虛擬內(nèi)窺鏡關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、論文綜述了虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)組成,在此基礎(chǔ)上,對(duì)構(gòu)成虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究和探索:在圖像的組織分割方面,針對(duì)基于局部特征結(jié)構(gòu)的組織分割需要計(jì)算所有體素漢森矩陣的特征值,耗時(shí)較長(zhǎng)的不利因素,提出了一種運(yùn)用邊界模型來(lái)半自動(dòng)實(shí)現(xiàn)組織分割的算法,只需要計(jì)算邊界體素漢森矩陣的特征值,極大地減少了計(jì)算量.該算法還使用了按體素密度值索引的鏈?zhǔn)酱鎯?chǔ)結(jié)構(gòu),可以一次刪除同密度值不屬于該組織的體素,進(jìn)一步加快了數(shù)據(jù)的處理速度.在路徑規(guī)

2、劃方面,基于距離變換的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了一種新的快速、高效的抽取中心路徑的算法.該算法不但能處理單分支結(jié)構(gòu)的對(duì)象,還能處理多分支結(jié)構(gòu)的對(duì)象.根據(jù)起點(diǎn)或已找到的中心路徑上的當(dāng)前點(diǎn)與終點(diǎn)的位置關(guān)系,確定下一中心點(diǎn)所在切平面的位置.在兩維切平面中計(jì)算體素到表面的距離,將局部最大值(距對(duì)象表面的距離大于鄰近體素的距離)作為中心路徑上的體素點(diǎn),而不是在三維空間中計(jì)算,使計(jì)算量大為減少.對(duì)于單分支結(jié)構(gòu)的對(duì)象,算法得到的中心路徑是唯一的.對(duì)于多分支結(jié)構(gòu)的

3、對(duì)象,還提出了刪除中心路徑中多余分支的方法,確保中心路徑也是唯一的.在實(shí)時(shí)處理方面,針對(duì)虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)中空體素較多和近景因素對(duì)視覺(jué)影響較大的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種實(shí)時(shí)處理算法,將一幀場(chǎng)景的繪制分為近景和遠(yuǎn)景兩個(gè)部分.近景與遠(yuǎn)景的繪制分別采用加速的光線投射和改進(jìn)的快速對(duì)象投影方法處理,充分提高了當(dāng)前幀的繪制速度;利用相鄰幀的連貫性特點(diǎn),將當(dāng)前幀的繪制結(jié)果進(jìn)行變換得到下一幀遠(yuǎn)景的部分繪制結(jié)果,進(jìn)一步提高了漫游的實(shí)時(shí)性.在場(chǎng)景繪制方面,提出了基于邊

4、界體素的快速光線投射算法,先找出給定對(duì)象的邊界體素,然后對(duì)投影區(qū)域中的象素產(chǎn)生投射光線.從遇到的第一個(gè)邊界體素(內(nèi)邊界)開(kāi)始采樣到另一個(gè)邊界體素(外邊界),只組合計(jì)算這兩個(gè)邊界體素之間的非空體素值.考慮到將錯(cuò)切空間中體素投影到中間圖像平面的過(guò)程中,要影響到該體素對(duì)應(yīng)象素周?chē)钠渌笏?提出了計(jì)算對(duì)應(yīng)象素權(quán)值的簡(jiǎn)單方法,使繪制速度有了較大提高.還實(shí)現(xiàn)了分布式并行環(huán)境下的具體應(yīng)用.針對(duì)今后的研究工作,結(jié)合我們系統(tǒng)開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)中的體會(huì)和不足,對(duì)以