心臟三維可視化中傳遞函數(shù)的研究.pdf

1、虛擬心臟是通過數(shù)學建模和計算機仿真等方法在計算機上再現(xiàn)心臟組織和結構的研究課題，虛擬心臟可通過三維可視化方法實現(xiàn)。心臟三維可視化是將一組二維心臟圖像通過體繪制等一系列操作生成三維立體心臟模型并展現(xiàn)的過程。傳遞函數(shù)在三維可視化中的功能是將原始圖像的信息值轉換為光學屬性值，傳遞函數(shù)設計的好壞直接影響到虛擬心臟的繪制效果。因此傳遞函數(shù)的研究在整個虛擬心臟研究領域有極其重要的作用。
　　本文首先研究面向彩色圖像的傳遞函數(shù)，并設計了在多維顏

2、色空間中定義不透明度值的傳遞函數(shù)。其原因是通常傳遞函數(shù)是將灰度標量值映射為不透明度值，較少傳遞函數(shù)根據(jù)多維顏色信息定義不透明度值。通過分析彩色圖像顏色空間的特點，提出了利用顏色距離計算梯度值的新算法。進一步基于Sobel算子對該算法進行了改進。最后設計的傳遞函數(shù)中，利用梯度值定義了不透明度值，從而實現(xiàn)了心臟彩色圖像可視化邊緣信息的功能。
　　本文第二方面的研究工作為面向灰度圖像的傳遞函數(shù)的改進。因為目前在基于區(qū)域大小值的傳遞函數(shù)運

3、行過程中，計算體素區(qū)域大小值的方法依賴于用戶選取的種子點，而且區(qū)域大小值往往受到種子點位置的影響，所以本文在灰度圖像空間中提出了利用閾值計算體素區(qū)域大小值的新算法。該算法的優(yōu)點是打破了依賴種子點選取的局限性。另外本文采用直方圖向用戶展示更多數(shù)據(jù)信息。通過對繪制直方圖算法提出了改進，實現(xiàn)了直方圖不僅可以表示體素數(shù)目統(tǒng)計情況，還傳遞體素空間位置信息的功能。最后設計了根據(jù)區(qū)域大小值定義不透明度值和顏色值的傳遞函數(shù)，并根據(jù)直方圖提供的信息交互式