基于改进snake模型的心脏表面建模研究

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1、国内图书分类号：TP391工程硕士学位论文基于改进Snake模型的心脏表面建模研究硕士研究生：郭君飞导师：刘长征申请学位级别：工程硕士学科、专业：计算机技术所在单位：计算机科学与技术学院答辩日期：2015年3月授予学位单位：哈尔滨理工大学ClassifiedIndex：TP391DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringResearchonCardiacSuperficialModelingBasedonImprovedSnakeModelCandidate：GuoJunfeiSupervisor：LiuC

2、hangzhengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ComputerTechnologyDateofOralExamination：March,2015University：HarbinUniversityofScienceandTechnology基于改进Snake模型的心脏表面建模研究摘要心脏在我们人体的功能循环中扮演着重要的角色，具有不可替代的重要性，而且是人体循环系统动力的源泉。它是极其复杂的综合系统，集合了电生理学和动力学方面的重要特性，在血液流体力学方面有着重要的应

3、用，更是集中了神经、生化控制等多方面的功能。建模在表现复杂的生物学问题上拥有很大的优势，而且借助计算机强大、快速以及精确的计算功能、直观的图形处理及显示功能，为研究真实的心脏并建立心脏的三维模型提供了便捷、有效的途径。本文在近年来心脏建模技术科研成果的基础上，提出了基于改进Snake模型的心脏表面建模的方法。首先，在抽取心脏CT断层图像中的离散化表面数据点的基础上，选择Snake的改进模型，即先验形状Snake模型对数据进行建模分析，先验形状Snake模型能够提高Snake模型在目标区域中位于弱边缘处的精准定位性能和抵御噪声的性能，增大目标周围曲线的

4、捕获能力；然后，结合有限元方程的基本原理和生物力学的原理，实现运动方程的建立。为了满足有限元方法对各单元应变矢量的需求，需要快速建立一组用链表存储的四面体网格单元，通过对四面体网格生成算法的分析，提出了快速建立四面体网格的生成算法；最后，利用改进Snake模型的约束条件，结合非刚体在运动方面的估计方法，来计算表面有限元划分的每个单元的节点间的所发生变化的位移矢量，建立关于心脏表面的运动模型。通过最后的仿真实验分析可知，基于改进Snake模型的有限元心脏表面运动模型在表现心脏收缩、舒张的形状变化和应变分析方面，具有重要意义。关键词Snake模型；改进S

5、nake模型；有限元；心脏表面模型-I-ResearchonCardiacSuperficialModelingBasedonImprovedSnakeModelAbstractTheheartplaysanimportantroleinthecirculationofthehumanbody,andhastheirreplaceableimportance.itisthesourceofpowerofthehumancirculatorysystem.Theheartisacomplexintegratedsystem,andacollection

6、ofimportantcharacteristicsofelectrophysiologyanddynamics,alsohaveimportantapplicationsinfluidmechanicsofblood,focusedonanerve,biochemicalcontrolandotheraspectsoffunction.Modelinghasgreatadvantagesintheperformanceofcomplexbiologicalproblems,andwiththehelpofthestrongcomputingfunc

7、tionofthecomputer,afastandaccurateandintuitivegraphicalprocessinganddisplayfunctions,whichprovidesaconvenient,effectivewayonthestudyoftherealheartandestablish3Dheartmodel.Inthispaper,weputforwardthemethodofheartsurfacemodelingbasedonimprovedSnakemodelbasedontheanalysisoftheachi

8、evementsinscientificresearchofheartmodelingtechnologyi