用图象空间为序的体绘制技术显示三维数据场

本文首先简要介绍了应用体绘制技术显示三维空间数据场的基本原理．接着，提出并实现了经过改进的图象空间为序的体绘制算法，该算法以重构三维空间数据场代替了原有的重构光亮度场的方法，从而提高了图象质量并节约了存储空间．最后，介绍了用图象空间为序的体绘制技术显示多等值面的算法及其研究结果，并讨论了提高该算法效率的途径．

二维点集三角剖分的动态生成与修改

本文在已有算法的基础上提出了一个二维点集三角剖分的动态生成与修改算法。当点逐个增加或删除时,只需进行局部剖分即可保证整体三角剖分符合Delaunay性质,对点的插入位置及删除顺序未加任何限制。本文还给出了关于这一算法正确性的证明及算法复杂性分析。 本算法可应用于二维点集一阶Voronoi图的动态生成与修改,其基本思想可以扩展到三维空间。

科学计算可视化

1.科学计算可视化的含义 科学计算可视化(Visualization in Scientific Com-puting)是发达国家八十年代后期提出并发展起来的一门新兴技术。它将科学计算过程中及计算结果的数据转换为几何图形及图象信息在屏幕上显示出来并进行交互处理,成为发现和理解科学计算过程中各种现象的有力工具。 科学计算可视化将图形生成技术和图象理解技术结合在一起,它既可理解送入计算机的图象数据。也可以从复杂的多维数据中产生图形。它涉及到下列相互独立的几个领域:计算机图形学、图象处理、计算机视觉、计算机辅助设计及交互技术等。实际上,目前科学计算可视化技术已经不仅用于显示科学计算的中间结果和最终结果,而且还用于工程计算及测量数据的显示。

计算机图形学研究现状

第3届太平洋计算机图形学学术会议(Pacific Graphics’95)于8月21日至24日在韩国汉城召开。会议邀请了专家作讲演,题目为①人体造型、动画和控制,②计算机生成的世界,③基于物理的造型,④科学计算和多媒体工具。然后进行论文宣读和特邀报告。1 三维复杂环境的实时动态显示技术发展迅速三维复杂环境的实时动态显示是实现虚拟现实的基础。

医学数据的可视化大有作为

我于1999年5月25日至6月2日赴维也纳参加了欧洲图形学会和IEEE联合主办的可视化会议(VisSym’99)及欧洲网形学会主办的第5届虚拟环境会议(EGVE)。1 可视化会议以前,欧洲图形学会召开过9次可视化会议,这是第10次,也是首次与IEEE的可视化与图形学技术委员会(TCVG)联合召开会议。

首例中国数字化可视人体完成

目的 建立中国的数字化可视人体 (Digitizedvisiblehuman)。方法 选择经肉眼观察、CT和MRI检查无器质性病变的中等身材、中年男性人体标本 1例 ,经外形测量、血管灌注后 ,用 5 %明胶包埋 ,置入 -3 0℃盐水池中冰冻 1周 ,然后在 -2 5℃低温实验室中用TK 63 5 0型数控铣床 (铣切精度为 0 .0 0 1mm)从头至足逐层铣切。逐层用高清晰度数码相机摄影 ,完成人体模型数据获取 ,得到人体结构数据集。利用连续断层图像数据 ,在SGI图像工作站上 ,利用本课题组自主开发的三维重建软件包进行人体结构的三维重建和立体显示。结果 所选用标本为男性 ,3 5岁 ,身高 170 0mm ,体重 65kg ,重庆人 ,非器质性疾病死亡。CT扫描层厚 :头颈部为 1.0mm ,其他部位为 2 .0mm。MRI扫描层厚为 1.5mm。连续横断面层厚 :头部和颈部为 0 .5mm ,其中颅底部为 0 .1mm ,其他部位为 1.0mm ,全身共计 2 5 18个断面。数字化摄影分辨率为 62 914 5 6(3 0 72× 2 0 48)像素 ,每个断面图像文件大小为 3 6MB ,整个数据集数据量为 90 .64 8GB。结论 ①本文报道的研究结果为首例中国可视化人体 (ChineseVisibleHuman)的正式报道 ,使我国成为第三个拥有本国可视化人体数据集的国家。其研究结果同时在国际互联网站发布 ,网站为 :http : www .

中国数字化可视人女性盆腔的计算机三维重建

目的:建立中国女性盆腔三维可视化数字模型。方法:应用中国女性数字化可视人体数据集,在微机上对女性盆腔内主要脏器结构进行计算机三维重建及立体显示。结果:重建出女性盆腔内包括骨盆、骶椎椎间盘、主要血管(髂内动、静脉,髂外动、静脉)、输尿管、膀胱、尿道、卵巢、子宫、阴道、结直肠、股骨共12个解剖结构的三维图像。上述结构可单独显示,也可整体显示,图像还能转动任意角度进行观测,清楚地显示女性盆腔内主要脏器结构的空间立体位置关系。结论:本研究实现了对女性盆腔内主要脏器结构的可视化,为妇科疾病的临床辅助诊断、手术提供了参考,也可用于解剖教学和进一步的科研平台。

首例中国女性数字化可视人体数据集采集与可视化研究

目的 建立中国女性数字化可视人体 (Chinesedigitizedvisiblehumanfemale)。方法 选择经肉眼观察、CT和MRI检查无器质性病变的中等身材、青年女性人体标本 1例 ,经外形测量、血管灌注后 ,用 5 %明胶包埋 ,置入 -3 0℃冰库中冰冻 1周 ,然后在 -2 5℃低温实验室中用TK 63 5 0型数控铣床 (铣切精度为 0 0 0 1mm)从头至足逐层铣切。逐层用高清晰度数码相机摄影 ,完成人体模型数据获取 ,得到人体结构数据集。利用连续断层图像数据 ,在SGI图像工作站上 ,利用本课题组自主开发的三维重建软件包进行人体结构的三维重建和立体显示。结果 所选用标本为女性 ,2 2岁 ,身高 162 0mm ,体质量 5 4kg ,非器质性疾病死亡。CT扫描层厚 :头颈部为 1 0mm ,其他部位为 2 0mm。MRI扫描层厚头部为 1 5mm ,其余部位为 3 0mm。连续横断面层厚 :头部为 0 2 5mm ,其他部位为 0 5mm ,全身共计 3 64 0个断面。数字化摄影分辨率为 62 914 5 6(3 0 72× 2 0 48)像素 ,每个断面图像文件大小为 3 6MB ,整个数据集数据量为 13 1 0 4GB。结论 ①经文献检索和查新 ,仅见美国Colorado大学于 1995年 12月完成了 1例女性人体标本的数据采集。本研究结果增添了新的一例女性可视化人体的数据资料 ,其研究结果同时在国际互联网站发布 ,网?

以鲁棒性为目标的数字多水印研究

单个的数字水印算法或方案难以应付多种攻击方法的攻击,为此,文章对应用多水印方法提高水印抗攻击鲁棒性问题进行探讨.根据水印抵抗攻击的能力,给出了水印抗攻击鲁棒性的分类定义,同时根据这种能力提高的程度对多水印进行了分类,并由此引申出相关的命题.深入探讨了多水印带来的主要问题,并提出了解决多水印问题的多目标优化数学模型.以视频水印为例,对抗几何变换攻击和帧同步攻击的视频水印联合进行了实验,实验结果表明多目标优化模型能够有效解决多水印带来的问题,且多水印方法能够提高水印抵抗攻击的能力.

首套中国男、女数字化可视人体结构数据的可视化研究

目的 实现首套中国男、女数字化可视人体结构数据的计算机可视化。方法 在获得首套 (包括 1例男性和1例女性 )数字化可视人体结构数据集 (男性为 2 5 18个横断面 ,总数据量为 90 64 8GB ;女性为 3 64 0个横断面 ,总数据量为13 0 0 4GB)后 ,分别在SGI图像工作站和P4微机上 ,先对二维图像进行处理 ,然后经过在每幅图像上预留的定标点进行对位配准。重建时采用了两种方法 ,一是体绘制 (Volumerendering)重建 ;二是面绘制 (Surfacerendering)重建。结果 在SGI工作站和微机上分别实现了男、女数字化可视人体的整体和局部可视化。并且 ,通过革新三维重建和数据处理技术 ,实现了中国首套数字化人体数据的交互式三维可视化。结论 ①经过可视化研究检验 ,本研究组采集的首套中国男、女数字化可视人体数据集符合三维可视化的要求。②本研究建立起来的中国男、女数字化可视人体数据的交互式三维可视化平台 ,形成了数字人体解剖学和虚拟外科手术的雏形。③经过数据分割、分类。

基于虚拟现实的计算机辅助立体定向神经外科手术系统

介绍了一个计算机辅助立体定向神经外科手术系统 ,该系统基于实时可视化绘制、机器人和虚拟现实技术 ,辅助医生完成立体定向神经外科手术 .系统首先利用患者脑部的扫描数据重构并绘制出患者脑部的三维组织结构 ,为医生调整和确定手术规划提供参照 .系统采用了标记点的校准方法 ,在手术前和手术中分别进行脑部模型和患者的坐标校准 .通过机械臂的导航 ,使机械臂达到手术规划规定的位置和姿态 ,医生利用安装在机械臂上的手术器械完成立体定向神经外科手术 .通过虚拟现实设备 ,系统可以创造一个虚拟手术环境和虚拟病人 .在这个虚拟环境中 ,医生可以进行虚拟手术 。

基于虚拟现实技术的机器人外科手术模拟与培训系统研究

从中国神经外科手术的具体应用背景出发 ,结合我们研制的机器人辅助无框架立体定向手术系统 (CRAS BH3) ,研究一种基于虚拟现实技术的机器人外科手术模拟与培训系统结构 ,改进和提高三维模型人机交互的显示速度 ,将立体显示HMD设备与自制的人机交互装置相结合 ,建立一个面向临床实际应用的机器人辅助外科手术模拟与培训演示系统。

尺度不变V变换信号消噪

传统的小波变换方法用于信号的逼近、重构和消噪,通常会引起信号失真,例如在信号奇异点处的Gibbs现象,这是由于小波基函数的连续特性所引起的.该文提出一种新的尺度不变V变换(SIVT),可用于信号重构和消噪,并能有效消除信号逼近过程中的Gibbs现象.V系统是Haar小波基函数的扩展,并且是一种不变集上的多小波.信号消噪的困难点在于奇异点处的局部信号重构.该文通过对信号奇异点的分析,创新地提出采样信号局部尺度变换结合正交变换的方法(称为尺度不变V变换)进行信号消噪重构.实验结果表明该文方法消噪重构的信号比基于小波变换重构的信号有着更好的效果和更高的信噪比值.尺度不变V变换的理论表明了这种新的技术框架在某些信号重构问题上比小波变换方法更具优势.

耳三维重建及虚拟内窥镜

目的 建立人体耳部可视化数字模型 ,探索虚拟耳内窥镜在内耳解剖研究中的作用。方法 应用首例中国数字化可视人体数据集 ,在SGI工作站上对耳部重要结构进行计算机三维重建及立体显示 ,并模仿耳内窥镜对中耳、内耳等结构进行观察。结果 成功获得耳部可视化模型 ,应用虚拟内窥镜可清楚显示中耳及内耳结构三维形态。结论 虚拟耳内窥镜观察有助于分析阐明耳内部结构的三维空间毗邻关系 ,可为耳部疾病的影像诊断及耳神经外科手术提供形态学资料。

颞骨计算机三维重建

目的 对颞骨及相关结构进行计算机三维重建 ,为耳科手术及颅底外科手术入路提供解剖资料。方法 用生物塑化技术制作 1 .2mm厚的薄层断面标本 ,在SGI工作站上 ,对人体颞骨内颈内动脉、骨半规管、耳蜗、面神经及乙状窦、颈静脉球、颈内静脉等重要结构进行了三维重建。结果 重建结构能够以多结构多彩色实体模型方式显示 ,可以单独显示、任意搭配显示或总体显示 ,将颞骨透明可清晰显示各内部结构的空间关系 ,可在三维空间位置上绕任意轴旋转任意角度。所有结构在任意方向上的长度和角度 ,均可适时测量。结论 颞骨计算机重建图像可以单独显示或联合显示 ,可从多个外科手术角度进行观察 ,并能精确测量颞骨各结构的径线数据 ,为耳科及颅底外科手术提供了重要参考资料。

首例中国可视化人体心脏三维重建及临床意义

目的 对首例中国数字化可视人体的心脏进行三维重建 ,为心脏疾病的影像学诊断和外科手术提供三维解剖学依据。方法 将首例中国数字化可视人体心脏部分的薄层断面 (层厚 1.0mm )输入SGI工作站 ,经数据分割、对位重建、平滑处理和三维显示等步骤 ,完成对心脏结构的三维重建。结果 本研究完整地重建出了心脏结构 ,重建的结构能够以多结构、多彩色实体模型方式显示 ,可显示心脏内部各结构的空间位置和毗邻关系 ,可在三维空间位置上绕任意轴旋转任意角度。结论 重建出的三维图像清晰地显示了心脏内部和整体的结构 。

原位牙的连续横断层解剖与可视化研究

目的 提供原位牙的断层解剖研究方法和形态学资料 ,并进行三维可视化研究 ,建立原位牙的立体形态。方法 从首例中国可视人数据集中提取全牙的断层图像 ,观察牙的形态结构 ,利用MedView1.0软件进行三维重建 ,观察牙及其周围结构的关系。结果 牙齿完整 ,能清晰显示牙及其周围解剖结构的形态及毗邻关系 ;重建结构清晰 ,能清楚显示牙在牙槽内位置和方向。结论 冰冻铣切技术能完整保留牙齿各断面 ,可作为牙断层解剖的研究手段 ;

颈静脉孔区计算机三维重建

目的 探讨计算机三维重建技术在颈静脉孔区研究中的应用。 方法 用生物塑化技术制作 1 2mm厚的薄层断面标本 ,在SGI工作站上对颈静脉孔及相关结构进行三维重建。 结果 计算机三维重建图像可显示颈静脉孔区重要神经、血管 ,能够清楚显示颈内动脉、颈内静脉及舌咽、迷走、副神经束与颅底骨结构的三维解剖关系。重建结构能够以单独或联合方式显示 ,并可绕任意轴进行旋转 ,任意径线及角度均可适时测量。

女性盆底可视化研究

目的 :建立中国人体女性盆底部局部可视化数字模型。方法 :应用中国女性数字化可视人体数据集 ,采用体绘制及面绘制重建方法 ,分别在P4微机和SGI工作站上对盆底部结构进行计算机三维重建及立体显示。结果 :在P4微机上实现女性盆底部交互式三维可视化 ,在SGI工作站上重建了女性盆底部三维数字模型 ,三维重建图像能够清晰显示盆底部肌肉与骨性结构、膀胱、子宫及直肠等的三维解剖关系。结论 :中国女性数字化可视人体数据集能够提供完整精确的断面数据 ,女性盆底三维交互可视化及数字模型准确反映该区域复杂的解剖结构及其空间毗邻关系 。