医学体数据三维可视化技术

医学体数据的可视化是科学计算可视化的重要研究领域,其处理过程包括体数据的获取、模型的建立、数据的映射、绘制等操作。论文对医学体数据可视化的相关技术进行了综述,讨论了医学体数据的结构模型和表示方法,全面地分析了医学体数据可视化中各种算法和技术的特点,及相关的加速技术,探讨了目前医学体数据可视化存在的问题及发展趋势。

医学体数据中四面体化方法的研究进展

四面体化方法一直是网格生成研究的热点,然而将其应用于医学体数据的器官几何建模仍存在诸多难点。根据医学体数据的结构特点,首先阐述了Marching cubes重构器官表面的原理和研究新进展,然后以有限元方法为应用背景,按照体数据的两种处理方式,从基于表面建模和基于体素建模两方面进行讨论,分别研究与比较三种四面体化方法在不同输入情况下构建器官几何模型的特点和适用范围,通过改进与实现几个不同种类的算法,分析各自的优缺点以及仍然存在的问题,探讨相应的改进措施。其中重点归纳了基于Delaunay准则的不同算法构建器官四面体网格模型的新思路以及在保持边界和Sliver去除方面的改进措施。最后探讨了四面体化方法在该类几何建模中的研究热点和研究方向。

医学体数据可视化的研究和实现

医学体数据可视化在临床上已成为辅助诊断和辅助治疗的重要手段,其技术也成为近年来研究和应用的热点。本文讨论了体数据可视化中的体绘制算法(volumerendering)中最常用的光线投射法,并利用VisualizationToolKit (VTK)———一个包含了多种体绘制技术的基于面向对象方法设计的、功能强大的可视化类库,来实现断层医学图像的三维重建,并比较了这几种体绘制技术的各自特点。重建效果表明基于VTK的体绘制技术具有应用灵活、重建效果逼真、重建速度较快等优点。

Ray Casting的医学体数据场绘制算法

为了在普通微机上实现对医学体数据场的实时清晰绘制,给出了一种多种因素融合的光学属性赋值方法,进而提出一种新的医学体绘制算法。将医学体数据场进行分类,对于前景体素集采用LOD(Layer of Detail)技术进行重采样;然后用定义的光学属性赋值方法对采样点赋值,从而将物体距离视点的距离与物体距离光源的距离有效地结合起来。最后,采用基于空间跳跃的加速技术显示背景体素。实验结果表明:对于512×512×482×2 Byte大小的体数据在减少至原来大小2/3的情况下,在普通微机上能够达到2.5 frame/s的清晰绘制。本算法能够实现一般大小体数据场的实时绘制,而且组织器官显示清晰,符合人的视觉特征。

医学体数据中基于局部特征尺寸的Delaunay四面体化算法

为了从医学体数据构建面向虚拟手术仿真系统的器官实体模型,提出一种基于局部特征尺寸的Delau-nay四面体化算法。首先采用Marching Cubes算法和外存模型简化技术从体数据中得到器官等值面简化模型,提出重心射线法去除内部冗余网格,获得器官多面体表面;然后基于局部特征尺寸构建表面顶点保护球,结合Delaunay细分算法生成边界一致的初始四面体网格;最后提出基于随机扰动的空间分解法快速生成内部节点,并逐点插入到四面体网格中优化单元质量。该算法克服了Delaunay细分算法无法处理锐角输入的缺点,并从理论上证明其收敛性。实验结果表明,与Delaunay增量算法相比,该算法显著提高了边界保持能力且实现较为简单,生成的器官模型已应用于虚拟手术仿真系统。

基于Web的医学体数据可视化系统

基于客户端的医学图像三维可视化系统仅能运行于指定的单一平台,限制了医学图像可视化系统的推广,提高了系统的使用门槛。本文基于WebGL技术,实现了一个无插件的医学图像可视化系统。体数据渲染常用的一种方法为光线投射算法,传统的光线投射算法需要进行大量的插值运算,三维重建速度较慢。本文通过对传统的光线投射算法进行改进,从选取采样点、插值运算、提前光线截止等方面进行改进,从而提高了三维重建的速度,基本满足实时交互的需要。

医学体数据三维可视化改进算法综述

医学体数据三维可视化技术有着广泛的应用前景。近年来为加快绘制速度、提高成像质量和节省存储空间提出了许多改进算法。本文总结了这些算法,为进一步研究奠定了基础。

基于虚拟现实建模语言的医学体数据三维重建研究

为了临床医学的实际应用,本文尝试运用VRML进行医学体数据的三维可视化工作。基于WEB和网络化是今后数字化医学图像处理的一个发展趋势,而VRML正是基于WEB的虚拟现实建模语言。本文运用VRML进行建模,得到人体头部的三维模型,并对建立的三维模型进行编程实现动态切割等,还利用JavaScript语言实现了三维模型与二维断层图像同时显示的功能,这满足了临床医生在实际应用中的需要。

医学体数据三维重建体绘制技术研究

在分析医学体数据三维重建基本过程的基础上,介绍了光线投射法、足迹法、错切-变形法和基于小波变换的体绘制等典型算法,讨论了各类算法的优缺点以及改进方向,并展望了医学体数据体绘制技术的未来研究方向。

医学体绘制的一种快速光线投射算法(英文)

针对医学体数据场的直接体绘制(DVR)的加速算法进行了讨论。基于体绘制的多种加速技术,利用格雷厄姆求凸壳算法和与平面簇求交算法对体数据场和投射光线进行裁剪,结合多边形的扫描线转换和投射光线的离散化、体素化,改进了光线投射算法。

基于VTK的医学三维可视化分析系统

计算机断层扫描、核磁共振等生成的二维DICOM数据已被广泛应用在现代临床医疗诊断中,但其直观性差,使诊断的效率低下,并且对医生的经验要求高。对此,针对医学体数据场,以可视化类库VTK为基础,在Windows平台上以Visual C++为开发工具,研究实现了一个医学三维可视化分析系统。主要讨论了采用外接球面法改善光线投射算法绘制速度的改进的体数据绘制方法,以及任意方向虚拟切片的提取和虚拟切片内插值问题。系统可以对重建出的三维可视化几何模型进行多种操作和任意方向的切片提取,对诊断具有参考价值,提高了诊疗方法的直观性、准确性和科学性。

医学仿真中一种高效的生物组织几何建模方法

在生物医学仿真系统的应用背景下,以医学体数据为数据来源,提出一种高效的生物组织几何建模方法。该方法包括等值面提取、等值面预处理、Delaunay表面重建和四面体填充四个部分。引入基于二义性检测索引表的Marching cubes算法,保证生成等值面拓扑的正确性;提出三角形顶点射线法去除等值面简化后内部遗留的冗余网格;引入顶点控制球策略,克服限定Delaunay细分算法无法收敛的缺陷,有效生成Delaunay表面模型;提出自适应的内部节点添加技术进行Delaunay四面体填充。实验表明,提出的方法在有效保证网格拓扑的基础上,可根据需求生成满足Delaunay准则的目标组织几何模型。生成的模型已应用于生物医学仿真系统。

三维医学可视化系统的设计与实现

介绍自制的三维医学可视化系统，包括医学图像数据库、人脑医学解剖教学系统和医学体数据三维重构等。它可用于医学影像数据库、手术计划系统、远程会诊系统和计算机医学辅助教学系统的开发平台，为医学图像可视化提供有力的工具。

离散傅里叶变换在医学图像中的应用

本文首先对傅里叶变换的产生和作用等进行了介绍,着重强调了傅里叶变换在图像中的物理意义。接着对离散傅里叶变换的一维,二维和三维的变换和逆变换公式进行了详细介绍。然后通过Matlab软件进行编程,分别对二维医学图像和三维医学体数据进行了离散傅里叶变换。仿真结果表明,医学图像平缓区域的变化由低频系数表示,医学图像的突变部分由高频系数表示。

离散小波变换在医学图像中的应用

本文以三维医学体数据作为研究对象,充分利用离散小波变换,对其进行多分辨率分解,把三维医学体数据分解成三个不同方向上的子医学体数据。实验结果表明,三维医学体数据经过离散小波变换后被分割成八个子频带,其主要能量和特征集中在低频子带系数中,可以用来提取特征向量构造零水印。

三维医学可视化系统(三维CT)

一、项目内容本系统是一个专用于对CT和核磁共振MRI数据加工的医学图象处理系统,可以CT或MRI(核磁共振)等医学成象数据完成格式转换、数字图象建库、二维显示和系列处理。并可对医学体数据进行三维重构,同时从三个方向对其做切片观察、图象精细处理、彩色分类显示;本系统可用于CT、磁共振机的配套设备,成为其分析和辅助治疗的仪器。

光线投射的快速算法研究

针对医学体数据场的直接体绘制(DVR)的加速算法进行了讨论。基于体绘制的多种加速技术,利用格雷厄姆求凸壳算法和与平面簇求交算法对体数据场和投射光线进行裁剪,结合多边形的扫描线转换和投射光线的离散化、体素化,改进了光线投射算法。

一种新的基于Legendre混沌神经网络的数字水印算法

为了保护医学图像信息,提出一种新的基于Legendre混沌神经网络的医学体数据数字水印算法,将Legendre混沌神经网络、三维离散傅里叶变换和零水印有机地结合在一起.一方面,使用一种新型的Legendre混沌神经网络产生具有伪随机性的混沌序列进行置乱原始水印图像;另一方面,在医学体数据的三维离散傅里叶变换域上构造零水印,以提高数字水印的抗攻击能力.仿真结果表明,该数字水印算法不仅具有很好的鲁棒性,而且具有很好的安全性和保密性.

基于CUDA架构的改进Marching Cubes算法

Marching Cubes是医学体数据可视化的经典算法,但生产的网格质量差、算法执行速度慢成为阻碍其用于数值分析的两个主要缺点。文中提出一种基于硬件加速的Marching Cubes改进算法。该算法采用统一设备架构(CUDA)充分发挥Marching Cubes算法分而治之的优点,利用CUDA的可编程性并行分类体数据,加快了活跃体素和活跃边的提取;同时,该改进算法将得到的活跃边按照中点投影方式进行偏移,从而达到了改善网格质量的目的。最后通过实验表明,该算法可以保证在阈值未知的情况下,进行交互式的高质量网格建模。