基于VTK的医学图像三维重建系统研究与实现

由于目前主流医学图像技术的局限性,临床诊断只能依靠二维断层图像数据。医生往往根据二维断层图像数据来推测病灶的空间位置以及病灶与人体器官组织的相互关系。但是这样的诊断结果具有很大的主观性,临床诊断领域需要一种行之有效的工具能够全方位地观察人体器官组织,医学图像三维重建系统应运而生。首先,论文阐述了二维断层图像数据文件的DICOM标准,着重分析了DICOM标准中文件结构各部分的作用和意义,并对DICOM文件实例进行了分析。介绍了三维图像重建的基本流程,重点分析了用于三维图像数据重建的数据的种类与特点。其次,论文研究了两类图像三维重建算法,针对面绘制算法,分析重建过程中体素模型和等值面两个重要概念;针对体绘制算法,分析了体绘制过程中体素分类和颜色透明度赋值等技术细节。并重点对面绘制算法中移动立方体算法以及刨分立方体算法,体绘制算法中的光线投射算法、3D纹理映射算法和最大密度投影算法进行了研究实现。给出了各种算法在绘制速度和显示效果上优劣,依据各种算法特点分析其临床应用场合。最后,论文基于可视化工具包VTK,根据面向对象的设计思想,利用MFC界面设计技术,使用跨平台工程构建工具CMake实现了基于VTK医学图像三维重建系统。通过对几组序列二维断层图像三维重建,演示了系统的重建、平移、旋转和截取多种功能。该系统完成了设计的需求,满足了设计预期。