基于改進(jìn)MC算法的腦圖譜三維可視化應(yīng)用研究.pdf

1、腦圖譜三維可視化是醫(yī)學(xué)圖像三維重建的一個(gè)重要研究方向，相比傳統(tǒng)的二維腦圖譜，三維可視化腦圖譜在臨床醫(yī)療、神經(jīng)解剖的教育教學(xué)以及模擬仿真等方面具有明顯的優(yōu)勢，近年來受到了國內(nèi)外腦科學(xué)工作者的重視。醫(yī)學(xué)圖像三維重建有很多成熟的算法，但是這些算法應(yīng)用于腦圖譜三維可視化，在效率和圖像精確程度方面都有一定的局限性。因此，對腦圖譜三維可視化重建算法進(jìn)行研究具有理論意義和應(yīng)用價(jià)值。
　　本文圍繞腦圖譜三維重建問題，分析比較了幾種典型的三維重建算

2、法，提出移動(dòng)立方體(MC，Marching Cubes)改進(jìn)算法，基于該算法構(gòu)建了腦圖譜三維可視化系統(tǒng)，在真實(shí)腦圖譜數(shù)據(jù)上對改進(jìn)算法和所構(gòu)建系統(tǒng)進(jìn)行了測試，驗(yàn)證了算法性能和系統(tǒng)功能。主要工作如下:
　　1.重建算法的選擇。針對腦圖譜數(shù)據(jù)三維可視化計(jì)算的特點(diǎn)，比較移動(dòng)立方體算法、等值面光線投射法、最大密度光線投射法和合成體光線投射法四種三維重建算法，最終選擇了提取等值面的移動(dòng)立方體算法作為三維可視化系統(tǒng)的核心算法。
　　2.M

3、C算法的改進(jìn)。針對腦圖譜三維重建對MC算法進(jìn)行了改進(jìn)，在不降低精確度的情況下極大地提高了算法效率。提出頂點(diǎn)檢測移動(dòng)立方體算法(VDMC，Vertex Detection Marching Cubes)，VDMC算法對腦圖譜數(shù)據(jù)中體素8個(gè)標(biāo)志位的狀態(tài)進(jìn)行判斷，尋找并處理周圍含有連續(xù)等值面的邊界體素，具有自增長特性。這個(gè)特性結(jié)合腦圖譜特點(diǎn)，跳過腦內(nèi)部大量不含等值面的空體素，同時(shí)，在算法處理過程中使用棧與哈希表加速尋找邊界體素，提高了算法的內(nèi)

4、存操作效率。
　　3.構(gòu)建腦圖譜三維可視化系統(tǒng)。分析了VTK(Visualization Toolkit)的管線處理機(jī)制，通過管線處理機(jī)制將VDMC算法融入到腦圖譜三維可視化系統(tǒng)。使用VTK的圖像優(yōu)化功能對VDMC算法的圖像進(jìn)行了優(yōu)化，提高了顯示效率，構(gòu)建了腦圖譜三維可視化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了二維三維腦圖譜顯示、腦區(qū)區(qū)分、標(biāo)注腦區(qū)名字、用戶交互等功能，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理與用戶交互響應(yīng)的時(shí)間均達(dá)到了應(yīng)用水平。
　　4.測試VDMC算