基于多重分形頻譜理論的野生東北虎頭骨三維重建研究.pdf

1、隨著人口的快速增長(zhǎng)，人類掠奪自然資源的步伐不斷加快，自然環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，野生動(dòng)物棲息地不斷喪失，最終導(dǎo)致了很多野生動(dòng)物物種的滅絕。因此，建立野生動(dòng)物數(shù)字化博物館，永久性的保存已經(jīng)滅絕和瀕臨滅絕的野生動(dòng)物的數(shù)字信息，對(duì)野生動(dòng)物的研究和保護(hù)有著重要意義。而野生動(dòng)物三維重建及其虛擬可視化技術(shù)是野生動(dòng)物數(shù)字博物館的核心技術(shù)，也是吸引游客的主要科技亮點(diǎn)。
　　目前主流的CT圖像三維重建技術(shù)主要分為表面三維重建技術(shù)和體三維重建技術(shù)兩大類。本

2、論文應(yīng)用X射線CT技術(shù)對(duì)野生東北虎頭骨進(jìn)行斷層掃描，采用多重分形頻譜理論對(duì)獲得的CT切片進(jìn)行邊緣檢測(cè)，經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究確定適合于野生東北虎頭骨CT圖像邊緣檢測(cè)的H(o)lder指數(shù)α的閾值和多重分形頻譜f（α）的閾值。然后利用MATLAB數(shù)字圖像處理工具箱開發(fā)基于多重分形頻譜邊緣檢測(cè)的邊界輪廓CT圖像三維重建及可視化系統(tǒng)。
　　通過(guò)理論分析和大量實(shí)驗(yàn)研究，確定適合野生東北虎頭骨CT掃描的一系列掃描參數(shù)。其中CT掃描電壓設(shè)置為

3、100KV左右，掃描電流設(shè)置為100mA，斷層掃描的層厚度設(shè)置為2mm，CT掃描的窗寬和掃描窗位分別設(shè)置為3000Hu和1000Hu。
　　分別采用基于VTK可視化工具包的MC表面重建方法和基于MATLAB圖像處理工具箱的多重分形頻譜邊界輪廓表面重建方法對(duì)216張野生東北虎頭骨序列CT圖像進(jìn)行了表面三維重建。同時(shí)，利用MATLAB圖像處理工具箱，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)了對(duì)野生東北虎頭骨CT三維重建圖像的虛擬剖切、自由旋轉(zhuǎn)和透明顯示。

4、　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明H(o)lder指數(shù)α可以較好的反映圖像的局部特征，而多重分形頻譜f(α）能夠較好的反映圖像的整體特征。與傳統(tǒng)邊緣檢測(cè)方法相比，多重分形頻譜邊緣檢測(cè)方法能夠更好的反映出骨骼密度的變換，減少虛假邊緣的產(chǎn)生。與經(jīng)典的MC表面三維重建方法相比較，基于多重分形邊界輪廓的表面三維重建方法能夠獲得更完整的野生東北虎頭骨三維重建圖像，且重建速度快。
　　所用方法程序簡(jiǎn)單、運(yùn)算迅速、重建效果理想，Uigetfile序列圖像調(diào)用函數(shù)