基于輔助輪廓線的醫(yī)學圖像三維表面重建技術研究.pdf

1、醫(yī)學圖像的三維表面重建可為醫(yī)生提供逼真的三維表面效果圖，這些三維圖形對醫(yī)生分析病人的病情起到了很大的幫助作用。然而，由醫(yī)療設備得到的斷層圖像相鄰兩層間的距離要大于同一層圖像中相鄰像素間的距離，如果直接將這些斷層圖像數(shù)據(jù)用于三維顯示，將會在重建物體的邊界處出現(xiàn)明顯的臺階狀現(xiàn)象，斷層醫(yī)學圖像多輪廓線表面重建是解決這一問題的關鍵。通過模糊形態(tài)學邊緣檢測算法提取每層圖像的邊緣輪廓，然后利用輔助輪廓線將多輪廓線連接轉換為單輪廓線的連接，通過構造可

2、接受表面進行表面重建，最終得到重建的物體，并提高了三維表面重建算法的運行速度。 本文根據(jù)醫(yī)學圖像灰度模糊性和不均勻性的特點，圍繞醫(yī)學圖像三維表面重建的技術理論，重點對邊緣檢測和多輪廓線重建方法進行了探討。針對現(xiàn)有的邊緣檢測和三維表面重建算法存在的問題，分別提出了改進的邊緣檢測算法和輔助輪廓線表面重建算法。 首先，提出了一種改進的多尺度多方向結構元素的模糊形態(tài)學邊緣檢測算法?，F(xiàn)有的邊緣檢測算子普遍存在不能有效地解決定位邊緣

3、和抑制噪聲的問題，算法在構造多尺度多角度結構元素和模糊形態(tài)學運算方面進行改進，以圖像四叉樹分解技術和模糊形態(tài)學技術為基礎，根據(jù)圖像像素點方向的不同性，避免構造復雜的結構元素而增加算法的運算量。另外，考慮到醫(yī)學圖像模糊性和不均勻的特點，對圖像進行模糊形態(tài)學運算，使圖像的邊緣輪廓能夠清晰的顯示出來，并且較好地區(qū)分了邊緣和噪聲。理論分析和實驗驗證均表明上述方法是有效的，并取得了較理想的實驗結果。 其次，提出了一種改進的輔助輪廓線三維表

4、面重建算法。針對現(xiàn)有的三維表面重建算法普遍存在的計算量大，消耗時間長的現(xiàn)狀，算法在構造輔助輪廓線上進行改進，采用模糊形態(tài)學的邊緣檢測算法提取圖像的邊緣，結合輪廓線逼近的方法提取出每條輪廓線的特征點。在相鄰的兩個輪廓線之間構造輔助輪廓線，利用可接受表面實現(xiàn)特征點的三角化，在重建的過程中，考慮到輪廓出現(xiàn)的不光滑現(xiàn)象，對輪廓表面上的點進行最小二乘逼近法運算，進而實現(xiàn)斷層醫(yī)學圖像的三維表面重建。實驗證明，運用本算法在保證重建物體正確的同時，縮短

5、了體數(shù)據(jù)的構造時間，加快了算法的表面重建速度。 最后，本文用MATLAB編程實現(xiàn)了上述算法，通過實驗數(shù)據(jù)對上述算法進行了驗證，并與已有算法進行對比分析。實驗表明：本文設計的邊緣檢測算法較好地解決了抑制噪聲和定位邊緣點的矛盾，清晰地提取物體的邊緣輪廓信息。在運用模糊形態(tài)學邊緣檢測算法提取出輪廓的基礎上，本文提出的改進重建算法很好的顯示了重建物體的三維表面信息，并且運行時間也少于其它的算法，解決了已有算法存在的運行時間長、效率低的問