文档介绍：华中科技大学
硕士学位论文
基于医学图像序列匹配的分割及三维建模研究
姓名:陈勇飞
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:马光志
2011-01-17
华中科技大学硕士学位论文
摘要
图像三维建模是图像处理的一个研究热点。医学图像三维建模在诊断医学、放
射治疗、手术规划、美容整形以及解剖教学等方面都有十分重要的应用。在基于二
维医学图像序列的三维建模中,算法效率是阻碍三维建模技术在临床应用推广的首
要难题。
分析了三维建模技术的研究现状,研究了几种三维建模的绘制算法,探讨了体
绘制算法的光线投射原理。针对三维建模算法存在的效率问题,研究了三维建模加
速技术,从建模的若干关键步骤提出了加速策略。提出了通过图像存储映射、重采
样优化以及序列匹配进行加速的基本策略,并试图通过图像分割限定三维建模区域
来减少数据处理量。
在三维建模系统的总体框架中,通过引入多进程内存映射文件的方式,加快了
图像存储速度,并简化了医学图像数据的访问过程;针对三维模型内部需要以任意
视角观察的问题,提出了多平面切割的模拟平面算法;采用基于相似度的序列图像
匹配技术,解决了大量医学图像序列分割效率的问题。
为了加速单张图像的分割,采用了区域生长分割算法;结合形态学方法和一种 8
邻域内轮廓跟踪算法,修补了区域生长算法分割质量不高的问题;此外,设计了二
次图像分割方案,用于平衡分割质量和分割效率之间的矛盾,以保证三维图像建模
后的效果。
基于上述方案,设计了一个无需人工参与的图像序列自动分割算法,并以此为
基础实现了医学图像序列的三维分割和重建系统。实验证明,上述方案较好地解决
了三维建模系统的效率和实用性问题。

关键字: 三维建模,区域生长算法,系统加速,匹配验证,二次分割
I
华中科技大学硕士学位论文
Abstract
3D image modeling is a hot research field puter graphics. 3D modeling of
medical image plays an important role in medical diagnosing, radiotherapy, surgical
planning, cosmetic surgery, and anatomy teaching. In the 3D medical image modeling,
algorithm efficiency is a major barrier for its clinical applications.
The current state of 3D image modeling research is analysed, several rendering
algorithms are studied, and the ray cast principle of volume rendering is discussed. To
e the deficiency of current rendering algorithms, some 3D modeling accelerating
strategies are put forward to embed in certain key image processing routines. As the basic
strategies for acceleration, the image storage mapping, the re-sampling optimization, and
the sequence matching are utilized. Besides, the image segmentation is performed in order
to reduce the data scale of 3D building.
In the 3D modeling framework, a multi-process memory mapped file scheme is
applied to accelerate image read and or write, and at the same time the medical image
access is simplified. To e the difficulty of inside watching on any visual angle, a
simulated-plane segmentation algori