4)由于医学图像具有模糊、不均匀性等特点，所以所采用的方法应具有抗噪及抑制过分割的能力，从而能较好的保持各组织器官的轮廓；(5)通常三维重建过程运算量都比较大，因此在保证重建效果的前提下，要尽可能的简化表面模型，加快绘制速度；(6)应该能够从多个角度、多层次对重建后的图像进行观察和分析。4、与国内外同类技术对比：国内外出现的医学可视化软件系统，主要运行在大型机和工作站上(如SGI、SUN等图形工作站)，或是作为某些专用设备(如CT、MRI等)的配套软件，价格昂贵；而该项目的研究成果可以直接在PC机上运行，重建效果及重建速度都能满足实际应用的要求，大大减低成本费用。5、成果的创新性、先进性：该项目的技术创新性和先进性主要体现在以下几个方面：(1)基于形态学的各向异性扩散滤波算法，克服了传统的各向异性扩散滤波算法对医学图像的细节边缘保持效果不太理想的弱点，在提高信噪比的同时又保留重要的微细结构，较好地满足了医学图像的使用要求。(2)用该项目研制的各向异性扩散的分水岭算法，在对原始图像进行分割时，能有效抑制过分割，同时又具有较强的抗噪声性能，满足了医学图像建模的需要。(3)改进的多尺度多角度结构元素的边缘检测方法，在提取的边缘的时候能够精确的显示物体的内部细节信息，较好地解决了抑制噪声和保留精细边缘之间的矛盾，与其它边缘检测算子相比是一种较实用的边缘检测方法。(4)该项目改进的基于辅助轮廓线的医学图像三维表面重建方法，降低了整个算法的计算复杂度，提高了运行效率，在保证重建物体正确的同时，缩短了体数据的构造时间，加快了整个表面的重建速度。