医学图像三维重建
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襄 樊职 业技 术 学 院学 报
第 １ １卷 双 月 刊 第 １期 ２１ ０ ２年 １月
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医学图像三维重建
黎杨梅
（ 汉软件 职 业技 术 学院 电子 与 电气 自动化 系， 武 汉 武 ４ ０７ ） ３０４
ｙ ２ ０ ，３ ） ６ － ３ ｇ ，０ ０ （６ ：９ ７ 。
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ＬＩＹａ － ｉ ｎｇ ｍｅ
（ ｈ ｎＳ ｆ ａｅＴ ｃ ｎｃｌ ｏｌｇ， ｈ ｎ４ ０ ７ ， ｈｎ ） Ｗｕ ａ ｏ ｗ ｒ ｅｈ ｉａ Ｃ ｌ ｅ Ｗｕ ａ ３ ０ ４ Ｃ ｉａ ｔ ｅ
为 例 说 明 面 绘 制 算 法 。本 质 是 将 一 系 列 两 维 的切 片 数据 看 作是 一 个 三 维 的数 据场 ， 中将 具 有某 种 域 从 值 的物 质 抽取 出来 ， 某 种拓 扑 形 式连 接 成 三 角面 以 片 。圆 片 数 据 可 以 看 作 是 一 些 网 格 点 组 成 的 ， 些 切 这
一
口 ｅ ●‘ ｎ ｉ ， 。
・ｘ ＇ － －
、
基 于表 面 的 医 学 图 像 三 维 重 建 算 法
图 １ 切片组成三维数据场
图 ２ Ｃ ｂ 示意 图 来自百度文库 ｕｅ
面 绘 制 算 法 是 对 利 用 物 体 表 面轮 廓 来 构 建 体 的 重建 方 法 。以移 动 立 方 体 （ ｒｈｎ ｕ ｅ ） 法 Ｍａｃ ｉｇＣ ｂ ｓ算
两 种 模 式 ， 种 是 基 于 表 面 （ 廓 ） ， 有 一 种 是 一 轮 的 还
基 于体 素 的 。【 ・ 】 本文 介 绍 了医学 图像 三维 重 建技 术 的流 程并 分别 从 基 于 表 面 和 基 于 体 素 两 个 方 面 介 绍其 原 理和算 法 。
（ａ ａ ２ ｉ Ｉ ） ｄ ｔ ａ ｐ ｅ
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图 ３ Ｃｂ ｕ ｅ的顶点分类
图 ４ 顶点状态索引值
收 稿 日期 ：０ １ １－ ０ ２ １ － １２
作者简介 ： 黎杨梅 （９４ ）女 ， １８一 ， 湖北京山人 。教师 ， 硕士 ， 研究方向 ： 视频图像处理和阵列信号处 理。
４３
医 学 图像 三 维 重 建
图 ８ 、图 ９是 用 Ｍａｃ ｉｇＣ ｂ ｓ 法 分 别 选 取 ｒｈｎ ｕ ｅ 算 不 同的 阈值进 行 三维 重建 的结 果 。 图 １ 、图 １ 是用 Ｒ ｙ Ｃ ｓｎ 算 法 分别 选 取 Ｏ １ ａ－ ａｔ ｇ ｉ 不 同的 阈值进 行 三维 重建 的结 果 。 在 面绘 制 中 阈值 就 是 上 文 中定 每个 小 立 方 块 的 八 个 顶 点 是 外 点 还 是 内 点 时 设 定 的值 ； 在 体 绘 而 制 中 阈值 是 指 用 光 线 投 影算 法 计 算 出每 一 个 像 素
现 代 医 学 中 医生 参 照 Ｃ 、 Ｉ 医 学 图像 进 Ｔ ＭＲ 等 行 医 学 诊 断 ， 大 程 度 上 还 是 依 靠 其 经 验 。 医 学 图 很 像 三 维 重 建 技 术 就 是 由 一 系 列 的 Ｃ 图 像 或 ＭＲ Ｔ Ｉ
用 阈值 对 一 个 Ｃ ｂ ｕ ｅ的 ８个 顶 点 分 别 进 行 分 类 ， 如 果顶 点 的密 度值 小 于 阈值 ， 定 为 内值 ， ０表示 ； 设 用
参 考文 献 ：
［ ］ 仕 刚 ， 耀 钦 ， 尚联 ． １张 谢 包 医学 图像 物理 学科 的现 状 和 未 来ｆ． 理 ，０ ４ ２ （３ ：７ ７ ． Ｊ物 】 ２ ０ ，３ ３ ）６ — ２
［ ］ 季 ， 宜 杰．医 学 图像 三 维 重 建 方 法 的 比较 研 究『 ． 信 息 ，０ ６ （ ）９ ８ ９０ ２张 王 Ｊ 医学 ］ ２ ０ ，６ ，４ — ５ ． ［ ］ ｌＳｈｏｄｒＫ ｎＭａｔ ，ｉ ｏｅｓｎＴ ｅＶｓａ ｚｔ ｎＴ ｏｋｔ Ａ ｂｊｃ一 ｒ ｎｅ ｐ ｒａｈＴ Ｄ Ｇ ａ ｈｃ［ ． ｉ ａｅ ３Ｗｉ ｃ ｒｅｅ ， ｅ ｒｎ ＢｌＬ ｒｎｅ．ｈ ｉ ｌａｉ ｏｌｉ ｎ０ ｉ ｔ０ ｉ ｔｄＡ ｐｏｃ ｏ３ ｒｐ ｉ Ｍ］Ｋｔ ｒ： ｌ ｉ ｌ ｕｉ ｏ － ｅ ｅ ｓ ｗ
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如果 顶 点 的密 度 值 大 于 阈 值 ， 定 为 外 值 ， １表 设 用
示 。 如 图 ３所 示 。
图像 等 Ｄ Ｃ Ｍ 格式 的 医学 图像 通 过某 种 算 法 绘制 ＩＯ 出 三 维 图 像 模 型 ， 对 图像 进 行 各 种 操 作 ， 放 大 、 并 如 旋转 、 动等 ， 移 以方 便 医 生 能 更 加 直 观 地 观 察 该 图 像 所代 表 的组织 或 器 官有 没 有 病变 ， 或者 病 灶 的位 置 及 大 小 。 就 目前 来 说 ， 学 图 像 三 维 重 建 技 术 有 医
Ｋ ｙｗ ｒｓｒｐｏ ｕ ｔ ｎｏ ｒｅ—ｉ ｎｉｎ ｌ ｅｏ ｓ ｃ ｏ ；ｎ ｖ ｕ ｅａ ｏ ｔｍ；ｉ ｔ ｒｊｃ ｅ ｏｄ ： ｒｄ ｃ ｏ ｆ ｈｅ— ｍｅｓ ａ ｒｃ ｎｔ ｔ ｎ ｌｏｅｃ ｂ ｌ ｒｈ ｌ ｈ ｏ ｔ ｅ ｉ ｔ ｄ ｏ ｕ ｒ ｉ ｇｉ ｇ ｐ ｅ
（ 稿 ： 智勇 编 校 ： 审 曾 邹 丹）
４５
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摘 要： 在传 统的方法中医生往往是根据胶 片或者数 字形式的二维 图像 ， 靠“ 依 在头脑 中进行三 维对 象重现 ” 来 进行分析和诊断 。文章研 究 医学 图像 三维重建技术——通过对具有 空间特征 的 医学对象在 静态或动态三维空间 中
进行处理 ， 以视 觉信 息的形 式充分反映 出医学对 象中丰富的隐含信 息。分别从基于体 素和基 于表 面两个方面研究 医
点代 表 了密度 值 ， 图 １ 示 。 如 所 在 切 片 数 量 中 每 次 读 出 两 张 切 片 ，形 成 一 层 （ ａ ｅ） 这 样 一 层 中 上 下 相 对 应 的 八 个 网 格 点 构 成 Ｌｙｒ，
一
个 Ｃ ｂ ， 图 ２所 示 。取 一 个 设 定 值 ， 为 阈值 。 ｕｅ如 称
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对 系 统 的消耗 较小 。当显 示头 部骨 骼及 其 内部结 构 的时 候 ， 绘制 三 维重 建 得 到 的效果 比面 绘制 三 维 体 重 建得 到 的效果 好 。
点 的颜 色 后显 示 时用 来 区分显 示 和不显 示 的值 。皮 肤组织的 Ｃ Ｔ值 一 般 比 骨 骼 等 组 织 的 Ｃ Ｔ值 小 ， 阈 将
Ｓｅｉ ｓ， ００ｈ ８－ ５． ｒｅ ２ ３３ ３４
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值 设 成某 较 小 的值 时 ， 示 头部 的 皮肤 组 织 。 阈值 显 较 大 时 ， 能 显 示 骨 骼 。另 外 ， 这 两 组 图进 行 纵 向 只 将 比较 可 以 看 出 ， 显 示 头 部 皮 肤 组 织 （ 层 ） 时 当 表 的 候 ， 绘 制 三维 重 建 和面 绘 制三 维重 建 这 两种 方 法 体 得 到 的 效 果 是 差 不 多 的 ， 且 面 绘 制 所 用 的 时 间 和 而
ｉ ｇｓ一 ｓ ｄ ｉｇｔｅｍ ｄｃｌ ｂｅｔ ｉ ｐ ｔ ｌ ｈ ｒｃｅ ｓ ｃ ｔｔ ｒ ｙ ａ ｃｔｒｅ ｄｍ ｎ ｉ ａ ｓａｅ ｍａｅ． ＿ ｔ ｙｎ ｅ ｉａ ｏ ｊ ｔ ｓａｉ ａａｔｒ ｔ ｓ ｎａｓ ｉ ｏ ｎｍｉ ｈｅ— ｉ ｅ ｓ ｎ ｌ ｐ ｃ ｕ ｈ ｃｗ ｈ ａｃ ｉｉ ｉ ａｃ ｄ ｏ
学图像三 维重建技术的算法和原理 ， 并从 实现结果对两种方法进行分析比较 。
关键词 ： 医学图像 三维重建 ； 移动立方体算法 ； 光线投影法
中 图分 类 号 ：Ｐ ９ Ｔ３ｌ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ９４ ２ １ ）１０ ４ — ３ １７ — １Ｘ（０ ２ ０ — ０ ３ ０
襄 樊职 业技 术 学 院学 报
第 １ １卷 双 月 刊 第 １期 ２１ ０ ２年 １月
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医学图像三维重建
黎杨梅
（ 汉软件 职 业技 术 学院 电子 与 电气 自动化 系， 武 汉 武 ４ ０７ ） ３０４
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为 例 说 明 面 绘 制 算 法 。本 质 是 将 一 系 列 两 维 的切 片 数据 看 作是 一 个 三 维 的数 据场 ， 中将 具 有某 种 域 从 值 的物 质 抽取 出来 ， 某 种拓 扑 形 式连 接 成 三 角面 以 片 。圆 片 数 据 可 以 看 作 是 一 些 网 格 点 组 成 的 ， 些 切 这
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基 于表 面 的 医 学 图 像 三 维 重 建 算 法
图 １ 切片组成三维数据场
图 ２ Ｃ ｂ 示意 图 来自百度文库 ｕｅ
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两 种 模 式 ， 种 是 基 于 表 面 （ 廓 ） ， 有 一 种 是 一 轮 的 还
基 于体 素 的 。【 ・ 】 本文 介 绍 了医学 图像 三维 重 建技 术 的流 程并 分别 从 基 于 表 面 和 基 于 体 素 两 个 方 面 介 绍其 原 理和算 法 。
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图 ３ Ｃｂ ｕ ｅ的顶点分类
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４３
医 学 图像 三 维 重 建
图 ８ 、图 ９是 用 Ｍａｃ ｉｇＣ ｂ ｓ 法 分 别 选 取 ｒｈｎ ｕ ｅ 算 不 同的 阈值进 行 三维 重建 的结 果 。 图 １ 、图 １ 是用 Ｒ ｙ Ｃ ｓｎ 算 法 分别 选 取 Ｏ １ ａ－ ａｔ ｇ ｉ 不 同的 阈值进 行 三维 重建 的结 果 。 在 面绘 制 中 阈值 就 是 上 文 中定 每个 小 立 方 块 的 八 个 顶 点 是 外 点 还 是 内 点 时 设 定 的值 ； 在 体 绘 而 制 中 阈值 是 指 用 光 线 投 影算 法 计 算 出每 一 个 像 素
现 代 医 学 中 医生 参 照 Ｃ 、 Ｉ 医 学 图像 进 Ｔ ＭＲ 等 行 医 学 诊 断 ， 大 程 度 上 还 是 依 靠 其 经 验 。 医 学 图 很 像 三 维 重 建 技 术 就 是 由 一 系 列 的 Ｃ 图 像 或 ＭＲ Ｔ Ｉ
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［ ］ 仕 刚 ， 耀 钦 ， 尚联 ． １张 谢 包 医学 图像 物理 学科 的现 状 和 未 来ｆ． 理 ，０ ４ ２ （３ ：７ ７ ． Ｊ物 】 ２ ０ ，３ ３ ）６ — ２
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摘 要： 在传 统的方法中医生往往是根据胶 片或者数 字形式的二维 图像 ， 靠“ 依 在头脑 中进行三 维对 象重现 ” 来 进行分析和诊断 。文章研 究 医学 图像 三维重建技术——通过对具有 空间特征 的 医学对象在 静态或动态三维空间 中
进行处理 ， 以视 觉信 息的形 式充分反映 出医学对 象中丰富的隐含信 息。分别从基于体 素和基 于表 面两个方面研究 医
点代 表 了密度 值 ， 图 １ 示 。 如 所 在 切 片 数 量 中 每 次 读 出 两 张 切 片 ，形 成 一 层 （ ａ ｅ） 这 样 一 层 中 上 下 相 对 应 的 八 个 网 格 点 构 成 Ｌｙｒ，
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值 设 成某 较 小 的值 时 ， 示 头部 的 皮肤 组 织 。 阈值 显 较 大 时 ， 能 显 示 骨 骼 。另 外 ， 这 两 组 图进 行 纵 向 只 将 比较 可 以 看 出 ， 显 示 头 部 皮 肤 组 织 （ 层 ） 时 当 表 的 候 ， 绘 制 三维 重 建 和面 绘 制三 维重 建 这 两种 方 法 体 得 到 的 效 果 是 差 不 多 的 ， 且 面 绘 制 所 用 的 时 间 和 而
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学图像三 维重建技术的算法和原理 ， 并从 实现结果对两种方法进行分析比较 。
关键词 ： 医学图像 三维重建 ； 移动立方体算法 ； 光线投影法
中 图分 类 号 ：Ｐ ９ Ｔ３ｌ 文 献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １ ９４ ２ １ ）１０ ４ — ３ １７ — １Ｘ（０ ２ ０ — ０ ３ ０