基于VKH的三维人体肾脏自动建模与系统仿真研究

曹艳娟

中国海洋大学

摘要：

近几十年来,以计算机断层扫描技术(CT)、核磁共振成像(MRI)、超声(US)、磁共振血管造影术(MRA)、人体切片技术等为代表的医学成像技术已经广泛应用于医疗中,“三维可视化人体”的研究已经被越来越多的国家列入研究重点。本文在相关研究的基础上,基于VKH数据集图像,通过数据的预处理,面绘制和体绘制的实现、计算机图形学交互技术和可视化方法,搭建了一个完整的肾脏的建模与仿真系统。具体包括以下内容:
1.针对VKH数据集的序列切片图像的预处理,本文研究并实现了相关的绘分割方法,包括基于像素的图像分割、基于图论的图像分割;另外针对肾脏的生理特点,实现了原始图像中多个区域的同时分割。另外,还研究了序列图像配准方法。
2.针对序列图像的三维重建技术,基于VTK进行了实时的面绘制和体绘制。该过程基于VTK的渲染管线,支持多种格式的序列图像的三维重建。而且,为了方便后续的分析处理过程,本文将三维重建得到的面模型、体模型及其纹理以文件的形式存储起来,使得分析工作从繁杂的重建过程中解脱出来。支持多种格式之间的相互转换,最大限度的支持3D文件的编辑操作。
3.实现了模型的交互式操作。该系统利用分层设计和模块化的思想,同时提供包括裁切和测量、组织划分等功能在内的多种交互操作。模型文件的读取和渲染、交互操作能够在普通的PC机上进行实时交互显示。
本文所涉及到的关键技术和算法均己集成到实验室自主研发的VRKidney平台中,相关的实验结果和应用案例验证了该方法的正确性与可靠性。

关键词：虚拟现实;可视化人体;肾脏重建;三维交互;图像预处理;体绘制

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：地图学与地理信息系统

导师姓名：陈戈

学位年度：2011

语种：中文

分类号：TP391.9;R334.1

页数：58

在线出版日期：2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）