• 主题
高级搜索  >
历史搜索 清空历史
首页> 中文学位 >三维医学数据体绘制的传输函数设计方法研究
【6h】

三维医学数据体绘制的传输函数设计方法研究

代理获取
页面导航
  • 摘要
  • 著录项
  • 相似文献
  • 相关主题

摘要

随着现代医学影像学和计算机技术的高速发展，三维医学数据可视化在医学影像的诊断与治疗以及生物医学研究中起到越来越关键的作用。其主要作用是帮助临床医生或研究人员直观的看到并了解生物体内部的情况，尤其是他们感兴趣的组织或结构的相互连接关系和几何形状大小。相比于传统的二维切片显示，三维医学数据的可视化为用户提供了更加逼真的显示手段和定量的分析工具，便于用户从多角度、多层次的观察分析医学影像，在辅助诊断、引导治疗等方面都有着广泛的应用。
　　三维医学数据可视化常用的一种方法是直接体绘制，传输函数是直接体绘制中最重要的步骤之一，它把三维医学影像数据中每个体素的数值特征映射成为光学特征，如颜色和不透明度，实现具有真实感的三维图像绘制。传输函数设计的好坏决定了可视化的质量的高低。
　　本文的主旨在于研究高效的传输函数设计方法和体绘制交互方法，其目的都是避免复杂的交互式传输函数设计，提升医学体绘制的效率。经典的基于边界的传输函数设计，如f-|▽f|二维统计直方图和LH二维统计直方图，能够快速的聚类和提取不同的边界。然而，这两种方法在噪声干扰下，直方图中边界的聚类变得模糊，这导致边界提取不完整和用户交互复杂。由于各个角度体数据的投影不同，需要调节传输函数来使得感兴趣的组织或结构得到突出显示。然而，体绘制参数的调节对于没有先验知识的普通用户来说，是一个反复尝试而且耗时的过程。针对上述问题，本文从基于边界的传输函数设计和体绘制参数的调节两个方面，对上述算法进行改进，提升了边界提取的可靠性和用户交互的高效性。
　　1、针对CT图像，本文提出了一种基于动态的统计直方图的传输函数设计方法。一方面，我们建立了一个通用的受噪声干扰的边界模型;另一方面，在此基础之上，提出了一个新的基于边界中值(M)、边界高度(△h)和梯度(|▽f|)的多维传输函数设计方法。和传统的统计直方图呈现所有的边界信息不同，提出的动态直方图方法每次只显示一种边界。另外，还提出了一个简单的边界迭代提取策略:首先把所有边界按照边界高度由高到低排序，用户控制△h的值由大到小直到有一个竖条出现在M-|▽f|直方图中，边界会被依次提取直到△h变为0。得益于这个迭代提取策略，边界间的误分和受噪声干扰得以降低;此外，由于区域消除和区域扩张的进一步运用，绘制质量得以提高。
　　2、本文亦提出了一种所选即所得(what materialyou pick is what boundaryyou see)边界体绘制传输函数设计方法。不同于传统的直方图的边界传输函数设计方法是利用数学统计聚类实现的，首先提出了以用户为中心的边界提取的准则和基于这个准则改进的边界模型，然后提出了一个所选即所得的边界传输函数设计方法。一方面，用户可以通过直接选择感兴趣的组织或结构来传递语义信息;另一方面，采用三维Canny边缘检测算子来确保边界位置的可靠性。最后，建立了一个点到物体(point-to-material)的距离度量来确保边界的准确性和完备性。整个基于边界的传输函数设计方法都是直接在三维图像上进行操作，设计过程具有很好地直观性、实时性和精确度。
　　3、直接体绘制把三维物体压缩成二维图像会造成深度信息的损失，这种损失主要表现为物体的遮挡。为了快速调节传输函数参数使得感兴趣的组织或结构能在各个角度都能有清晰突出的显示，本文首先提出可视比率(visibility ratio)和遮挡向量(occlusion vector)两个定量描述遮挡的概念，这两个概念都是直接来源于离散体绘制算法的推导。其次提出了一个交互式的线性反馈机制来调节传输函数的参数。整个反馈机制与经典的α颜色混合非常类似，用户可以定量的了解遮挡和通过直觉调整参数。另外，传输函数参数调节不涉及到具体的传输函数设计方式，可以把传输函数参数调节方法集成到任意的以数据为中心的直接体绘制系统中作为一个重要的补充。
　　经过大量的实验证明，本文提出的传输函数设计和调节方法能较好的检测和提取边界，减少用户的交互，提高医学数据可视化的效率。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱：kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备：11010802029741号 ICP备案号：京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有

  • 客服微信

  • 服务号