ct图像处理及三维重建的综述

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医学图像重建PPT课件

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一 图像重建概述
不同密度体对射 线的吸收不同
对射线吸收相同的 物体,密度分布不 一定相同
入射线
高密度体
少透射
入射线
低密度体
多透射
入射线
6ห้องสมุดไป่ตู้
222
入射线
6
141
等强度射线穿透不同组织的情况
投影重建时需要一系列投影才能重建图像。
一 图像重建概述
➢ 分类:
➢ 根据被用于图像重建的数据获取方式不同,可以分为透射 断层成像、发射断层成像和反射断层成像。
插值法:
▪ (一)基于图像灰度值的插值方法,如最邻近法、线性插值、样条插值等 ,它是在原始灰度断层图像序列中,补充若干“缺少”的切片,这些插值方 法插值精度不高,产生的新断面通常会出现边缘模糊,由此重建出的三维 真实感图像表面会产生伪像,当断层间距较大时这一点尤其明显. 造成这 种情况的主要原因是这些方法没有考虑到物体几何形状的变化.
二 医学CT三维图像重建
➢ 投影切片定理给出了图像在空间域上对X轴的投影与 在频率域u轴的切片之间的关系。
➢ 如果投影并非是对X轴进行,而是对与空间域的X 轴成 任意的角度θ的方向进行投影,是否频率域上存在与u 轴成相同的θ角度方向上的中心切片与之相等?
➢ 回答是肯定的,二维傅里叶变换的旋转定理。
3) 为了增强三维逼真效果,突出显示不同组织的边界面,可以采样表面 并进行明暗计算。
➢ 根据成像所采用的射线波长不同,可以分为X射线成像、 超声成像、微波成像、激光共焦成像等。
二 医学CT三维图像重建
(1)现实意义
在医疗诊断中,观察病人的一组二维CT 断层图像是医生诊断病情的常 规方式. 现有的医用X 射线CT 装置得到的序列断层图像,虽能反映断层内 的组织信息,但无法直接得到三维空间内组织的形貌(如肺部肿瘤的表面 纹理) 和组织间相互关联的情况,而临床上组织形貌对组织定征(如肿瘤的 恶性或良性判断) 却是十分重要的. 仅靠CT 断层图像信息,要准确地确定 病变体的空间位置、大小、几何形状以及与周围组织之间的空间关系,是 十分困难的.因此迫切需要一种行之有效的工具来完成对人体器官、软组 织和病变体的三维重建和三维显示. CT 三维重建技术就是辅助医生对病 变体和周围组织进行分析和显示的有效工具,它极大地提高了医疗诊断的 准确性和科学性。

医学图像的处理及三维重建

医学图像的处理及三维重建

噪声去除是医学图像预处理的重要步骤,旨在消除图像中的噪声和干扰,提高图像质量。
噪声去除的方法包括滤波、中值滤波、高斯滤波等。这些方法通过平滑图像,减小像素值的随机波动,从而减少噪声对图像的影响。
噪声去除Biblioteka 详细描述总结词总结词
图像增强是为了改善医学图像的视觉效果和特征表现,使其更符合人眼观察和机器分析的要求。
医学图像处理的基本流程
包括图像去噪、对比度增强、图像分割等步骤,以提高图像质量。
从医学图像中提取出与病变相关的特征,如形状、大小、密度等。
将多个二维图像组合成三维模型,并进行可视化处理。
根据处理后的医学图像进行诊断和分析,得出结论。
预处理
特征提取
三维重建
诊断与分析
02
CHAPTER
医学图像的预处理技术
提高图像质量
测量和分析
三维重建
辅助诊断和治疗
医学图像处理的目的和意义
01
02
03
04
通过降噪、增强对比度等技术,使图像更清晰、更易于观察。
对医学图像进行定量测量和分析,提取病变特征和生理参数。
将二维图像转换为三维模型,更直观地展示人体结构和病变。
为医生提供准确的诊断依据和治疗方案,提高诊断和治疗水平。
数据量庞大
由于医学图像处理和三维重建涉及大量计算,如何提高计算效率是亟待解决的问题。
计算效率问题
面临的挑战
技术发展趋势
深度学习在医学图像处理中的应用
利用深度学习技术自动识别和提取图像特征,提高处理效率和准确性。
高性能计算资源的应用
利用高性能计算资源进行大规模并行计算,提高处理速度。
多模态医学图像融合技术
详细描述

ct图像处理及三维重建的综述

ct图像处理及三维重建的综述

李健,杨冬茹等. CT扫描结合Mimics三维成像软件对上 扫描结合Mimics [9]李健,杨冬茹等. CT扫描结合Mimics三维成像软件对上 颌第二磨牙的三维重建[J].现代口腔医学杂志 2008, 颌第二磨牙的三维重建[J].现代口腔医学杂志,2008,22 [J].
(5):550-553 ):550550
Sarti, Gori, [14]Alessandro Sarti,Roberto Gori,Claudio Lamberti. A Physieally based model to Simulate maxillo faeial surgery from 3D CT images [J]. Systems,1999, Future Generation Computer Systems,1999,15. [15]赵惠军 王波.基于MRI的盆底组织结构三维重建[J]. 赵惠军, MRI的盆底组织结构三维重建 [15]赵惠军, 王波.基于MRI的盆底组织结构三维重建[J]. 第四军医大学学报,2008,29(14):1317):1317 第四军医大学学报,2008,29(14):1317-1318. [16]巩磊 傅戈雁. 巩磊, [16]巩磊,傅戈雁.快速成型与逆向工程技术及其在医学 中的应用[J].新技术新工艺 新技术新工艺, ):67 67中的应用[J].新技术新工艺,2006, (3):67-69. [17]游素兰 黄远亮.应用M 游素兰, ics软件建立下颌无牙颌 [17]游素兰,黄远亮.应用M im ics软件建立下颌无牙颌 三维有限元模型[J].口腔医学研究,2008,24( ):381 [J].口腔医学研究 381三维有限元模型[J].口腔医学研究,2008,24(4):381383 [18]黄磊 白光辉.多层螺旋CT 黄磊, [18]黄磊,白光辉.多层螺旋CT 三维重建在先天性支气管 起源异常诊断中的应用[J].温州医学院学报,2008 [J].温州医学院学报,2008, 起源异常诊断中的应用[J].温州医学院学报,2008,38

图像处理及三维重建的综述课件

图像处理及三维重建的综述课件
CT图像处理及三维重建技术
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观,权 力必须 为职工 群众谋 利益, 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
1.问题的提出及其研究意义 2.国内外的研究现状 3.图像处理基本理论及方法 4. 三维重建基本理论及方法 5.参考文献
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观,权 力必须 为职工 群众谋 利益, 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
3.图形处理基本理论及方法
要实现CT断层图像的三维重建,首先要对二维CT图像处 理,提高图片质量。由于医学cT图像本身就是一种数字图 像,数字图像处理的基本理论及方法也适用于CT图像。
本 章系统地介绍了第四章医学图像处理及三维重建软件开发 中所运用到的图像预处理、灰度图像二值化、图像增强、 图像分割等基本理论及相关的算法。
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观,权 力必须 为职工 群众谋 利益, 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
3.2中值滤波
CT图像的形成中会引入不同的噪音,为了确保图像的质 量,需要去除噪音,中值滤波能够有效地去除尖峰信号, 削平振动噪音,而对阶梯或陡然下降信号却能很好地保 留,因此它既能有效地抑制噪音,又能很好地保留有效信 号。另外,中值滤波不需要做乘除运算,处理速度也较 高,因此非常适合于CT图像的平滑和去噪处理。中值滤
Байду номын сангаас
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观,权 力必须 为职工 群众谋 利益, 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
3.1灰度图像二值化
灰度图像二值化的目的是对图像进行分割,对于CT图像 的分割,主要是骨组织和软组织的分割,而二者的灰度值 相差很大,所以可以采用阈值分割法将其分离出来。具体 的方法就是根据灰度图像的分布,选定一个灰度值作为标 准值,然后将图像矩阵中每像素的灰度值与标准阈值比 较,这样就将一幅灰度图像转化为一幅黑白二值图像,实 现关节软组织和骨主体边界轮廓的清晰区分实现图像分割

医学CT三维重建

医学CT三维重建

30
首都师范大学学报 (自然科学版)
2004 年
原始数据做“预处理”“, 图像重建”和“图像后续处 理”就可得到反映人体某断面几何结构的灰度图像. 例如 X 射线 CT ,此灰度图像反映了人体组织对 X 射 线的不同吸收系数 ,同一吸收系数具有相同的灰度 显示. 因为人体内不同组织的元素种类和密度不同 , 对 X 射线的吸收系数不同. 如果某一组织 (正常情 况下应具有相同的灰度) 的局部发生了病变 ,医生可 明显观察到此组织局部图像灰度的变化的直观显 示 ,从而帮助医生做出诊断.
下面分别对这几个过程中所涉及的关键技术进 行分析 :
1 获取断层图像信息
要进行三维重建 ,必须先得到清晰的二维断层 图像. 医学领域中 ,利用 X 射线 CT ,放射性核素 CT , 超声 CT 和核磁共振 CT 等技术获得人体断层图象. CT 图像向我们展示了人体内部有关病变的信息 ,把
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体素的获得有两种方法[4] : (1) 控制 CT 机使其 断层间隔减小 ,直至等于断层内的分辨率. 然而这将 增加检查成本 ,而且一般的 CT 机无法达到如此高 的分辨率. (2) 用计算机图像处理的方法 ,对现有的 断层图像进行插值运算 ,以获得立方体素表示的三 维物体. 插值后 ,断层图像数目增加 ,相当于层厚减 薄 ,这是国际上普遍采用的方法. 值得注意的是 ,插 值只是改变了断层间空间分辨率 ,使三维数据的处 理 、分析和显示更加方便 ,并没有产生新信息.
其次将医生感兴趣的组织从断层图像中分割开来再次在相邻两断层图像间进行内因为断层扫描间距一般比二维图像数据的象素尺寸要大以产生空间三个方向具有相同或相差不最后将重建后的三维图像数据在计算机屏幕上进行立体感显示要对它进行各种几何变换的运算实现多种投影显式方式及几何尺寸的测量等完成任意方位断层的重构任意方位立体视图手术摸拟和医学教学等

CT三维重建指南

CT三维重建指南

CT三维重建指南三维重建是指利用计算机技术对真实世界中的物体、场景或图像进行建模和重建的过程。

它广泛应用于计算机图形、计算机视觉、虚拟现实、增强现实等领域。

本文将为您介绍CT三维重建的指南。

第一步:数据获取CT三维重建的第一步是获取CT扫描数据,这通常是通过医学影像设备执行扫描来完成的。

扫描过程中,设备将使用X射线通过身体不同部分,并记录所通过的组织对射线的吸收情况。

这些数据将以图像的形式输出,用于后续的三维重建。

第二步:数据预处理在开始三维重建之前,首先需要对数据进行预处理。

这通常包括去除噪声、增加对比度、正规化数据等操作,以优化后续重建过程的质量。

预处理步骤的目标是从原始数据中提取出有用的信息,并消除影响重建结果的干扰因素。

第三步:图像分割第四步:三维重建算法选择选择适当的三维重建算法是进行CT三维重建的关键一步。

常用的重建算法包括曲面重建、体素重建、点云重建等。

曲面重建算法通常用于重建光滑的物体、场景或人体器官。

体素重建算法则主要适用于重建复杂的物体或场景。

点云重建算法则适用于从离散的点云数据中重建三维模型。

选择合适的重建算法可以根据具体应用的需求来决定。

第五步:重建结果优化在进行三维重建后,通常需要对重建结果进行优化和改进。

这可以包括去除重建中的噪声、填补重建中的空洞、平滑或细化重建结果等。

优化重建结果的目的是提高模型的精度和真实性,并减少重建过程中可能引入的误差。

第六步:三维可视化最后一步是对重建结果进行可视化。

可视化可以通过将重建结果渲染成逼真的图像或视频,或在虚拟现实或增强现实环境中展示重建结果来实现。

对于医学图像,三维可视化可以帮助医生更好地理解病情,指导诊断和治疗。

总结:CT三维重建是一项复杂而庞大的工程,需要综合考虑数据获取、预处理、图像分割、重建算法选择、结果优化和可视化等多个步骤。

每个步骤都需要仔细设计和调整,以确保最终的重建结果准确可靠。

只有通过不断的实践和优化,才能获得高质量的CT三维重建模型。

医学图像处理中的3D重建与可视化技术教程

医学图像处理中的3D重建与可视化技术教程

医学图像处理中的3D重建与可视化技术教程在医学领域中,三维(3D)重建和可视化技术扮演着至关重要的角色。

通过将医学图像数据转化为三维模型,医生和研究人员可以更直观地理解和分析病理情况,从而帮助做出正确的诊断和治疗决策。

本文将介绍医学图像处理中的三维重建与可视化技术,并提供一些常用的工具和方法。

一、医学图像的三维重建1. 数据获取与准备首先需要获取医学图像数据,常见的包括CT(计算机断层成像)和MRI(磁共振成像)数据。

这些数据通常以二维切片的形式呈现,我们需要将其转化为三维模型。

另外,为了准确重建,还需要对数据进行预处理,包括去除噪声、图像配准(将不同采集时间点或不同成像模态的图像对齐)等。

2. 体素化体素化是将图像中的每个像素(或子像素)转化为一个三维体素的过程。

体素是三维空间中的一个小立方体单元。

通过将图像中的每个像素映射到对应的体素,我们可以得到一个离散的三维体素网格。

3. 表面重建一旦完成体素化,我们可以利用表面重建算法将离散的体素网格转化为连续的表面模型。

常用的表面重建方法包括曲面重建(如Marching Cubes算法)和几何流(Geometric Flow)等。

这些方法可以根据体素边界进行反推,从而得到一个连续的、网格化的三维模型。

4. 模型优化生成的三维模型可能存在一些缺陷,例如表面不光滑、几何形状不精确等。

因此,我们需要进行模型优化来提高重建结果的质量。

常见的模型优化算法包括平滑滤波、曲面拟合和形态学操作等。

二、医学图像的三维可视化1. 体像可视化体像可视化是将三维重建的结果以三维体像的形式呈现出来,以帮助医生和研究人员更直观地观察病理情况。

常见的体像可视化方法包括体绘制、体渲染和体切割等。

通过调整可视化参数,如透明度、颜色映射和光照等,可以得到清晰可辨的体像效果。

2. 表面可视化表面可视化是将三维重建的结果以表面模型的形式呈现出来,以更好地观察解剖结构和病变区域。

表面可视化技术可以将表面纹理、光照效果和透明度等进行调整,以提高可视化效果。

医学图像的处理及三维重建

医学图像的处理及三维重建

谢谢观赏!
2020/11/5
50
三维重建的方法
面绘制(Surface Rendering)方法 体绘制(Volume Rendering)方法
面绘制
面绘制可以提供三维物体的表面信息。它 的基本思想是先对体数据中待显示的物体 表面进行分割,然后通过几何单元内插形 成物体表面,最后通过光照、明暗模型进 行渲染和消隐后得到显示图像。
体绘制步骤
重建数据的采集 重建数据预处理 计算数据集在显示平面累计投影 构造三维体重建碎片 设置图像的颜色、阴影及显示效果
体绘制显示
体绘制方法的优缺点
优点:由于直接研究光线通过体数据场时 与体素的相互关系,无须构造中间面。体 素中的许多细节信息得以保留,结果的保 真性大为提高。从绘制结果来讲,体绘制 的图像质量通常要优于面绘制。
伦琴发现X射线
医学图像的分类
根据成像设备是对组织结构成像还是对组 织功能成像,将医学图像分成两类,即医 学结构图像和医学功能图像。 医学结构图像:X线图像、CT图像、MRI 图像、B超图像等 医学功能图像:PET图像,SPECT图像、 功能磁共振图像(fMRI)等
CT成像设备
CT图像
MRI成像设备
面绘制的方法
边界轮廓线表示法:首先通过分割对二维断 层图像提取轮廓线,然后把各层对应的轮廓 线拼接在一起表示感兴趣物体的表面边界。
表面曲面表示法:基于表面曲面的表示方法 是由轮廓重建物体的表面,用三角形或多边 形的小平面(或曲面)在相邻的边界轮廓线间 通过特定的算法填充形成物体的表面。
经典算法
最高 高
较低
绘制速度 快 快 慢 较慢
慢 较快

算法特点
内存开销小
简单快捷,内存开销 小
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[9]李健,杨冬茹等. CT扫描结合Mimics三维成像软件对上
颌第二磨牙的三维重建[J].现代口腔医学杂志,2008,22
图1 切牙牙断层线框图、曲面模型和实体模型(从左到右)
图2 曲面模型图
图3 实体图
图4 重构的原木图像
图5 飞机叶片照相图和三维重建图像
基础的定做式人工髓关节也己经应用到医疗实践中[13]。清 华大学激光快速成型中心可以进行ct反求方面的工作。[14]
3.图形处理基本理论及方法
要实现CT断层图像的三维重建,首先要对二维CT图像处 理,提高图片质量。由于医学cT图像本身就是一种数字图 像,数字图像处理的基本理论及方法也适用于CT图像。 本 章系统地介绍了第四章医学图像处理及三维重建软件开发 中所运用到的图像预处理、灰度图像二值化、图像增强、 图像分割等基本理论及相关的算法。
1.问题的提出及其研究意义 2.国内外的研究现状 3.图像处理基本理论及方法 4. 三维重建基本理论及方法 5.参考文献
1.问题的提出及其研究意义
随着医学数字成像技术的飞速发展及其在临床诊断中 的广泛应用,先进的医学断层仪器,如计算机断层扫描 等医学成像设备采集人体器官[1]、骨骼[2]、关节[3]等部位 的影像数据为医学研究与诊断提供高质量的二维断层图像 信息,同时也为反求工程在医学上的应用提供了良好的条 件。同时ct技术也已经广泛应用于建筑学,混凝土中的 破损机理的分析,实现了混凝土技术的三维重建[4];人们 也利用ct采集无损原木的切片图像,实现图片重建,这对 无损检测具有重要意义[5];在工业上,利用三维重建技 术,实现ct图像的可视化研究,提高无损检测准确性[6]。
3.4图像的边缘检测与增强
边缘是指图像局部强度变化最显著的部分。使图像的 轮廓更加突出的图像处理法叫做边缘检测和边缘增强。边 缘增强是一种重要的区域处理。在对图像进行特征提之 前,一般都需要先进行边缘检测,然后再进行二值化处理 边缘增强将突出图像的缘,边缘以外图像区域通常将被削 弱甚至被完全去掉。处理后边界的亮度与原图中边周围的 亮度变化率成正比。所有边缘增强方法都削弱了图像的低 频部分,处理后图像亮度保持不变,像素值变化缓慢的区 域变黑,而像素变化剧烈的区域被突出。
5.参考文献
[l]张建华, 甘新莲等.多层螺旋CT 三维重建技术在孤立 性肺结节的临床应用价值[J].中国医学影像技术,2004, 20(12):1907-1910 [2]张玉兰 郑晓林等.多层螺旋CT后处理技术在下颌骨骨 折中的应用[J].中国CT 和MRI 杂志,2010,8(3): 5153 [3]王胜林.多层螺旋CT三维重建在髋关节疾病及人工关节 置换中的临床应用[J].中国组织工程研究与临床康复, 2008,12(26):5113-5116 [4]田威,党发宁等.混凝土CT 图像的3 维重建技术[J]. 四川大学学报, 2010,42(6):12-16
3.2中值滤波
CT图像的形成中会引入不同的噪音,为了确保图像的质 量,需要去除噪音,中值滤波能够有效地去除尖峰信号, 削平振动噪音,而对阶梯或陡然下降信号却能很好地保 留,因此它既能有效地抑制噪音,又能很好地保留有效信 号。另外,中值滤波不需要做乘除运算,处理速度也较 高,因此非常适合于CT图像的平滑和去噪处理。中值滤 波 是抑制噪音的一种非线性的信号处理。
3.1灰度图像二值化
灰度图像二值化的目的是对图像进行分割,对于CT图像 的分割,主要是骨组织和软组织的分割,而二者的灰度值 相差很大,所以可以采用阈值分割法将其分离出来。具体 的方法就是根据灰度图像的分布,选定一个灰度值作为标 准值,然后将图像矩阵中每像素的灰度值与标准阈值比 较,这样就将一幅灰度图像转化为一幅黑白二值图像,实 现关节软组织和骨主体边界轮廓的清晰区分实现图像分割
3.3图像的平滑与锐化
在图像数据的获取过程中,各电子器件的随机扰动不可 避免地会带来噪音,造成图像质量的退化、降低。为确保 图像质量,需对图像进行预处理,以去除噪音。噪音去除 的方法很多,但一般采用不同的滤波方式借助模板结合邻 域操作来完成,根据滤波功能又可分为平滑(低通滤波)和 锐化(高通滤波)。平滑的目的是模糊,在提取较大目标前 去除太小的细节或将目标内的小间断连接起来,并消除噪 音;锐化的目的是增强被模糊的细节。Leabharlann 4.三维重建基本理论及方法
由一系列二维CT断层图像上的轮廓线重构三维形体, 即医学图像的三维重建实质上个三维数据的生成及显示的 可视化问题。三维重建技术能充分利用CT、MR工等医学 图 像数据。 医学图象的三维重建就是根据输入的断层图象序列, 经分割和提取后,构建出待建组织的三维几何表达,这种 三维几何表达的模型最常用的就是表面模型。表面模型一 般以平面片特别是三角面片来逼近表示,对于封闭的表
面,构成一多面体,这时也称多面体模型。医学图像三维
重建的方法主要有面绘制和体绘制两类。
面绘制方法是基于二维图像边缘或轮廓线提取,通过 几何单元拼接拟合物体表面来描述物体三维结构的,称为 基于表面的三维面绘制方法,又称为间接绘制方法。 体绘制方法则是直接应用视觉原理,将体素投影到显 示平面的方法,称为基于体数据的体绘制方法,又称为直 接绘制方法。
[5]陈雷,杨丽娟等.原木CT 图像的三维重建[J]. 国外电 子元器件, 2008,(9):77-79 [6]曾理,安贝贝等.工业CT图像中小间隙裂纹的亚像素测 量方法[J]. 计算机工程与应用, 2010,46(30): 230236 [7] Nieolas J.Dusaussay,Robert N.Yaneey et al. Image Proeessing for CT一Assiste Reverse Engineering and PartCharaeterization[J].IEEE, vol.4,no.2,2002. [8]鲍春雨 ,刘晋浩等.基于CT图像人体脊柱腰椎节 段逆向工程研究[J].机械设计,2008,25(9):1618
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