基于拓扑结构不变性的3D并行细化算法及其应用

目的双距离场算法提取的骨架居中性不佳,并且算法复杂度高,实时性差。本文提出一种基于拓扑结构不变性的3D细化算法以提取肺气管的骨架。方法首先介绍了基于双距离场和拓扑结构不变性两种算法的基本原理,然后通过对欧拉特性不变性的证明,利用欧拉特性表查询来计算欧拉值,并计算26临域的连通度。利用欧拉特性值和连通度来保证拓扑结构,定义了一种拓扑结构不变的简单点,用并行的细化策略,快速获取单像素宽、连通的骨架中心线。结果将此算法应用于肺气管快速提取骨架中心线,利用已经分割出的高精度肺部气道树来提取骨架中心线。结论基于拓扑结构不变性的3D并行细化算法与基于距离场的骨架提取算法相比得到更光滑、居中性更好的骨架,并且鲁棒性好,对噪声不敏感。

虚拟内窥镜系统中的自动导航

目的研究基于PC机的虚拟内窥系统中的自动导航方法。方法首先设计了一种基于位编码和坐标变换的快速 3D细化算法来提高提取器官骨架的运算速度 ;然后采用 2次跟踪技术裁剪骨架分支得到所需的导航路径 ;最后提出一种 3遍 3次Bezier平滑导航路径算法和Bezier插值算法 ,使导航路径至少能达到C1 连续且较为平坦 ,并以平滑的导航路径上的点控制虚拟摄像机位置 ,以对应点处的切线 (一阶导数 )控制虚拟摄像机方向。结果对经过分割后获得的人体气管体数据进行自动导航实验 ,结果表明 ,在自动导航中虚拟摄像机能保持远离气管内壁 ,而且相邻帧之间过渡比较平滑 ,能产生效果很好的自动导航动画。结论方法实现简单 。

一种基于查找表的快速导航路径提取算法

虚拟内窥镜是医学图像可视化与虚拟现实相结合的产物。为了缩短诊断时间,虚拟内窥镜需要提供一种自动导航方式来加快器官的浏览,通过分析已有细化算法提出一种快速的导航路径提取方法。该方法首先利用一种快速模板测试方法来生成26-邻域编码的查找表,然后根据此查找表快速地查询边界体素的删除标志,从而将复杂耗时的模板测试过程转换成简单快速的查询。提取的骨架经裁剪、平滑后可以用于虚拟摄像机的自动飞行引导。实验结果表明,该算法提取效率高、速度快,基本上能满足虚拟内窥镜系统导航路径提取的要求。