醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)與三維可視化研究.pdf

1、醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)問題，是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理在工程中的重要應(yīng)用。醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)不僅可以用于醫(yī)療診斷，還可用于手術(shù)計(jì)劃的制定、放射治療計(jì)劃的制定、病理變化的跟蹤和治療效果的評(píng)價(jià)等各個(gè)方面。醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化技術(shù)是一種有力的輔助手段，能夠彌補(bǔ)影像設(shè)備在成像上的不足，能夠?yàn)橛脩籼峁┚哂姓鎸?shí)感的三維醫(yī)學(xué)圖像，便于醫(yī)生從多角度、多層次進(jìn)行觀察和分析，并且能夠使醫(yī)生有效地參與數(shù)據(jù)的處理與分析過程，在輔助

2、醫(yī)生診斷、手術(shù)仿真、引導(dǎo)治療等方面都可以發(fā)揮重要的作用。因此，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)和三維可視化的研究，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。 互信息是近年來應(yīng)用較多的一種理論，它的眾多優(yōu)點(diǎn)使其在圖像配準(zhǔn)中得到廣泛的應(yīng)用。本文重點(diǎn)研究了基于互信息的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)理論，目標(biāo)是提出一種在速度、精度和誤配準(zhǔn)率三方面能達(dá)到性能均衡的算法。首先，基于輪廓提取后的圖像，提出了一種速度很快、配準(zhǔn)精度也相對(duì)較好的算法，以適應(yīng)一些對(duì)配準(zhǔn)速度要求很高但精度要求相對(duì)不

3、高的應(yīng)用領(lǐng)域，比如手術(shù)導(dǎo)航。其次，基于以下三方面的研究：一是對(duì)圖像變換各維度的研究，比如平移和旋轉(zhuǎn)具有不同的增長曲線；二是對(duì)圖像各方面性質(zhì)的研究，比如邊緣、質(zhì)心等，三是對(duì)圖像相似性測(cè)度的研究，比如互信息、模糊梯度相似性等，提出了一種將不同的變換維度，比如平移、旋轉(zhuǎn)，分開來進(jìn)行配準(zhǔn)，然后再組合精調(diào)配準(zhǔn)的三級(jí)配準(zhǔn)策略。這一配準(zhǔn)策略有效的綜合了各級(jí)配準(zhǔn)方法的優(yōu)勢(shì)，使配準(zhǔn)算法在速度、精度和誤配準(zhǔn)率等方面達(dá)到了均衡。 另外，論文還研究了醫(yī)

4、學(xué)圖像的三維可視化技術(shù)，簡單討論了面繪制和直接體繪制兩種成像方法。由于醫(yī)學(xué)圖像處理系統(tǒng)的三維切割功能對(duì)三維可視化算法的要求，本文重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了Shear-Warp體繪制算法。介紹了Shear-Warp體繪制算法的基本原理，以及建模語言UML(Unified Modeling Language)和建模工具Visio，分析了為算法實(shí)現(xiàn)UML，建模的原因及其優(yōu)勢(shì)。重點(diǎn)建立了Shear-Warp體繪制算法的UML模型，針對(duì)分析階段得到的UML模型在