虛擬內(nèi)窺鏡圖像處理技術(shù)研究.pdf

1、虛擬內(nèi)窺鏡(VirtualEndoscopy，VE)是融合虛擬現(xiàn)實技術(shù)、計算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)、圖像處理技術(shù)、科學(xué)計算可視化技術(shù)，以醫(yī)學(xué)影像作為原始數(shù)據(jù)來模擬傳統(tǒng)光學(xué)內(nèi)窺鏡的一種技術(shù)。是虛擬現(xiàn)實技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。它克服了傳統(tǒng)光學(xué)內(nèi)窺鏡需把內(nèi)窺鏡體插入人體內(nèi)的缺點(diǎn)，是一種非侵入型、完全無接觸式的檢查方法。虛擬內(nèi)窺鏡的研究旨在為醫(yī)生提供診斷依據(jù)，還可應(yīng)用于手術(shù)規(guī)劃和醫(yī)務(wù)人員的培訓(xùn)。 論文對虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的主要關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和探索

2、，主要工作和創(chuàng)新如下： 1.研究了國內(nèi)外關(guān)于虛擬內(nèi)窺鏡的實現(xiàn)技術(shù)，介紹了虛擬內(nèi)窺鏡的優(yōu)點(diǎn)和特征，給出了虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的技術(shù)構(gòu)成，總結(jié)了虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)開發(fā)中圖像預(yù)處理、圖像分割、路徑規(guī)劃以及三維重建可視化等方面存在的主要技術(shù)難點(diǎn)。 2.在圖像預(yù)處理階段，采用圖像校正、濾波、增強(qiáng)和插值等技術(shù)對CT和MRI斷層圖像進(jìn)行預(yù)處理，提出了一種基于距離變換的斷層圖像輪廓插值算法，較好的消除了“臺階”現(xiàn)象，使插值后目標(biāo)輪廓保持光滑。

3、 3.在圖像分割方面，分析了當(dāng)前圖像分割算法的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用條件，提出了一種基于簡化Mumford-Shah模型的水平集圖像分割算法，依靠具有圖像全局性質(zhì)的能量函數(shù)使演化曲線最終停留在目標(biāo)的邊界，對邊界不連續(xù)或含有噪聲的圖像分割效果良好，對模糊圖像具有較強(qiáng)的魯棒性。 4.在路徑規(guī)劃方面，總結(jié)了中心路徑的定義和特性，研究了目前主要的中心路徑提取技術(shù)并進(jìn)行了對比，實現(xiàn)了一種基于距離變換的中心路徑提取算法，通過對三維數(shù)據(jù)場中離散體

4、元進(jìn)行距離編碼完成中心路徑的提取。另外，在研究中提出了利用元胞自動機(jī)模型進(jìn)行虛擬內(nèi)窺鏡中心路徑提取算法，利用元胞的演進(jìn)進(jìn)行中心路徑搜索。 5.在三維重建和可視化技術(shù)方面，介紹了三維規(guī)則數(shù)據(jù)場中面繪制和體繪制代表算法的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了一種改進(jìn)的動態(tài)體繪制算法，研究并實現(xiàn)了利用關(guān)鍵幀來生成動畫和平滑動畫的技術(shù)。在虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中取得了良好的實驗效果。 6.在虛擬人腦內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中驗證了算法的正確性和可行性，介紹了系統(tǒng)的主要技術(shù)構(gòu)