圖像處理及三維重建的綜述課件

1、CT圖像處理及三維重建技術(shù). 1.問題的提出及其研究意義2.國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀3.圖像處理基本理論及方法4. 三維重建基本理論及方法5.參考文獻. 1.問題的提出及其研究意義 隨著醫(yī)學數(shù)字成像技術(shù)的飛速發(fā)展及其在臨床診斷中的廣泛應(yīng)用，先進的醫(yī)學斷層儀器，如計算機斷層掃描等醫(yī)學成像設(shè)備采集人體器官1、骨骼2、關(guān)節(jié)3等部位的影像數(shù)據(jù)為醫(yī)學研究與診斷提供高質(zhì)量的二維斷層圖像信息，同時也為反求工程在醫(yī)學上的應(yīng)用提供了良好的條件。同時ct技術(shù)也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑學，混凝土中的破損機理的分析，實現(xiàn)了混凝土技術(shù)的三維重建4；人們也利用ct采集無損原木的切片圖像，實現(xiàn)圖片重建，這對無損檢測具有重要意義5；在工業(yè)

2、上，利用三維重建技術(shù)，實現(xiàn)ct圖像的可視化研究，提高無損檢測準確性6。. 圖1 切牙牙斷層線框圖、曲面模型和實體模型（從左到右）圖2 曲面模型圖圖3 實體圖. 圖4 重構(gòu)的原木圖像圖5飛機葉片照相圖和三維重建圖像. 基礎(chǔ)的定做式人工髓關(guān)節(jié)也己經(jīng)應(yīng)用到醫(yī)療實踐中13。清華大學激光快速成型中心可以進行ct反求方面的工作。14. 3.圖形處理基本理論及方法 要實現(xiàn)CT斷層圖像的三維重建，首先要對二維CT圖像處理，提高圖片質(zhì)量。由于醫(yī)學cT圖像本身就是一種數(shù)字圖像，數(shù)字圖像處理的基本理論及方法也適用于CT圖像。本章系統(tǒng)地介紹了第四章醫(yī)學圖像處理及三維重建軟件開發(fā)中所運用到的圖像預(yù)處理、灰度圖像二值化、

3、圖像增強、圖像分割等基本理論及相關(guān)的算法。. 3.1灰度圖像二值化 灰度圖像二值化的目的是對圖像進行分割，對于CT圖像的分割，主要是骨組織和軟組織的分割，而二者的灰度值相差很大，所以可以采用閾值分割法將其分離出來。具體的方法就是根據(jù)灰度圖像的分布，選定一個灰度值作為標準值，然后將圖像矩陣中每像素的灰度值與標準閾值比較，這樣就將一幅灰度圖像轉(zhuǎn)化為一幅黑白二值圖像，實現(xiàn)關(guān)節(jié)軟組織和骨主體邊界輪廓的清晰區(qū)分實現(xiàn)圖像分割. 3.2中值濾波CT圖像的形成中會引入不同的噪音，為了確保圖像的質(zhì)量，需要去除噪音，中值濾波能夠有效地去除尖峰信號，削平振動噪音，而對階梯或陡然下降信號卻能很好地保留，因此它既能有效

4、地抑制噪音，又能很好地保留有效信號。另外，中值濾波不需要做乘除運算，處理速度也較高，因此非常適合于CT圖像的平滑和去噪處理。中值濾波是抑制噪音的一種非線性的信號處理。. 3.3圖像的平滑與銳化 在圖像數(shù)據(jù)的獲取過程中，各電子器件的隨機擾動不可避免地會帶來噪音，造成圖像質(zhì)量的退化、降低。為確保圖像質(zhì)量，需對圖像進行預(yù)處理，以去除噪音。噪音去除的方法很多，但一般采用不同的濾波方式借助模板結(jié)合鄰域操作來完成，根據(jù)濾波功能又可分為平滑(低通濾波)和銳化(高通濾波)。平滑的目的是模糊，在提取較大目標前去除太小的細節(jié)或?qū)⒛繕藘?nèi)的小間斷連接起來，并消除噪音;銳化的目的是增強被模糊的細節(jié)。. 3.4圖像的邊緣

5、檢測與增強 邊緣是指圖像局部強度變化最顯著的部分。使圖像的輪廓更加突出的圖像處理法叫做邊緣檢測和邊緣增強。邊緣增強是一種重要的區(qū)域處理。在對圖像進行特征提之前，一般都需要先進行邊緣檢測，然后再進行二值化處理邊緣增強將突出圖像的緣，邊緣以外圖像區(qū)域通常將被削弱甚至被完全去掉。處理后邊界的亮度與原圖中邊周圍的亮度變化率成正比。所有邊緣增強方法都削弱了圖像的低頻部分，處理后圖像亮度保持不變，像素值變化緩慢的區(qū)域變黑，而像素變化劇烈的區(qū)域被突出。. 4.三維重建基本理論及方法 由一系列二維CT斷層圖像上的輪廓線重構(gòu)三維形體，即醫(yī)學圖像的三維重建實質(zhì)上個三維數(shù)據(jù)的生成及顯示的可視化問題。三維重建技術(shù)能充

6、分利用CT、MR工等醫(yī)學圖像數(shù)據(jù)。 醫(yī)學圖象的三維重建就是根據(jù)輸入的斷層圖象序列，經(jīng)分割和提取后，構(gòu)建出待建組織的三維幾何表達，這種三維幾何表達的模型最常用的就是表面模型。表面模型一般以平面片特別是三角面片來逼近表示，對于封閉的表面，構(gòu)成一多面體，這時也稱多面體模型。醫(yī)學圖像三維重建的方法主要有面繪制和體繪制兩類。. 面繪制方法是基于二維圖像邊緣或輪廓線提取，通過幾何單元拼接擬合物體表面來描述物體三維結(jié)構(gòu)的，稱為基于表面的三維面繪制方法，又稱為間接繪制方法。 體繪制方法則是直接應(yīng)用視覺原理，將體素投影到顯示平面的方法，稱為基于體數(shù)據(jù)的體繪制方法，又稱為直接繪制方法。. 5.參考文獻l張建華,

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