可视化交互医疗系统的设计与实现

【摘要】目前,医学领域图像的可视化,主要通过观察MRI或CT图像的切片来实现,这种方法在很大程度上依靠医生的主观判断,缺少准确性和直观性。随着现代医学影像技术的高速发展,人们将二维切片的三维重建技术提到研究日程上来,将医学图像中的隐含信息用三维图像的形式来展现,对于临床疾病的诊断、治疗具有重大意义。本文以德国罗伊特林根大学虚拟-现实实验室的研究项目为背景,从医学图像三维可视化的理论基础与实际需要出发,结合人机交互技术,对医学领域的可视化交互系统进行总体设计,并基于VTK对系统进行实现。在图像三维重建算法的选择上,本文着重研究了三维表面绘制的MarchingCubes算法与三维体绘制的Ray-Casting算法,并对二者的绘制效果进行了对比。从比较结果可以看出,体绘制的清晰度高,但绘制速度慢；表面绘制的速度快,而图像还原度较差。针对医学图像质量要求高、可交互操作多、实时性较强等特点,本文分别实现了体绘制与面绘制的算法,并提出采用混合绘制的方法,将三维体绘制与表面绘制算法结合起来,综合二者的优点,提高图像处理的效率与准确性。在系统可交互性的实现上,采用TUIO多点触控技术识别用户的交互请求,通过TCP端口监听用户的手势、动作等输入,并及时给出反馈以完成系统与用户的交互。采用动态三维立体显示技术,实现医学图像的三维变换,包括图像的缩放、旋转、平移等。最后,在分析系统需求与开发平台的基础上,本文设计并实现了可视化交互医疗系统。使用可视化开发工具VTK,对基于DICOM格式的医学图像进行三维表面绘制与三维体绘制,并在计算机上运行和测试,以保证系统的可靠性与稳定性。
【作者】刘宝珠；
【导师】刘晓强；
【作者基本信息】东华大学，计算机技术（专业学位），2014，硕士
【关键词】医学图像；三维重建；交互操作；

【参考文献】
[1]李希萌.莫五平室内乐作品《凡I》研究[D].中国音乐学院,音乐学,2012,硕士.
[2]仝文婷.氨甲酰基硅烷与碳氮双键的加成反应及与卤代芳烃的碳碳交叉偶联反应[D].山西师范大学,化学,2014,硕士.
[3]周健鹏.基于802.16协议的仿真系统的研究与实现[D].西安电子科技大学,软件工程,2012,硕士.
[4]孔令鹏.中文词法错误自动检测关键技术研究[D].国防科学技术大学,军事通信学,2012,硕士.
[5]范艾爱,陈立潮,王广龙.基于三维石墨烯的重金属吸附及控制研究[J].太原理工大学学报,2014,06:727-730.
[6]卢少峰.网络安全审计系统的设计和实现[D].西北工业大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[7]李春桥,侯立刚,张天然.基于FPGA的宽频谱信号监测系统设计[J].现代电子技术.
[8]徐志群.中国上市公司信息披露制度[D].天津大学,会计学,2004,硕士.
[9]袁文静.关怀理论在高校师生关系构建中的应用研究[D].河北师范大学,思想政治教育,2014,硕士.
[10]邵博.基于无线传感器网络的路灯智能控制系统的设计[D].陕西科技大学,模式识别与智能系统,2013,硕士.
[11]梁迪.康有为著《列国游记》音乐资料探微[D].天津音乐学院,音乐学,2014,硕士.
[12]刘毅斌.珠江三角洲城市森林建设与研究[D].广西师范大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[13]刘述,孙明俊.家庭网关在家庭网络中的作用与功能[J].电信网技术.2005(06)
[14]孙大南,刘志刚,刁利军,林文立.牵引电机矢量控制转子磁场准确定向实时校正策略[J].电工技术学报,2011,09:116-123.
[15]马海威.高校建设项目全过程投资控制管理研究[D].浙江工业大学,MBA,2012,硕士.
[16]徐文篆.我国商业银行声誉资本管理研究[D].安徽大学,金融学,2014,硕士.
[17]牛明雷.论我国工程造价计价体系改革和工程量清单的推广[D].重庆大学,2004.
[18]张卫海.主链含双层笼型倍半硅氧烷结构聚芳醚砜杂化材料的分子设计、合成及性能研究[D].吉林大学,高分子化学与物理,2014,硕士.
[19]孙晓倩.NEDD9通过激活p38途径上调MMP9的表达促进乳腺癌细胞的迁移[D].东北师范大学,遗传学,2012,硕士.
[20]李光强.钠离子电池正极材料Na_3V_2(PO_4)_3/C的合成及其性能研究[D].合肥工业大学,2014.
[21]陈超.卢梭现代性批判思想研究[D].中共中央党校,外国哲学,2013,硕士.
[22]徐中英.裂缝性储集层的储量估算——地震剖面的一种应用[J].石油地球物理勘探,1981,05:48-55.
[23]秦磊.SSF植酸酶对生长育肥猪生产性能、养分消化率及骨骼指标的影响[D].河南农业大学,动物营养与饲料科学,2004,硕士.
[24]王正胜.中国学生对英语Tough结构的习得[D].大连海事大学,外国语言学及应用语言学,2004,硕士.
[25]郑寇全,雷英杰,王睿,王艺菲.直觉模糊时间序列建模及应用[J].控制与决策,2013,10:1525-1530.
[26]杨远渊.气力式水稻钵盘播种器研究[D].浙江理工大学,机械设计及理论,2013,硕士.
[27]苑杨.开发区土地集约利用水平及潜力研究[D].内蒙古师范大学,土地资源管理,2012,硕士.
[28]印久青.经济报道中如何运用好经济数据[J].数据,2005,08:42-44.
[29]廉捷,周欣,曹伟,刘云.新浪微博数据挖掘方案[J].清华大学学报(自然科学版),2011,10:1300-1305.
[30]贺留胜.清代宫廷大戏《升平宝筏》研究[D].安庆师范学院,中国古代文学,2013,硕士.
[31]郭瑞红.大学生实验探究能力现状及发展策略研究[D].东北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[32]马晶金.兰州市华坪穆斯林社区变迁研究[D].兰州大学,民族学,2013,硕士.
[33]陆婷婷.美国对华“双反”实践的法律分析与应对思考[D].南京财经大学,国际法学,2012,硕士.
[34]叶银坚.石墨烯基多级纳米复合材料的构建及其电化学应用研究[D].江西师范大学,2014.
[35]刘思敏.发展诉求与气候治理[D].上海外国语大学,国际关系,2013,硕士.
[36]赵亮.三相电压型PWM整流方法的研究及DSP控制器的设计[D].湖南大学,电子科学与技术,2013,硕士.
[37]张玉杰,郑晨升,蔡陈赟.拉丝模孔型测量仪的研制[J].冶金自动化,2005,01:63-65.
[38]朱文博.基于数据仓库的决策支持系统的研究[J].金融电子化,2003,11:49-51.
[39]李小娟.检察机关民事起诉制度研究[D].华中师范大学,诉讼法学,2013,硕士.
[40]郭玉玲.生态文明指标体系的构建与评价[D].首都经济贸易大学,区域经济学,2014,硕士.
[41]万一.人TNF-α自体疫苗的研究[D].第四军医大学,生物化学与分子生物学,2004,硕士.
[42]张永红.气候变化对陕西省棉花生产的影响[D].南京气象学院,气象学,2003,硕士.
[43]于芳.连花清肤饮治疗面部激素依赖性皮炎的疗效观察[D].黑龙江中医药大学,中医外科学（专业学位）,2014,硕士.
[44]李士金.基于电子商务的保险公司运行模式研究[D].辽宁工程技术大学,企业管理,2004,硕士.
[45]肖峻,王成山,周敏.基于区间层次分析法的城市电网规划综合评判决策[J].中国电机工程学报,2004,04:54-61.
[46]马玉秀.中国承接服务外包的就业效应研究[D].山东财经大学,世界经济,2012,硕士.
[47]刘亚方.索拉非尼和Regorafenib的合成索拉非尼类似物作为PET显像剂的合成[D].天津大学,药物化学,2013,硕士.
[48]吴林强,夏广洁,李亮,薛雅,邱宇平.pH及苯影响下生物质炭吸附毒莠定的行为[J].农业环境科学学报,2013,01:69-74.
[49]徐焜耀,徐鑫,侯兴哲,胡致远.构建新一代智能配用电通信网建议[J].电力系统自动化,2013,10:1-5+18.
[50]李芬芳.自闭症儿童开展主题教学的实践研究[D].华中师范大学,教育管理,2014,硕士.