基于Ray Casting的医学体数据场绘制算法

在医学体可视化中，Ray Casting算法由于具有高的计算需求、模糊的绘制质量和复杂的分类等缺陷，限制了该算法的进一步应用。为此，本文定义了一种多种因素相结合的光学属性赋值方法，该方法将物体距离视点的距离与物体距离光源的距离有效结合起来。在此基础上提出了一种高效精确的医学体绘制算法，该算法首先将医学体数据场进行分类，对于前景体素集采用LOD(Layer of Detail)技术进行重采样，进而将采样点用上述定义进行赋值；最后将背景体素采用基于空间跳跃的加速技术进行显示。实验结果表明对于512×512×482×2 Byte大小的体数据，在普通微机上能够达到2.5 fps的绘制速度；而且组织器官显示清晰，符合人的视觉特征。     

基于光线投射算法的医学图像三维重建研究

医学图像的三维重建是医学图像可视化的关键技术之一,本文通过对体绘制不同重建方法的比较,提出了以光线投射算法为基础的医学图像三维重建的方案;并改变了以往以点进行的采样方式,提出了以段进行采样的采样方式,结合图像合成加速算子,加速了图像的绘制速度。将采样加速与合成加速结合并在GPU上实现绘制,得到绘制速度快、绘制图像质量高的效果。     

基于改进MC算法的DICOM格式CT图像三维重建

保证MC算法所抽取等值面的拓扑正确并作有效实现是医学三维应用的关键技术。本文对MC算法的内部拓扑歧义判定方法作了改进,使其更为简单直观,并以此为基础开发了CT序列图像三维重建系统。系统读入D ICOM格式的CT图像数据,封装成由立方体单元组成的规则体数据,用改进的MC算法抽取等值面,得到三角网格模型,为后续基于三角网格的医用修复体设计研究打好了基础。     

基于单幅灰度图像的快速三维重建方法研究

对含有阴影的物体表面快速三维重建问题,提出一种融合阴影恢复形状(Shape from shading,SFS)数据与旋转对称激光三角传感器数据的基于单幅灰度图像的快速智能测量方法。针对SFS方法重建过程中出现的二义性问题,利用旋转对称激光三角传感器的关键数据对其进行修正。同时针对旋转对称激光三角传感器对未知物体表面需要逐点测量,测量速度慢的问题,利用修正后的SFS重建结果对旋转对称激光三角传感器进行智能视觉引导,对含有阴影的物体表面梯度变化较大的点及特征点进行精确测量。在此基础上搭建集成SFS方法的激光三角传感器高精度移动测量平台系统。该系统根据物体表面梯度变化的特点自动选取阈值调节测量精度,从而快速、精确地完成对未知物体表面的三维重建。并通过试验验证了方法的可行性和有效性。     

基于SURF-OKG特征匹配的三维重建技术

为了解决结构光三维重建中传统立体匹配存在的特征点匹配错误、匹配缺失和匹配重复等问题,本文将SURF算法中高斯滤波改进为自适应中值滤波结合小波变换,并提出了一种基于OKG算法的二次特征匹配方法。该算法首先使用自适应中值滤波结合小波变换算法对图像进行平滑和降噪处理,再进行初步特征点提取和匹配,然后将构建的尺度空间划分成多个网格,在每个网格内使用FAST算法提取尺度空间特征点,使用ORB算子提取左右图像的特征点,用BRIEF描述子对其进行描述,采用K-D树最近邻搜索法限制特征点选取,通过GMS算法剔除误匹配点。最后,将本文SURF-OKG算法与传统特征匹配算法进行对比分析,并对阶梯块进行三维重建来验证本文算法的有效性。实验结果表明：SURF-OKG算法的正确匹配率为92.47%;对阶梯宽度为40 mm,精度为0.02 mm的阶梯块进行三维重建,实验测得阶梯宽度的误差均值为1.312 mm,最大误差值不超过1.72 mm,基本满足结构光三维重建系统的实验要求。     

基于单目图像序列的铸件三维重建方法

为了实现基于机器视觉的铸件毛刺自动检测与识别,提出了一种基于单目视觉的铸件三维重建方法。利用单目相机对目标进行无标定多角度旋转拍摄,获得一组单目图像序列;运用“两步匹配法”优化相邻图像特征点的匹配,剔除大量误匹配点,提高特征点匹配效率。对三维重建的点阵进行泊松表面重建,细化了铸件三维表面的细节。实验结果表明,该方法装置简单,无需对相机与目标的相对位置进行预先标定,能有效地恢复铸件三维表面的细节特征。该方法适用于机械加工环境下零件的三维表面重建。     

基于分层图像采集和三维重建的刀具磨损检测方法

提出一种基于分层图像采集和三维重建的刀具磨损检测方法,对刀具的磨损区域通过显微镜和摄像机进行分层拍摄采集图像,根据图像的清晰部分和模糊部分的判断对刀具磨损区域点的高度进行判断,清晰部分和模糊部分的判断采用各层图对应区域的像素的亮度方差进行相互比较的方式进行判断,对于各层图像不连续的部分采用高斯插值法进行插值,最终用Matlab对得到的数据进行三维重建,从而得到了磨损区域的三维形貌图,通过实验得到了车刀的磨损程度与切削时间的关系。该方法突破了传统的图像处理方法而只能得到刀具磨损二维图的局限性,将基于图像处理的刀具磨损检测拓展到三维,从而更为精确、具体地得到了刀具的磨损量。结果证明该方法简单,检测效率高,为提高机械加工质量进一步提供了保障。     

基于 ICT切片图像的复杂产品三维重建方法

对于复杂结构的复杂产品零件，借助ICT测量设备获取产品零件的层层切片图像，并通过分析计算、数字图像处理和CAD软件等辅助工具，建立产品的几何模型。着重论述了将已经经过数字图像处理过的ICT切片的产品数字化模型，通过NURBS曲线、曲面进行三维重建等方面的应用研究，并对基于此方法重建的产品模型进行了误差分析。     

三维物体的任意方向二维断面图像提取

医学三维数据场可视化是当前科学计算可视化应用的重点。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。用VTK对CT图像序列进行处理,使其在屏幕上能够显示任意方向的二维断面图像,并且可以用鼠标对断面图像进行缩放、平移、旋转等实时交互操作,从而弥补了CT不能按任意角度扫描的缺憾。     

基于CT图像的个性化人骨三维建模方法

叙述了医学CT图像三维重建的过程与技巧,在此基础上指出了对个性化仿生骨制造的重要意义,并以成人切牙为例,重建了三维图像逼真、表面光滑,继承原骨形状与尺寸的三维模型,展示了医学CT图像三维重建的关键步骤,为个性化仿生骨的制造打下了一定基础.     

基于断层切片图像三维重构的切片间轮廓配准

研究了基于断层切片图形三维重构的轮廓环配准技术。提出了基于轮廓层次编码的分层配准的断层间轮廓配准方法 ,首先对断层切片上的材料域进行轮廓层次编码 ,然后构造一个共有比率表 ,最后通过共有比率表实现轮廓环的配准     

基于锥束CT切片图像的复杂零件三维表面重构

根据锥束CT切片图像的特点，提出了一种面向复杂零件的三维表面重构新方法：首先采用3D亚体素边缘检测算法提取序列切片图像的高精度封闭轮廓，并重构出切片轮廓的拓扑信息，然后采用一种改进的基于截面属性的轮廓分割算法得到若干组局部结构轮廓集，最后对这些轮廓集进行叠加与拼合，形成零件的整个三维表面。实验结果表明，该方法分割轮廓准确，稳定性好，对具有复杂内外结构的零件，可确保其重构结果的拓扑正确性。     

DICOM医学图像三维可视化系统的研究

医学图像三维可视化是当前科学计算可视化应用的重点.通过对DICOM图像的结构、解析方法和三维可视化技术的探讨以及对系统结构和各模块功能的研究,开发了DICOM医学图像三维可视化系统.研究表明,该系统能有效地实现DICOM医学图像三维可视化,为医务人员提供更为直观逼真立体图像,具有广泛的临床应用价值.     

基于医用X-CT的三维重建系统研究

根据CT图像特点,运用计算机图形、图像和三维可视化技术,开发了一套基于医用X-CT的三维重建原型系统,实现对二维有序CT的浏览、图像分割及重建图像显示等操作.介绍了系统的结构和各种算法的实现.试验结果表明,该系统满足临床辅助诊断和手术计划制定的要求.     

图像式非接触三维测量的研究

逆向工程是一种产品创新的重要手段,而零件表面三维数据的提取是逆向工程中的基础。采用非接触式测量,运用立体视觉原理来提取零件表面三维数据,利用VC 和MATLAB混合编程可以使此算法实现起来更加方便、快捷。通过实验,验证算法完全正确,测量速度快、精度比较高,可以应用于逆向工程领域。     

基于等值面构造的CT图像三维重构

现代医学图像与计算机技术的发展以及它们之间的相互融合,使得基于CT的快速成型制造和三维可视化医学辅助系统的设计与开发成为现实.针对医学CT图像三维重建的关键技术,分析并利用等值面构造法进行CT图像的三维构造.分析了标准MC算法计算量大且不易实现的不足,并把SMC(special MC)算法应用到医用螺旋CT图像上进行三维重建.对两种算法进行了实例验证与比较.     

基于层次化算法在欧氏空间不标定重构三维场景

研究一种由彩色编码投影仪及数码摄像机组成的不标定三维场景重构技术,在三维场景重构过程中,只有投影仪的参数需事先标定,而摄像机的内外参数在三维重构过程中不需标定且可随场景的不同而变化。基于层次化算法,仅需单幅三维图像就可实现对三维未知场景进行不标定欧氏重构。详细地叙述了该种不标定算法,并进行了实验验证。