ct图像处理及三维重建的综述.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,ct图像处理及三维重建的综述,ct图像处理及三维重建的综述ct图像处理及三维重建的综述 1.问题的提出及其研究意义,2.国内外的研究现状,3.图像处理基本理论及方法,4.三维重建基本理论及方法,5.参考文献,1.问题的提出及其研究意义,2.国内外的研究现状,3.图像处理基本理论及方法,4.三维重建基本理论及方法,5.参考文献,1.问题的提出及其研究意义,随着医学数字成像技术的飞速发展及其在临床诊断中,的广泛应用，先进的医学断层仪器，如计算机断层扫描,等医学成像设备采集人体器官,1,、骨骼,2,、关节,3,等部位,的影像数据为医学研究与诊断提供高质量的二维断层图像,信息，同时也为反求工程在医学上的应用提供了良好的条,件。同时ct技术也已经广泛应用于建筑学，混凝土中的,破损机理的分析，实现了混凝土技术的三维重建,4,；人们,也利用ct采集无损原木的切片图像，实现图片重建，这对,无损检测具有重要意义,5,；在工业上，利用三维重建技,术，实现ct图像的可视化研究，提高无损检测准确性,6。,图1 切牙牙断层线框图、曲面模型和实体模型（从左到右）,图2 曲面模型图,图3 实体图,图4 重构的原木图像,图5飞机叶片照相图和三维重建图像,2.国内外研究现状,国外,已经有医学断层图像反求的商业化系统，在基于,断层扫描数据设计人工骨骼方面己经有一些成功的应用。,加拿大的Allegro系统是一个独立于设备的系统，它能根,据用户需要，与不同厂家的cT扫描设备或MRI设备连接,7,。,以色列Elscint公司和美国通用电器公司生产的螺旋CT扫,描设备则配有基于图形工作站的医学图像可视化系统，诊,断和治疗提供非常方便可靠的手段，但是这些统非常昂贵,目前逆向工程在医学应用方面的相关软件较多，如,MIMIcs，Geomagie，Imageware，Rapidform，surfaee,等，但在医学上的实际应用程度与医学数据的兼容性存在,很大差异，,其中较有代表性的是比利时Mater1alise公司,的MIMIcs软件,8-11,，它是交互式医学图像控制系统的简,称，其相对而言较成熟、应用功能较多。,我国,浙江大学反求工程CAD实验室是国内进行反求工程,研究比较早的单位之一,在CT复原三维模型方面开展了大,量的工作，推出了RE一SOFT软件系统，解决了该软件和他,CAD软件的数据转换问题。上海交通大学逆向工程在医学,上的应用起步较早，与临床结合好，己取得很多实际成,果，如开发了与Mimics功能相近的Quickform软,12,，并,应用于临床，取得很大的成功，在国内影响很大，同时它,在医学假体CAD/CAM等领域取得较大成果。以CAD/CAM为基,基础的定做式人工髓关节也己经应用到医疗实践中,13,。清,华大学激光快速成型中心可以进行ct反求方面的工作。,14,3.图形处理基本理论及方法,要实现CT断层图像的三维重建，首先要对二维CT图像处,理，提高图片质量。由于医学cT图像本身就是一种数字图,像，数字图像处理的基本理论及方法也适用于CT图像。本,章系统地介绍了第四章医学图像处理及三维重建软件开发,中所运用到的图像预处理、灰度图像二值化、图像增强、,图像分割等基本理论及相关的算法。,3.1灰度图像二值化,灰度图像二值化的目的是对图像进行分割，对于CT图像,的分割，主要是骨组织和软组织的分割，而二者的灰度值,相差很大，所以可以采用阈值分割法将其分离出来。具体,的方法就是根据灰度图像的分布，选定一个灰度值作为标,准值，然后将图像矩阵中每像素的灰度值与标准阈值比,较，这样就将一幅灰度图像转化为一幅黑白二值图像，实,现关节软组织和骨主体边界轮廓的清晰区分实现图像分割,3.2中值滤波,CT图像的形成中会引入不同的噪音，为了确保图像的质,量，需要去除噪音，中值滤波能够有效地去除尖峰信号，,削平振动噪音，而对阶梯或陡然下降信号却能很好地保,留，因此它既能有效地抑制噪音，又能很好地保留有效信,号。另外，中值滤波不需要做乘除运算，处理速度也较,高，因此非常适合于CT图像的平滑和去噪处理。中值滤波,是抑制噪音的一种非线性的信号处理。,3.3图像的平滑与锐化,在图像数据的获取过程中，各电子器件的随机扰动不可,避免地会带来噪音，造成图像质量的退化、降低。为确保,图像质量，需对图像进行预处理，以去除噪音。噪音去除,的方法很多，但一般采用不同的滤波方式借助模板结合邻,域操作来完成，根据滤波功能又可分为平滑(低通滤波)和,锐化(高通滤波)。平滑的目的是模糊，在提取较大目标前,去除太小的细节或将目标内的小间断连接起来，并消除噪,音;锐化的目的是增强被模糊的细节。,3.4图像的边缘检测与增强,边缘是指图像局部强度变化最显著的部分。使图像的,轮廓更加突出的图像处理法叫做边缘检测和边缘增强。边,缘增强是一种重要的区域处理。在对图像进行特征提之,前，一般都需要先进行边缘检测，然后再进行二值化处理,边缘增强将突出图像的缘，边缘以外图像区域通常将被削,弱甚至被完全去掉。处理后边界的亮度与原图中边周围的,亮度变化率成正比。所有边缘增强方法都削弱了图像的低,频部分，处理后图像亮度保持不变，像素值变化缓慢的区,域变黑，而像素变化剧烈的区域被突出。,4.三维重建基本理论及方法,由一系列二维CT断层图像上的轮廓线重构三维形体，,即医学图像的三维重建实质上个三维数据的生成及显示的,可视化问题。三维重建技术能充分利用CT、MR工等医学图,像数据。,医学图象的三维重建就是根据输入的断层图象序列，,经分割和提取后，构建出待建组织的三维几何表达，这种,三维几何表达的模型最常用的就是表面模型。表面模型一,般以平面片特别是三角面片来逼近表示，对于封闭的表,面，构成一多面体，这时也称多面体模型。医学图像三维,重建的方法主要有面绘制和体绘制两类。,面绘制方法,是基于二维图像边缘或轮廓线提取，通过,几何单元拼接拟合物体表面来描述物体三维结构的，称为,基于表面的三维面绘制方法，又称为间接绘制方法。,体绘制方法,则是直接应用视觉原理，将体素投影到显,示平面的方法，称为基于体数据的体绘制方法，又称为直,接绘制方法。,5.参考文献,l,张建华,甘新莲,等,.,多层螺旋CT 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