虛擬內窺鏡圖像處理技術研究.pdf

1、虛擬內窺鏡(VirtualEndoscopy，VE)是融合虛擬現(xiàn)實技術、計算機圖形學技術、圖像處理技術、科學計算可視化技術，以醫(yī)學影像作為原始數(shù)據(jù)來模擬傳統(tǒng)光學內窺鏡的一種技術。是虛擬現(xiàn)實技術在現(xiàn)代醫(yī)學中的應用。它克服了傳統(tǒng)光學內窺鏡需把內窺鏡體插入人體內的缺點，是一種非侵入型、完全無接觸式的檢查方法。虛擬內窺鏡的研究旨在為醫(yī)生提供診斷依據(jù)，還可應用于手術規(guī)劃和醫(yī)務人員的培訓。 論文對虛擬內窺鏡系統(tǒng)的主要關鍵技術進行了研究和探索

2、，主要工作和創(chuàng)新如下： 1.研究了國內外關于虛擬內窺鏡的實現(xiàn)技術，介紹了虛擬內窺鏡的優(yōu)點和特征，給出了虛擬內窺鏡系統(tǒng)的技術構成，總結了虛擬內窺鏡系統(tǒng)開發(fā)中圖像預處理、圖像分割、路徑規(guī)劃以及三維重建可視化等方面存在的主要技術難點。 2.在圖像預處理階段，采用圖像校正、濾波、增強和插值等技術對CT和MRI斷層圖像進行預處理，提出了一種基于距離變換的斷層圖像輪廓插值算法，較好的消除了“臺階”現(xiàn)象，使插值后目標輪廓保持光滑。

3、 3.在圖像分割方面，分析了當前圖像分割算法的優(yōu)缺點以及適用條件，提出了一種基于簡化Mumford-Shah模型的水平集圖像分割算法，依靠具有圖像全局性質的能量函數(shù)使演化曲線最終停留在目標的邊界，對邊界不連續(xù)或含有噪聲的圖像分割效果良好，對模糊圖像具有較強的魯棒性。 4.在路徑規(guī)劃方面，總結了中心路徑的定義和特性，研究了目前主要的中心路徑提取技術并進行了對比，實現(xiàn)了一種基于距離變換的中心路徑提取算法，通過對三維數(shù)據(jù)場中離散體

4、元進行距離編碼完成中心路徑的提取。另外，在研究中提出了利用元胞自動機模型進行虛擬內窺鏡中心路徑提取算法，利用元胞的演進進行中心路徑搜索。 5.在三維重建和可視化技術方面，介紹了三維規(guī)則數(shù)據(jù)場中面繪制和體繪制代表算法的優(yōu)缺點，提出了一種改進的動態(tài)體繪制算法，研究并實現(xiàn)了利用關鍵幀來生成動畫和平滑動畫的技術。在虛擬內窺鏡系統(tǒng)中取得了良好的實驗效果。 6.在虛擬人腦內窺鏡系統(tǒng)中驗證了算法的正確性和可行性，介紹了系統(tǒng)的主要技術構