交互式实时虚拟内窥镜系统的关键技术

在分析虚拟内窥镜和体数据可视化方法的基础上，提出了一种基于透视投影体绘制的交互式实时虚拟内窥镜算法，在微机平台上实现的基于体绘制的虚拟内窥镜系统，验证了该算法的实时性和所生成图像的质量。     

基于VTK的三维医学图像虚拟切片提取

目前大多数医学影像设备,如CT、MRI、超声等所产生的图像序列往往必须沿着某一固定方向,但这通常不能满足临床上多方位、任意角度诊查的需要。针对该问题,提出了一种三维医学图像的任意角度虚拟切片提取方法。在Visual C++平台下,结合可视化工具包VTK,对DICOM格式的CT图像序列进行三维重建,通过设置虚拟切面的法向量和内点来对重建后的三维物体进行切割并获得虚拟切片信息,在切割的同时可以同步显示出虚拟切片图像。通过简单的鼠标操作可以生成任意角度、任意部位的虚拟切片图像,并能对切割平面及虚拟切片图像进行移     

一种数字式微型无线内窥镜系统

提出了一种全新的数字化的微型无线内窥镜系统,该系统具有可实时观察病人消化道图像、全消化道检查、提供三维深度内窥镜图像数据等功能。对系统中各硬件模块及其关键技术进行了详细的论述。     

基于OV2640的微型胶囊内窥镜系统设计

为了实现消化道疾病的无痛检查,研究并设计了一种基于OV2640的微型胶囊内窥镜无线图像传输系统,该系统由2.4GHz低功耗射频收发芯片nRF24LE1和CMOS图像传感器OV2640构成。分析了图像无线传输的原理与图像压缩技术,介绍了该系统的硬件结构。实验结果表明:该系统可得到清晰的图像,系统运行稳定,功耗低,体内微型胶囊内窥镜直径只有13 mm,为微型胶囊内窥镜的临床诊断提供了一种可行方案。     

胶囊内窥镜磁定位算法改进及实验研究

针对胶囊内窥镜磁定位磁场计算模型复杂和实时性较差的问题,提出了一种逆推定位算法.在胶囊内窥镜磁偶极子模型基础上,建立了磁定位系统数学模型,采用一种快速的定位求解算法,以最小二乘法构建磁定位目标函数,根据阵列磁阻传感器的输出电压,通过线性算法计算出胶囊内窥镜中永磁体位置和方向的一个初值,使用非线性算法进行迭代,求解胶囊内窥镜永磁体位姿最优解,简化了定位算法的复杂度,实时性得到大大提高.同时搭建胶囊内窥镜磁定位系统,实验结果表明该设计是可行和有效的.     

基于胶囊内窥镜图像的肠胃道三维重建技术

为了改进胶囊内窥镜观测的准确性和真实性,提出了基于胶囊内窥镜序列图像的胃肠道三维重建的方法.首先利用SIFT算法提取前后两幅序列图像中尽可能多的对应特征点;计算获取各特征点在成像面上的二维坐标;进一步利用8点算法计算胶囊内镜运动变化的旋转矩阵和平移矢量.进而计算得到每个特征点的相对三维坐标和世界三维坐标;然后,采用Delaunay三角剖分算法对各三维点进行网格化,并完成场景的三维重建.实验表明相机与被测点距离在100 mm之内时,得到的深度误差小于1 mm;距离250 mm内时,相对误差在3％之内.说明所提出的算法是可行的.     

利用欧氏距离变换Snake模型分割脊椎CT图像

在计算机虚拟脊椎矫正系统中,为模拟钢钉打入椎骨后相关脊椎骨产生位移和旋转,需要建立患者脊柱的三维模型。由于脊椎结构复杂,空间位置相互交错,造成了在靠近上下椎骨连接区域的CT图像中既有当前椎骨的图像,还有相邻其它椎骨的部分骨组织图像的状态,用传统的分割方法很难从脊柱的CT序列图像中分割出单个的椎骨。在传统Snake模型算法基础上,通过引进一种新的能量表达方法,改善了传统算法对具有复杂凹形轮廓物体分割效果差的缺点,在脊椎CT图像分割中取得了良好的效果。     

基于ZL70102的胶囊内窥镜无线传输系统

针对目前传统消化道疾病诊断正确率低、检查过程痛苦等问题,设计了一种利用无线通信技术将肠道内图像数据传输到体外的胶囊内窥镜系统.首先,通过图像采集模块获得胃肠道内的图像;然后,由数字无线传输系统将图像数据发送至体外;最后,体外接收端将接收到的数据快速上传到PC机进而恢复显示图像.实验结果表明,利用MSP430和ZL70102设计的无线传输系统具有体积小、功耗低、速率高的特点,相比现有的传输模拟信号的胶囊内窥镜,此数字无线通信系统的抗干扰能力强,图像数据的传输正确率能够达到80%,功耗仅为31.6 mW.     

一种在医学图像中挖掘非对称区域的方法

介绍了一种在包含复杂结构的医学图像中利用近似对称性,通过消除对称区域,有效挖掘出非对称区域的算法。首先使用基于对称度的刚性配准算法对三维灰度医学图像进行自我镜像对齐,然后对配准后的图像使用改进的自适应溶蚀算子以消除那些近似对称的区域,多精度迭代上述两个步骤以获得最终的非对称区域。在人类头部CT的胆脂瘤检测实验中,该算法显示出良好的挖掘效果,检测成功率达到80%。     

虚拟大肠镜横跨式交互导航方法研究与应用

虚拟大肠镜检查时存在漏诊,致使虚拟大肠镜无法满足临床需求.为了提高虚拟大肠镜的检查质量,提出一个用于促进诊断的虚拟大肠镜横跨式交互导航方法.允许操作者交互性地控制虚拟相机沿着导航路径横跨式地观察病人大肠的内表面,克服了传统导航方法的缺陷,能够最大限度地减少观察死角,并应用于三维医学可视化系统中.通过临床数据验证表明本方法能够更精确地完成虚拟大肠镜检查,作为一种辅助诊断的方法是有效的.     

基于2D sine Logistic混沌映射的医学图像频域加密算法

针对现有医学图像加密算法在加密效率和安全性上的不足,提出一种基于2D sine logistic混沌映射的医学图像小波域加密算法。算法首先利用整数小波变换将医学图像从空域转换为频域,充分打破像素间的相关性;其次,利用2D sine logistic混沌映射生成混沌序列,选取三级小波分级的低频系数LL3进行扩散和置乱加密,提高加密效率;并且将二级小波分解的中高频系数HL2和LH2进行扩散加密,解决加密图像中存在的明显轮廓问题;最后将加密后的小波系数进行小波逆变换得到加密图像。实验仿真结果表明,算法具有高安全性和加密效率,与现有空域方法相比,加密时间约为1/40;与现有频域方法相比,在保证加密效率情况下具有更好的加密图像隐蔽性。     

基于分割的三维医学图像表面重建算法

提出了一种基于分割的三维医学图像表面重建算法,它将图像分割与MC(marching cubes)算法有机地结合,这样可以根据不同医学图像的特点,采用适合的分割方法,实现对不同组织的准确分割,并利用分割结果精确地提取等值面,避免了MC只适合于阈值分割的局限性.同时采用一种基于区域增长的立方体检测方法,提高了表面跟踪的效率.实验证明,运用本算法,重建速度和显示效果均有提高.     

基于并行计算和多层次B样条的肺部CT-PET图像配准

为了提高医学图像配准的效率,提出一种基于并行计算和多层次B样条函数的图像配准方法。该方法提取图像均匀内部点及轮廓点作为参考图像特征点,采用并行计算技术在浮动图像上选择特征点对;在形变过程采用B样条曲面函数插值来完成,通过多层次B样条函数逐步优化形变效果。实验结果表明,该方法适合于肺器官CT PET图像快速配准。     

基于镜面成像技术的三维立体视觉测量与重构综述

利用镜面成像技术获取被测物体或场景的三维信息得到研究者越来越多的关注。光线与平面镜或曲面镜交互时产生镜面成像。平面镜的反射属性可以改善视觉效果,基于光路射线展开过程可应用于不同的平面镜成像系统,采用光路展开替代镜面交互应用于三维场景,得到虚拟三维空间,平面镜成像使得复杂的射线交互可以用一种虚拟的方式可视化,且坐标系统的变化容易跟踪。曲面镜成像通常不具有透视投影属性,根据曲面的曲率来改变空间显示。曲面镜常常导致折反射,故针对不同的三维立体视觉测量及重构需设计相应的几何恢复算法。从计算机图形学和计算机视觉的角度,分析了镜面成像的基本原理,对近年来较典型的基于镜面成像技术的三维测量与重构方法及最新研究进展进行综述。     

彩色镜像图像的立体匹配方法

提出一种新的基于镜像图像的立体匹配方法,设计一种新的图像采集系统,采集获得物体的镜像图像,利用镜面成像特点,将立体匹配的搜索空间由二维降为可靠的一维。应用彩色图像所包含的信息,对图像的HSI颜色空间进行多通道相关系数计算,采用信息融合的方法进行综合评价,获得更为精确的像素相关性,提高了匹配准确度。通过添加逆序约束对歧义点进行剔除,得到令人满意的立体匹配结果。     

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。     

基于云计算的医学图像检索系统

为了提高海量医学图像检索效率,提出一种基于云计算的医学图像检索系统。采用Brushlet变换和LBP算法提取医学示例图像的频域和空域特征,采用具有分布式、并行处理能力云计算将任务分配到各个工作节点共同完成医学图像检索,采用仿真实验对系统的性能进行测试。结果表明,相对于B/S单节点的医学图像检索系统,云计算的医学图像检索系统提高了图像检索速度和效率,尤其对于大规模医学图像检索优势更加明显。     

基于改进蚁群算法的CT图像边缘检测方法研究

将蚁群算法(ACA)应用于CT图像边缘检测领域,提出一种新的CT图像边缘检测方法。为了提高检测效率、精确度和对各类CT图像的适应性,对蚁群算法进行了改进,并针对图像中的不同内容采取不同的转移策略和信息素更新规则。实验结果表明了该算法的有效性,满足了CT图像三维重建的需求。     

采用细胞神经网络结构进行图像加密的框架及算法

为提高图像加密算法的安全性和速度,基于细胞神经网络的并行计算和局部扩散特点,提出一种图像分组加密框架,并设计出相应的加密算法.在每轮加密中,各细胞先对其负责的图像块进行像素混合、轮密钥异或和S盒替代加密操作,再与相邻8个细胞的输出进行异或运算.该算法适于VLSI实现,且支持并行计算.理论分析和实验结果表明,该算法在安全性能方面表现优异.     

基于阈值和snake模型的三维医学图像自动分割

提出了一种利用snake模型和基于连通性阈值算法进行三维医学图像的自动分割方法。根据三维医学图像的特点，首先选取该图像的中间层图像，利用基于连通性的阈值算法对其分割；其次利用邻层图像分割结果和snake模型来指导下一层的图像分割。实验结果表明，该方法可以明显提高分割的准确率和速度。