虚拟内窥镜系统的设计与实现

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1、西安电子科技大学硕士学位论文虚拟内窥镜系统的设计与实现姓名：曹艳艳申请学位级别：硕士专业：模式识别与智能系统指导教师：高新波20090101摘要摘要科学可视化技术的发展使得虚拟内窥镜技术成为当前的研究热点。它涉及到医学影像技术、计算机图像处理、计算机图形学、计算机视觉以及虚拟现实等多个学科。虚拟内窥镜是一种非侵入型、无接触的零创伤医疗检查手段，这使得它在医学领域中的应用越来越广泛。本文对虚拟内窥镜系统的关键技术和实现方法进行了深入的研究。首先，分析了当前医学图像分割算法的优缺点，结合医学图像空腔器官的特点，提出了采用基于扫描线的种子填充算法来实现图像

2、的三维分割；其次，研究了面绘制、基于纹理体绘制和基于GPU的表面绘制算法，并实现了基于这三种绘制的虚拟内窥镜；再次，针对虚拟内窥镜的路径规划问题，采用距离变换求取边界距离场，构造最大生成树，并准确的提取出中心路径；最后，在对虚拟内窥镜中关键技术研究的基础上，设计了具有良好交互功能的虚拟内窥镜系统，实现了虚拟内窥镜的手动漫游、自动漫游和引导式漫游；临床医学体数据的测试实验表明本文的虚拟内窥镜系统具有较高的有效性和实用性。关键词：虚拟内窥镜表面重建体重建GPU分割中心路径提取AbstractThedevelopmentofscientificvisual

3、izationmakesvirtualendoscopy(VE)ofmedicalimagesbecomeahotresearchtopicwhichrelatestomedicalimaging，digitalimageprocessing，computergraphics，computervisualizationandvirtualreality．Ithasawideapplicationinmedicaldiagnosisbecauseitisamethodofnoninvasive，non．．touchednon．．hurtexaminat

4、ioncomparedtotraditionalendoscopy．SomekeytechnologiesandimplementationsofVEaresystematicallyinvestigatedinthisthesis．Firstly,severalsegmentationalgorithmsofmedicalimagearepresented,byanalyzingtheiradvantagesanddisadvantages，weusetheseed—fillingmethodsbasedonscanninglinetorealiz

5、eathree—dimension(3D)segmentationmethodformedicalvolumedataset．Secondly,aintroductionofMarchingCubes(MC)，volumerenderingandGPU-basedMCisgiven，andvirtualendoscopiesbasedonthesethreekindsofrenderingapproachesarealsorealized．Then，aimingatthepathplanningofVE，distancetransforillatio

6、nisintroducedtocomputeallaccuratedistancefromboundary(DFB)fieldforthe3Dtubularobject，constructthemaximumspanningtree(MST)andextractthecenterlinesoforgans．Finally,basedonallthekeytechnologiesabove，aVEsystemwitheffectiveinteractionisdevelopedwhichprovidestheautomaticroam，manualro

7、amandinductiveroam．TheexperimentalresultswiththerealclinicimagedataillustratetheeffectivenessandpracticabilityofourVEsystem．Keywords：virtualendoscopy,marchingcubes，volumerendering，GPU,segmentation，centerlineextraction西安电子科技大学创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加

8、以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学