醫(yī)學(xué)CT圖像三維可視化加速算法的研究.pdf

1、由于現(xiàn)代醫(yī)療影像設(shè)備所獲得的數(shù)據(jù)量越來(lái)越大，再加上醫(yī)學(xué)圖像固有的復(fù)雜性，使得三維重建需要處理的數(shù)據(jù)量也逐漸增大，因此優(yōu)化繪制算法、加快處理速度就變得十分重要。三維體繪制算法是將體數(shù)據(jù)按一定采樣和映射規(guī)則直接繪制得到圖像的，生成的圖像具有更豐富的表現(xiàn)力。三維體繪制算法是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　三維醫(yī)學(xué)圖像可視化技術(shù)通?？煞譃槊胬L制和體繪制兩大類(lèi)。與面繪制相比，體繪制算法不僅能夠表現(xiàn)物體表面信息，而且還

2、能夠可視化物體內(nèi)部信息，是本文的研究重點(diǎn)。本文主要研究了體繪制中的光線投射算法和錯(cuò)切-變形算法。
　　首先詳細(xì)分析了光線投射算法的基本原理，深入研究了數(shù)據(jù)分類(lèi)、顏色和不透明度賦值、Phong光照模型、深度調(diào)制、重采樣和三線性插值、空間變換、投影變換、圖像合成等關(guān)鍵技術(shù)。最后，針對(duì)醫(yī)學(xué)圖像中存在很多空體素的特點(diǎn)，提出了一種跳躍式光線投射算法。對(duì)于每個(gè)空體素，記錄它與最近非空體素的距離。在光線投射過(guò)程中，可將該距離作為前進(jìn)的步長(zhǎng)，在這

3、個(gè)距離范圍內(nèi)沿各個(gè)方向前進(jìn)光線都將不再遇到空體素，這樣就相當(dāng)于跳過(guò)了空體素。該算法可以節(jié)省傳統(tǒng)的光線投射算法中花費(fèi)在空體素計(jì)算上的時(shí)間，提高了繪制速度。
　　接下來(lái)，本文深入分析了錯(cuò)切-變形體繪制算法的理論基礎(chǔ)，著重研究了主視軸選取、錯(cuò)切變換、置換、變形矩陣計(jì)算以及因式分解等相關(guān)問(wèn)題。提出了簡(jiǎn)化光照模型，節(jié)省了大量的計(jì)算時(shí)間，提高了繪制效率;對(duì)雙線性插值方法加以改進(jìn)，以提高繪制圖像的質(zhì)量;綜合改進(jìn)后，在保證繪制圖像質(zhì)量的前提下，達(dá)