一种新型的三维ECT传感器及三维图像重建方法

针对二维电容层析成像系统轴向分辨率低,对介电常数在轴向有显著变化介质的分布不适应,在分析电容层析成像基本原理的基础上,提出了一种新型的三维电容层析成像传感器结构。三维电容层析成像传感器检测电极分为3层布置在绝缘管道外壁,在测量时根据需求,采用双电极激励检测模式对同层或不同层之间极板阵列组合进行检测,以获得传感器内部介质的三维数据。实验结果表明,介质轴向分布图像更加客观和真实,与传统的单电极激励模式相比较,检测电容值得到提高,测量区灵敏度均衡性得到改善,图像重建精度得到提高。

一种基于PC的快速三维图像重建方法

主要从传统FDK算法的改进和数据并行计算两方面来研究快速三维图像重建算法,提出了一种Z线优先重建法,能够有效地组织和划分重建数据,从而使得对重建数据的内存访问非常连续,便于采用单指令多数据(Single Instruction Multiple Data, SIMD)技术进行数据并行处理。最后基于Intel Pentium 4 CPU的PC平台,利用SSE/SSE2技术开发了三维图像快速重建引擎。实验结果表明本文提出的方法非常有效,与原始重建算法相比,在保证图像质量不受损失的前提下取得了20倍以上的重建加速比。

一种基于可编程图形硬件的快速三维图像重建算法

针对三维CT图像重建时间过长这一瓶颈问题,给出了FDK算法的几何描述,并据此导出了利用可编程图形硬件加速三维图像重建的方法,最后利用图形处理器的可编程、高精度以及并行计算等特性实现了该方法。实验结果表明,该三维图像重建方法非常有效,与原始算法相比取得了8倍左右的重建加速比。

电容层析成像系统三维图像重建及其在两相流体积测量中的应用研究

探讨了电容层析成像系统中利用二维断层图像进行三维表面重建 ,并由三维图像求取两相流中离散相体积和观察其空间位置的方法。首先对二维断层图像序列进行轮廓抽取和细线化 ,然后进行轮廓匹配和轮廓插值并进行表面重建 ;最后利用三维图像求取两相流中离散相体积。初步的仿真结果表明 ,使用的三维重建算法简单 ,重建精度高 ,成像速率快 ,可以方便地观察离散相空间位置和计算出离散相体积。

电容层析成像系统三维图像重建的研究

探讨了电容层析成像(ECT)系统中利用二维断层图像进行三维表面重建并由三维图像求取两相流中离散相体积和观察其空间位置的方法。首先对二维断层图像序列进行轮廓抽取和细线化,然后进行轮廓匹配和轮廓插值并进行表面重建。初步的仿真结果表明,使用的三维重建算法简单、重建精度高、成像速率快。

三维图像重建的免配准图像输入

穴位解剖的计算机三维图像重建是建立在二维图像叠加的基础上的,因此二维图像的质量好坏直接关系到三维图像重建的结果.二维图像的质量包括以下两个方面:图像清晰度和图像几何位置.二维图像清晰度对三维图像重建后图像质量的影响主要体现在图像的清晰度上,而二维图像的几何位置对三维图像重建的影响则要体现在多方面上.如果我们把三维图像定义在(x,y,z)的三维空间,而二维图像则定义在(x,y)的二维空间,那么由二维图像重建为三维图像就需要建立空间坐标z的数据.为了使三维图像z方向的数据能准确地通过相邻二维图像之间的关系而获得,就必须使各层二维图像都能在几何上有统一的标准.这些标准包括:(1)要有标准的x,y方向归一化尺寸;(2)要有统一的几何中心;(3)

多层螺旋CT颅骨三维图像重建在颅骨骨折中的应用研究

目的分析和对比多层螺旋CT（Multi-slice Spiral Computed Tomography，MSCT）与多层螺旋cT颅骨三维图像重建（Three dimensional reconstruction）在颅骨骨折中的影像表现，探讨多层螺旋CT颅骨三维图像重建在颅骨骨折中的临床应用价值。方法收集2009年12月～2012年10月我院收治的300例急性颅脑外伤（traumatic brain injury TBI）检查资料，均于伤后6h内行多层螺旋CT及颅骨三维图像重建检查，检出颅骨骨折病例82例，将数据运用统计学方法分析，比较两种检查方法的差异。结果多层螺旋CT颅骨三维图像重建在颅顶骨折（P=0．026）、颅底骨折（P=0．004）的检出率高于常规多层螺旋CT，具有统计学差异（P〈0．05），并且有较高的特异性及敏感性。结论螺旋CT颅骨三维图像重建在颅骨骨折的诊断中优于MSCT，具有可靠的临床价值。

老年与青年股骨头内松质骨结构三维图像重建及力学性能测试研究

目的 研究老年与青年股骨头松质骨的三维立体结构及力学性能。方法 取股骨头标本 38只 ,分成老年组 2 0例 ,年龄在 6 5～ 78岁之间 ;青年组 18例 ,年龄在 18～ 2 9岁之间。在股骨头致密区 (负重区 )和稀疏区 (非负重区 )各截取软骨下 3mm处 7mm× 7mm× 5mm松质骨各一块作松质骨结构的计算机三维图像重建研究。在股骨头致密区 (负重区 )用环钻纵向钻取软骨下 3mm处直径 8mm、高 10mm的松质骨柱 ,用以松质骨力学性能测试。结果 重建后的三维立体图像老年组较青年组明显稀疏 ;青年组松质骨试件的弹性模量、能量吸收、屈服强度、极限强度和极限应变等六项指标均明显高于老年组 (P <0 0 1～ 0 0 0 1)。两组干重骨量有显著性差异 (P <0 0 5 ) ,表观密度也有显著性差异 (P <0 0 5 )。结论 老年人松质骨的结构质量和骨量均比青年人低 ,其股骨头松质骨力学强度明显下降 。

电容层析成像三维图像重建研究

进行了电容层析成像(ECT)三维图像重建的仿真研究。首先利用COMSOL软件对ECT传感器进行三维建模,基于其高精度的有限元求解,计算ECT的灵敏度矩阵;其次,基于Matlab软件实现了基于线性反投影(LBP)及Landweber迭代算法的ECT图像重建,并利用图像显示程序获得了三维重建图像;最后,对球体及圆柱体模型进行了三维ECT图像重建,获得了较好的重建结果。

基于空间曲线逼近算法的三维图像重建

针对利用双目立体视觉实现二维照片三维图像重建方法中速度慢、精度低的缺点,提出了一种基于空间曲线逼近算法的三维图像重建技术,该方法通过引入曲线小区域匹配约束思想有效解决了特征缺失和速度过慢的缺陷,运用小区域的有效曲线匹配取代传统的直线匹配算法,试验结果表明,采用空间曲线逼近算法的三维图像重建技术实现的单张照片三维人脸重建,重建的三维人脸更加逼真,并且模型重建的效率和精度也得到了明显提高,重建的时间也大大减少。

基于改进ALEXNET卷积神经网络的电容层析成像三维图像重建

针对卷积神经网络三维图像重建算法的样本训练速度慢和成像精度低的问题,提出一种根据不同流型的AlexNet神经网络数据训练方法。首先通过SVM算法将输入的电容样本数据按照流型分类,然后采用单一流型样本数据训练相应的AlexNet卷积神经网络,使得某一流型的神经网络的输入样本数据类型简单、样本数量少和神经网络规模小。同时采用具有冲量和自适应学习速率的Adam算法,减少了训练时的误差振荡,加速神经网络的收敛。通过对比改进的AlexNet卷积神经网络算法和LBP算法的成像结果,表明优化后的AlexNet在成像精度和速度上有显著提升。

三维图像重建技术在髁部严重畸形膝关节置换术中的应用

目的探讨三维图像重建技术在髁部严重畸形膝关节行置换术时的应用。方法术前对8例股骨髁严重畸形患者行膝关节三维图像重建，借助三维图像确定术中股骨假体外旋放置的角度，并以此角度行股骨髁外旋截骨，术后对患者进行随访。结果所有患者术前膝关节HSS评分平均为（39．1±6．9）分，术后膝关节HSS评分平均为（80．8±15．4）分，治疗前后有显著统计学差异（P〈0．01）；术前关节活动度为41．9°±10．8°，术后关节活动度为109．6°±21．5°，治疗前后比较差异有显著性（P〈0．01）。结论在髁部严重畸形膝关节行置换术时，术前行三维图像重建可为术中准确外旋放置股骨假体提供有效的帮助。

基于视觉传达技术的三维图像重建系统研究

三维图像重建是当前图像处理领域的研究热点,为了解决传统重建系统存在重建效率、精度均低的问题,以提高三维图像重建效果为目标,设计了基于视觉传达技术的三维图像重建系统。首先分析了三维图像重建的系统功能框架,然后对系统的主要子模块:图像解析模块、图像预处理模块、三维可视化模块进行了详细设计,最后在相同环境与传统三维图像重建系统进行了仿真对比实验。实验结果表明,基于视觉传达技术的三维图像重建精度高,而且提高了三维图像重建效率,三维图像重建整体效果要明显优于传统三维图像重建系统,具有更高的实际应用价值。

三维图像重建中差异信息融合算法研究

针对三维图像重建中的差异信息融合算法识别率较低,稳定性差,无法有效处理不确定因素等弊端,提出一种新的三维图像重建差异信息融合算法,分析了二维图像和三维图像的一阶与二阶统计,对自相关函数进行归一化处理,将二维图像的自相关函数变成三维自相关函数,利用傅里叶变换求出三维图像的功率谱,通过调整合理的辐角塑造该三维图像的傅里叶转换。对三维图像重建过程中的特征向量进行划分,保证三维图像重建过程中全部信息的完整性。依据特征向量与信息之间的经验知识对学习样本进行建立,给出某一时间段内三维图像重建中某个神经网络对应的差异信息融合公式,对多个神经网络的差异信息融合结果进行融合,实现三维图像重建中差异信息的融合。仿真实验结果表明,所提算法具有很高的有效性。

螺旋CT三维图像重建在诊断软组织肿瘤中的应用研究

目的:探讨螺旋CT三维图像重建对诊断软组织肿瘤的临床价值。方法:收治软组织肿瘤患者30例,采用MRI检查10例,行螺旋CT血管造影并进行三维图像重建(MM3DR)检查20例。结果:20例患者行螺旋CT血管造影及MM3DR检查,共确诊16例,诊断符合率80.0%,10例患者行MRI检查,共确诊7例,诊断符合率70.0%,两组比较差异有统计学意义(P<0.05);在病灶轮廓和血管状况图像方面,螺旋CT血管造影及MM3DR检查明显优于MRI组,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结论:螺旋CT三维图像重建在诊断软组织肿瘤时病灶血管、病灶周围比较清晰,易于诊断,优于MRI检查。

基于K-SVD字典学习的电容层析成像三维图像重建算法

电容层析成像(ECT,electrical capacitance tomography)是两相流参数测量的有效方法之一,电容层析成像三维图像重建是基于多层电极结构的传感器系统,通过测量同层及异层极板之间的电容值,建立新的冗余灵敏度矩阵来映射介电常数分布和传感器读数之间的关系。作为高度非线性的简单线性化问题,存在被成像的物体的位置和尺寸不匹配。为了克服这些问题,采用贪婪稀疏化的方法对三维图像进行重建,利用K-SVD字典学习方法和非线性仿真构造冗余灵敏度矩阵,通过对冗余灵敏度矩阵真实数据的训练,能够更好地捕获被测物体的典型结构。通过仿真实验比较,所提出的方法也可以改善重建的图像质量。

三维旋转数位减影血管造影和三维图像重建技术在内脏动脉瘤介入治疗中的应用

目的:评价三维旋转数位减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)和三维图像重建技术在内脏动脉瘤介入治疗中的应用价值。方法:选择2007年1月—2015年8月在复旦大学附属中山医院介入治疗科于介入栓塞治疗前行三维旋转DSA和三维图像重建的内脏动脉瘤患者25例,应用Siemens Artis DTA或Philips Allura F20 DSA机行靶血管的三维旋转DSA并进行三维图像重建,与常规二维DSA进行对比。结果:25例患者中肝动脉瘤8例,脾动脉瘤10例,胃十二指肠动脉瘤3例,肾动脉瘤3例,胰十二指肠下动脉瘤1例。所有患者三维旋转DSA均获得成功,技术成功率100%。三维旋转DSA和三维重建图像均能清楚显示动脉瘤的载瘤动脉直径、瘤颈和瘤腔等解剖学信息。25例患者共发现30个动脉瘤。常规二维DSA仅明确诊断了30个动脉瘤中的27个,而且15个动脉瘤瘤颈由于动脉瘤瘤腔较大重迭或靶血管扭曲未能清楚显示。结论:与常规二维DSA相比,三维旋转DSA和三维图像重建能更精确地显示内脏动脉瘤的解剖信息,特别是对瘤颈的显示,从而可为介入诊断及治疗提供更精确的图像。

三维图像重建中基于GPU的轮廓插值加速方法

目的:针对传统的的轮廓插值算法在CPU上计算效率低的缺点,将基于距离图像的轮廓插值算法做基于GPU的并行计算加速。方法:基于形状的插值算法主要过程有:(1)轮廓平移使上下两层原始轮廓图像的形心对齐;(2)对原始轮廓图像建立一个对应的标记图像;(3)对原始轮廓图像进行距离变换,得到有不同符号标记的距离图像;(4)对距离图像进行线性插值;(5)从得到的插值距离图像中提取出插值层轮廓;(6)将插值层轮廓回移。将轮廓插值算法中的距离变换过程进行GPU并行化,使距离图像像素标识与GPU线程标识一一对应。GPU的每个线程分别计算距离图像中的一个像素:从显存中读取标记与轮廓坐标,计算出最小欧氏距离,并将有标记的距离结果保存在显存中,作为距离图像的一个像素。结果:测试表明,该方法在测验平台上加速最高达到600倍。结论:该方法加速效果明显,满足实际应用中的实时交互要求。

三维图像重建与立体定向放射外科系统

立体定向放射外科系统提供了一种非侵入性的治疗方法,能以非手术方法治疗脑肿瘤和静脉畸形。现在已扩展到可治疗颈、脊柱和身体其他部分的肿瘤。它是利用CT(或MRI、血管图)的图像数据在计算机上通过病灶解剖结构的三维图像重建,设计出精确的照射方案,然后控制直线加速器照射病灶,使病灶被摧毁的。它无手术创伤,不需要全身麻醉。所照射的病灶目标小可到直径4mm(如听神经瘤,成视网膜细胞瘤,脑膜瘤等),大可到50mm。