冠心病是目前危害人类健康的首要疾病之一。冠脉造影图像是临床诊治冠心病的主要依据之一,被称为诊断冠心病的“金标准”。血管的三维重构技术不仅能为医生提供形象、直观的三维血管形状图像,而且可以辅助测量血管的有关参数(如直径大小、血管长度和截面积等),从而有助于冠心病的诊断和治疗。因此基于单面冠脉造影图像重建冠状动脉的三维骨架具有很好的临床意义和很高的应用价值,目前已成为国内外研究的热点。本文采用数字图像分析的方法,从两幅不同角度的单面冠脉造影图像中提取冠状动脉树的三维信息,重建冠状动脉树的三维骨架,辅助冠心病的诊治。本文的研究内容主要包括:阐述冠脉造影系统的成像原理,研究冠心病严重程度的评价标准,并说明二维定量分析的局限性和三维定量分析的意义。根据透视投影原理建立冠脉造影系统的投影模型,推导两幅不同角度的造影图像之间的几何变换关系,建立重建三维冠状动脉树的理论模型。推导空间点的三维重建方法,并对其重建误差进行了分析。研究骨架树特征点的自动识别方法,分割二维骨架树,采用“有向二叉树”描述冠状动脉树的拓扑结构。综合利用拓扑约束和外极线约束匹配二维骨架树的分支点和端点,从而实现两幅造影图像上血管段的匹配。通过优化几何变换矩阵,提高匹配精度,并对血管段的象素点进行匹配、插值等处理,最后成功地实现了冠脉树三维骨架的重建。运用面向对象思想创建可重用图形类 COpenGL,显示冠状动脉树三维骨架。分别利用冠状动脉树模型和临床单面冠脉造影图像进行三维骨架的重建实验,对重建结果的二维投影误差进行统计,并分析了三维重建的误差源。