医学图像的三维重建技术应用

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随着计算机断层扫描技术、核磁共振成像等技术在临床领域的成功应用,现代医学水平显著提升。但是二维图像只能显示切面内像素之间的关系,因此将二维断层医学图像序列通过三维重建算法形成具有真实感的立体效果图像的技术应运而生。但这类技术仍无法摆脱二维计算机屏幕的束缚,医务工作者对病灶部位观察的直观性与立体性依旧有所欠缺,因此将医学图像的三维重建技术与虚拟现实技术相结合具有巨大的科学研究价值和广泛的应用前景。本文对医学图像的三维重建技术进行了研究,首先运用三维重建技术对医学图像进行三维重建,然后利用虚拟现实技术对重建后的医学模型在VR场景中通过人机交互界面、数据手套和VR设备进行全面且多角度沉浸式的显示观察。有助于医师更加客观、精准地开展病体观察和病症研究,从而增强医学判断与数据分析的精确度与可信度。本文研究的成果如下:首先,在算法层面,本文针对面绘制中的移动立方体算法存在二义性的问题,运用区域中心点判定法进行优化,成功减少模型表面缺失的同时又提高了重建的效率。并针对体绘制中的光线投影算法存在实时性差、重建效率低的缺点,提出了用线性变距采样法代替原算法中的等间距采样法,在保证了高质量模型重建效果的同时减少了算法中的计算量。其次,在应用层面,系统运用Qt开发工具编写UI界面作为人机交互窗口,实现了通过ITK读入医学图像并解析数据,对患者的病理文件和基本信息进行显示的功能,基于VTK对二维切片序列进行可视化操作、图像预处理和三维重建处理的功能。最后系统将三维重建后的医学模型导入到Unity3D平台中,通过编写C#脚本实现了在VR中对医学模型的观察等相关操作,完成整个应用系统的设计与实现。
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