虚拟手术中肝脏体实时切割系统

在检测二维医学图像的过程中利用医学图像的三维可视化技术有利于医生更加全面地分析图像数据,从而对病情做出准确的应对措施.以肝脏为例,首先提取可视人体数据集中连续横断面图像,采用区域生长的图像分割算法从连续的横断面图像中提取出肝脏轮廓的区域.然后对肝脏轮廓进行层间插值,利用VTK工具包结合面绘制方法构建出肝脏的三维模型.接着对初始模型进行一定程度的网格削减,降低数据冗余度,完成虚拟肝脏体的三维重建.采用CUDA架构进行肝脏体纹理的合成与映射工作,兼顾了体纹理的真实感和虚拟手术系统的实时性,对虚拟肝脏手术的发展有着重要的促进作用.     

一种基于主动轮廓模型的医学图像序列分割算法

介绍了一种结合live wire算法和活动轮廓模型的医学图像序列的分割方法.通过把live wire算法和图像分割中一般的区域增长方法结合,对传统live wire算法进行了改进,并用改进后的算法对医学图像序列中的单张或多张切片进行交互式地准确分割.然后计算机利用活动轮廓模型自动分割相邻的未分割切片.还通过在活动轮廓模型的边缘点中引入记录已分割物体边缘附近局部区域特征的灰度模型,把已分割切片中的物体与背景的局部区域特征带入相邻的未分割切片中,并用由灰度模型定义的区域相似性代替活动轮廓模型中的外能来引导边缘轮廓收敛到物体的实际边缘.最后介绍了一种基于live wire算法思想的简单的分割结果交互式修复方法.实验结果表明该算法仅需少量用户交互就能快速准确地从医学图像序列中分割出感兴趣的物体,在医学图像分析中具有实用价值.     

基于PC的医学图像体绘制方法研究与仿真

体绘制技术是一种能够准确反映体数据内部信息的可视化技术。本文主要介绍了一种改进的体绘制算法，即首先对三维医学图像施加模糊增强，然后对增强后的图像进行模糊阈值分割，从而可以清晰地对三维数据场进行分类，即边界区与非边界区。对边界区与非边界区分别进行绘制。在PC机上进行仿真的结果表明，此方法既能提高绘制的速度，又能保证绘制质量。     

一种基于模糊连接度和维诺图的混合分割方法

介绍一种可用于医学图像处理的、集成了模糊连接度和维诺图分类算法的混合分割方法。首先采用模糊连接度算法对指定图像区域进行过滤处理形成组织样本数据,这些输出数据将作为维诺图分类算法的输入数据和分类标准,然后通过维诺图分类算法对其进行迭代处理直至形成近似的图像区域边界。最终的输出值为一组分割后的三维图像数据,可以采用体绘制方法形成三维图像分割结果,也可用于进一步的图像处理。和其他医学图像分割方法相比,这种混合分割方法集成了基于区域和基于边界两种不同的分割方法,兼具两者的优点,通过两种分割方法的协同工作,提高了图像分割的精度,适用于复杂图像的分割处理。在医学图像计算机辅助诊断系统中集成了这一方法并取得了良好的实际应用效果。     

基于图像层级的机器素描研究

针对运用机械臂绘制的机器素描图像存在缺失真实感、艺术感,硬件设备复杂,难以普及的问题,提出基于图像层级的机器素描方法.该方法在运用灰度变换、滤波、二值化等图像预处理方法处理原始人物图像的基础上,分别提取出图像轮廓和图像内部填充区域两部分二值目标图像,通过简易路径规划遍历目标图像,根据遍历轨迹控制XY型简易机械臂绘制图像轮廓及按层级绘制模式填充图像内部区域,实现人物素描图像的绘制.实验结果表明,该系统可根据图像轮廓实现任意曲线的绘制,通过层级绘制模式包含环境因素达到了衬托素描图像使其更具层次感的目的.     

引入区域种子的多运动目标分割算法

针对智能监控系统中对多个运动目标进行图像分割这一问题,提出一种引入区域种子的多运动目标分割算法.算法首先利用背景减算法获得包含多个运动目标的前景图像,再利用四叉树分解方法获得与前景图像对应的稀疏矩阵,通过稀疏矩阵中数值的分布情况,计算出包含运动目标的区域种子点,从这些种子点出发,利用主动轮廓模型进行并行目标轮廓提取,最终完成多运动目标图像分割.实验结果证明本文算法能有效分割出前景图像中多个运动目标,分割结果与人眼视觉的判断相近,并行轮廓提取使算法具有良好的实时性.     

多孔泡沫铝材料的体绘制与结构特征提取技术研究

利用Micro CT对泡沫铝材料重建后形成的体数据,运用体绘制的技术进行内部结构的显示,并对有效图像分割和体绘制加速等相关技术进行了研究.在此基础上,利用体绘制结果,运用八叉树算法,选取一定位置、范围的铝泡材料进行结构特征的分析和提取.结果表明,利用Micro CT和体绘制技术,可以显示来自于多孔材料的表面和内部的细节信息,对于结构特征信息的提取基本上和实测数据相符.     

基于MITK的血管三维重建

利用二维血管内超声图像序列重建三维血管模型,并对三维模型进行虚拟剖切,可以方便地看到内部组织,便于观察和诊断.针对血管内超声图像亮度变化小、形状特征不明显和图像分割效果不好等问题,基于MITK平台,采用光线投射算法对二维超声图像序列进行体绘制三维重建.对重建模型进行旋转、缩放和任意平面裁剪等交互操作,裁剪掉一部分无关体素,有助于医生观察血管的内部结构和细节信息.此外,通过调节体素的阻光度值,可以得到层次清晰的三维血管模型.     

基于先验知识和区域信息的Snake模型图像分割研究

提出基于先验知识和区域信息的参数活动轮廓模型(Snake模型)图像分割.用包含先验知识和区域信息的变力替换在气球力Snake模型中的恒定气球力,并应用于模糊边界图像分割.实验结果表明,该模型与初始轮廓曲线位置无关,能完成自动分割模糊边界图像的任务.另外,对于均值相等、方差不同的目标和背景两区域图像实行分割,该模型也能获得正确的分割结果.     

基于改进的GAC模型的医学图像序列分割算法

为了快速有效地提取出图像序列的边缘,提出了一种基于改进的测地线活动轮廓（GAC）模型的图像分割算法。在该方法中,只需在第一幅图像中感兴趣区域的内部给出大致的初始轮廓。在后续图像中,首先采用运动估计与区域统计特征结合的方法得到轮廓模型的初始轮廓,然后利用结合先验信息的测地线活动轮廓模型进行分割。此外,为了有效地减少算法运算时间,采用手工办法在第一张图像上选定模型演化的区域,该区域在后续图像上将依据分割结果自动调整大小和位置。实验结果表明：方法能够快速有效地提取目标物体的边缘。     

利用距离变换实现CT图象中软组织显示

基于距离变换的软组织显示方法，由分割，距离变换，剥皮和体绘制4个步骤组成，为加快运算速度和满足实时交互的需要，在进行三维医学CT图象内部软组织显示时，采用了一种新的三维欧氏距离变换算法和基于体绘制的三维数据场多表面显示方法，实验结果表明，该方法能够清晰地再现皮下血管，肌肉与骨骼的空间解剖关系，在临床医学领域具有重要的应用价值。     

基于光线相关性的快速光线投射算法

光线投射算法是一种应用广泛的体绘制技术的基本算法，其存在的主要问题是绘制速度较慢。为了提高光线投射算法的绘制速度，以满足医学图像三维重建的应用需求，在深入研究和比较各种光线投射加速算法的基础上，提出了以接近云算法为核心的、适用于医学图像三维重建的综合性加速算法，并在PC机平台上实现了该算法，在保证图像质量的同时绘制速度提高了一个数量级左右，为医学图像三维重建的实用化提供了有效的手段。     

基于GPU的三维医学图像混合可视化系统

研究并实现了一个基于GPU的医学图像混合可视化系统，该系统采用三维纹理映射的方法实现直接体绘制，利用GPU的可编程特性完成体绘制方法中的插值后分类算法和传输函数的传递及实时修改，采用OpenGL技术实现表面的绘制，并基于场景图结构实现时表面数据的管理。面绘制和体绘制部分都采用OpenGL实现，运用OpenGL的融合机制，系统实现了面绘制和体绘制的混合显示。本系统大大提高了体绘制的速度，有效地保留了面绘制和体绘制的优势，在保证绘制速度的基础上丰富了图像信息。     

二维彩色图像的蜡笔画风格实现

提出了一种基于2D图像的蜡笔画风格自动生成算法,通过分析真实蜡笔画纹理的结构特征和艺术特点,抽象出蜡笔画的简单模型,探索地利用了噪声纹理方法,结合图像自身轮廓信息,分别完成了图像色彩区域和轮廓区域的蜡笔画风格渲染,并在YIQ颜色空间运用FLIC算法生成了笔触的走势纹理,使最终产生的结果非常相似于手绘效果,从而实现了计算机辅助生成蜡笔画风格的目的。     

基于小波的图像序绘制算法研究

以三维医学ＣＴ数据为实验对象,描述基于小波的图像序列绘制的关键技术;物质人了数、体数数据的小波表示、明暗计算及体绘制积分的计算。修正现有文献中差异 分因子的定义,由此提出新的数据结构,阐述利用同一光线上相邻抽样点的相关性构造数据结构的技术,给出了简化的明暗计算方法,以重构三维数据场代替重构光亮度场,提出基于小 图像序绘制的改进算法。最后,通过实例检验了有关绘制算法的实用性能。     

彩色漫画轮廓提取研究

结合漫画图像的用色特点,提出一种彩色漫画图像的轮廓提取方法。对彩色漫画图像根据其颜色信息进行区域的划分,并利用彩色形态学方法进行边缘检测,两者相结合消除噪声和提取出目标轮廓。实验结果表明该算法对彩色漫画轮廓提取效果明显,并能更好地抑制噪声。     

基于改进窄带水平集的三维肝脏肿瘤分割

三维肝脏肿瘤识别是当前研究的热点问题,如何准确快速地从腹部CT序列中分割出肝脏肿瘤是肝部病变诊断的基础。针对水平集方法在进行分割时收敛速度较慢,设置窄带宽度固定不灵活的缺点,先利用分水岭算法,对肝脏图像进行“过分割”,搜索初始轮廓所在的分水岭块作为窄带区域进行标记,在窄带区域内用水平集算法使初始轮廓线收敛至准确轮廓。再以其边缘作为相邻CT序列的肿瘤初始轮廓,找出初始轮廓线所在的分水岭块,构成新的窄带,用水平集算法对轮廓线进行迭代分割出肿瘤。重复该过程,直至完成整个肝脏序列图像的肿瘤图像分割,进行三维重建。     

视觉感知的图像和视频抽象

可靠的视觉感知估计体现的是对图像中有意义的那部分结构信息的理解。基于此,描述一个完整的图像和视频抽象化框架,通过一种边缘保持的滤波器有区分地风格化抽象图像和视频的显著部分和非显著部分,并保持两部分之间的和谐过渡。首先,对于显著区域的识别引入一种自动显著性目标分割算法,基于局部空间邻域的自动显著性计算。考虑到实际需要,提供了交互式技术,方便有目的地去指定图像中的显著结构信息。然后,根据生成的显著结构信息掩模使用单尺度的各向异性滤波处理显著部分,而用多尺度的同种滤波处理非显著部分以实现更强程度的抽象效果。本文方法生成的图像和视频的抽象化不仅呈现了视觉满意的非真实感效果,而且在软量化后还可以应用于其他风格的非真实感渲染(NPR)效果的实现。实验结果显示,处理一定数量的图像及视频,本文方法可以得到期望的结果。