4.1简介 18

4.2 光线投射法 19

4.3 光线投射法仿真 22

4.4预处理后重建 24

5.重建的切割交互 26

5.1 切平面概述 26

5.2 面绘制中切割仿真 27

5.3 体绘制切割仿真 28

5.4失、冠、轴面显示 29

5.5 肾脏血管仿真 29

5.5.1 血管面绘制 30

5.5.2 血管体绘制 30

结论 34

致谢 35

参考文献 36

1. 绪论

1.1背景

随着20世纪七十年代计算机断层技术（CT）、核磁共振成像（MRI）等医学影像技术的应用，医院的医生可以用CT和MRI机得到病人身体内部的二维断层的序列图像，他们可以通过这些断层图像进行对病变部位分析，可以得到病人的具体治疗信息。但是，这些医疗仪器提供的只是人身体内部的二维图像，这些图像只能显示内部器官某一界面的解剖信息，医生们只能凭借自己多年行医的经验去估计病灶的空间位置、大小及几何形状，然后在脑子里构造病灶和它周围组织的空间关系，这样的话就给治疗带来了困难。在医院的放射治疗中，单单用二维的断层序列图像进行某些解剖部位简单的叠加，也不能给出精确的三维图形影像，造成病变定位的失真和畸变。

图像处理和三维可视化技术把一系列的二维医疗影像数据重建为具有直观、立体效果三维图像模型，并进行定性、定量分析。该技术不仅给医生提供了具有真实感的三维图形，并让医生从任意角度观察图像，获取三维结构信息，提供真实的解剖结构信息，这些信息是简单的解剖手术无法获得的。通过三维重建技术，医生对病灶与周围的组织进行分析，有效地提高了医疗诊断的科学性和准确性，从而整体地提高社会医疗诊断水平。文献综述

目前对于三维重建方法而言有两种，一个是面绘制法，另一个是体绘制法。面绘制法是利用由仪器得到的二维医学体数据构造出大量的几何图元（一般是三角面片），用这些几何图元进行规则的拼接就能构造出三维的形体，配合光照、明暗等模型进行消隐和渲染，最终显示图象。而体绘制则不需要构建几何图元，而是直接由体数据生成三维物体的图像，经过采样、重构、重采样、组合和绘制等操作。这两种三维重建的方法在已经医学图像可视化领域得到了广泛的应用。

1.2国内外相关的研究

1.3 论文主要内容

本文针对医学图像的特点对可视化工具包(Visualization Toolkit, VTK)及其基于VTK的三维重建流程进行了概述，并重点研究和实现了面绘制中的移动立方体算法和体绘制中的光线投射算法，取得的良好的三维重建效果，并将其应用到了计算机辅助医学诊断软件中。

具体研究内容如下：

第1章绪论主要分析了医学图像三维重建技术的研究目的及其意义，还讲述了在临床医学中的应用和国内外的研究发展现状，后面归纳和总结了本文的结构和研究的主要内容。

第2章首先介绍了可视化开发工具包VTK的基本结构和它的绘制流程，给本文的医学图像三维重建系统的实现打下基础，并介绍和实现了医学图像的滤波、平滑预处理，为后面的三维重建工作奠定基础。