基于斷層圖像的三維重建理論和算法研究.pdf

1、基于斷層圖像的三維重建是三維數(shù)據(jù)場(chǎng)可視化技術(shù)的一項(xiàng)主要研究內(nèi)容,它在地質(zhì)勘探、氣象預(yù)報(bào),尤其是在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和圖形圖像學(xué)的發(fā)展,該技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)新的階段。本文以此為背景,主要對(duì)斷層圖像上輪廓線的三維重建及其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究和實(shí)現(xiàn)。 基于斷層圖像輪廓線的三維重建相關(guān)技術(shù)主要包括斷層圖像預(yù)處理、圖像分割、輪廓線提取以及輪廓線表面重建算法,輪廓線表面重建又分為對(duì)應(yīng)、分支、鑲嵌以及曲面

2、擬合四個(gè)子問題。本文總結(jié)了已有的研究成果,研究了其中相關(guān)的基礎(chǔ)算法,在此基礎(chǔ)上提出了一些改進(jìn)的算法。 首先針對(duì)輪廓線提取后存在數(shù)據(jù)冗余的現(xiàn)象,提出了一種新的輪廓數(shù)據(jù)點(diǎn)精簡算法,并對(duì)精簡后的輪廓數(shù)據(jù)采用周期B樣條擬合算法進(jìn)行逼近,得到便于存儲(chǔ)的能夠表示原始CT圖像輪廓的曲線。 在三角面片的生成過程中,通過計(jì)算下一對(duì)候選點(diǎn)分別到上一個(gè)三角形連接邊中點(diǎn)的距離來決定下一個(gè)三角形邊的連接,該算法對(duì)相鄰輪廓線形狀差距較大的情況也具有

3、較好的重建效果。 對(duì)應(yīng)問題和分支問題是輪廓線表面重建的關(guān)鍵問題,是保證重建的三維模型拓?fù)潢P(guān)系和幾何關(guān)系一致性的基礎(chǔ),通過考慮兩相鄰斷層上輪廓線的中心距與斷層間距之比以及輪廓線相互覆蓋區(qū)域面積,定義了判斷對(duì)應(yīng)關(guān)系的對(duì)應(yīng)系數(shù),并根據(jù)對(duì)應(yīng)合法性規(guī)則進(jìn)行修正來保證拓?fù)渲貥?gòu)的準(zhǔn)確性；同時(shí)提出了一種基于線性插值的構(gòu)造過渡輪廓的方法來解決分支問題,該方法在曲率變化不大的相鄰輪廓間可保證幾何形狀不發(fā)生扭曲。 直接對(duì)輪廓線進(jìn)行曲面擬合來重