医学图像三维可视化技术是图像处理和分析的重要研究内容。可视化技术能够显示器官的三维形体,可辅助医生对病灶进行分析,提高医疗诊断的准确性和科学性,有利于制定最优的治疗方案及手术规划,对医学研究具有重要的意义。肝脏是人体中最大的腺体,也是最大的实质性器官,它的机构复杂,发病率高。其中,肝癌是疾病中最常见的疾病之一,人称“癌中之王”。为了解肝脏肿瘤的形状大小和模拟肝组织分布,需要病人个性化的肝脏三维模型。因此,肝脏三维可视化及建模研究可以辅助医生进行合理手术规划,为患者进行及时准确地手术治疗提供可靠的依据。三维可视化技术主要包括图像分割与三维重建两大内容。其中图像分割是进行图像三维重建的必要准备,图像分割效果的优劣直接影响三维重建在医学领域的应用。本文首先分析了常用的图像分割算法,比较了这些算法的优缺点。然后提出了一种半自动分割算法,此方法首先对图像进行分水岭预处理,然后基于经典的图切算法并对其加以改进,可以快速的分割出肝肿瘤及正常肝组织等多个目标物体。另外,为了解决交互式分割效率低的问题,本文还提出了一种全自动肝脏分割算法,此方法根据肝脏区域图像在CT成像中的灰度衰减属性,以及肝脏在腹部CT中拓扑结构等特点,将基于窗宽窗位的CT格式转换技术及区域增长、边缘检测等多种图像处理算法相结合,粗分割出肝脏组织。最后,该肝脏自动分割方法还采用了一种三维修复的技术,对粗分割后的二维肝脏序列进行精化。三维重建方面,本文以其体绘制的经典算法——光线投射算法为重点,详细阐述了算法的原理以及具体应用情况,并且根据可编程图形硬件GPU的并行编程原理以及现有的算法,给出了基于CUDA模式下的GPU体绘制算法的具体实现。通过对三维数据可视化理论、医学图像三维重建技术及实现方法的分析和研究,本文运用文中介绍的图像分割和三维重建算法设计了一套实用的基于腹部切片数据的肝脏三维可视化软件。实验结果表明,该软件较完整地实现了基于腹部切片图像序列的肝脏分割及三维重建,重建结果的三维效果较明显,交互操作性强,达到了利用腹部切片实现肝脏三维可视化,辅助进行手术规划的目的。