（材料加工工程专业论文）基于医用ct图像的三维重建精度及方法研究.pdf

究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明 的法律责任由本人承担。 论文作者签名：叁斐 e t期：卅呈坼秒 关于学位论文使用授权的声明 本人完全了解山东大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借 阅；本人授权山东大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进 行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。 ( 保密论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：立导师签茗乏隧日 4 目录 量- - 毫皇篡皇皇皇曼曼曼曼量曼曼曼皇曼鼍曼曼皇曼曼舅罡曼苎量曼曼曼皇曼! 皇曼曼曼鼍曼! 曼曼璺曼! i i 鼍曼! 曼曼量量鼍曼 目录 目 录一i c o n t e n t s v 摘要 a b s t r a c t x i 第一章绪论1 1 1 引言1 1 2 国内外研究现状2 1 3 课题研究目的、意义4 1 4 本文主要研究内容。4 第二章医用c t 图像处理与三维重建理论基础。7 2 1 医用螺旋c t 图像简介一7 2 1 1 螺旋c t 原理7 2 1 2d i c o m 标准、读取及应用。9 2 2c t 图像平滑滤波1 2 2 2 1 图像中的噪声12 2 2 2 均值滤波。14 2 2 3 中值滤波16 2 2 4 自适应滤波17 2 2 5 形态学滤波18 2 3 医用c t 图像锐化处理19 2 3 1 微分法( 拉普拉斯运算) 1 9 2 3 2 频域高通滤波器2 0 2 4 医用c t 图像插值2 1 2 4 1 最近邻域插值法2l 2 4 2 双线性插值法一2 2 山东大学硕十学位论文 2 4 3 高阶插值法一2 2 2 5 医用c t 图像分割2 3 2 5 1 阈值法2 4 2 5 2 区域生长法2 4 2 5 3 边缘检测法2 5 2 6 曲面重构2 8 2 7 图像处理相关软件3 0 2 7 1m i m i c s 简介3 0 2 7 2m a g i c s 软件介绍3 3 2 7 3m a t l a b 图形处理工具箱简介3 6 第三章m i m i c s 进行医用c t 图像处理精度研究。3 9 3 1 引言3 9 3 2m i m i c s 进行c t 图像处理3 9 3 3 精度研究4 5 3 4 小结4 8 第四章m a t l a b 进行医用c t 图像处理精度研究4 9 4 1 基于m a t l a bi m a g ep r o c e s s i n g 的医学c t 图像处理4 9 4 1 1d i c o m 格式转化为b m p 4 9 4 1 2 二值化4 9 4 1 3 滤波平滑去噪5l 4 1 4 形态学滤波处理5 4 4 1 5 图像锐化一5 7 4 1 6 边缘检测5 9 4 1 7c t 图片批处理6 l 4 2 实例应用6 2 4 3 基于m a t l a b 三维重建精度研究6 5 4 4 小结6 5 第五章口腔正畸微螺钉植入导板设计与快速成型制造6 7 n 目录 5 1 引言6 7 5 2 口腔正畸微螺钉植入导板设计。6 8 5 3 口腔正畸微螺钉植入导板快速成型制作7 3 5 3 1 快速成型简介及工艺选取7 3 5 3 2 导板效果评价7 6 5 4 导板临床应用及效果评价7 6 5 5 本章小结7 9 第六章基于m a t l a bg u i 的图形处理系统设计及应用8 1 6 1m a t l a bg u i d e 简介。8l 6 2 图像处理系统简介8 1 6 3 图像处理系统模块划分及其功能实现8 3 6 3 1 文件输入输出模块8 4 6 3 2 编辑模块的实现。8 4 6 3 3 预处理模块的实现。8 4 6 3 4 批处理模块的实现。8 5 6 4 图像处理系统应用实例8 6 6 5 本章小结9 0 第七章结论与展望9 1 参考文献9 3 致 射9 7 i f ! 山东大学硕十学位论文 量曼曼鼍! 曼量皇曼曼曼曼! 曼曼曼曼皇曼鼍量曼曼曼鼍曼鼍皇曼舅曼曼曼量皇曼皇曼罡曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼曼! ! 苎皇曼曼! ! ! ! ! ! ! 曼曼曼曼曼曼曼量曼i c o n t e n t s c o n t e n t s ( c h i n e s e ) i c o n t e n t s ( e n g l i s h ) v a b s t r a c t ( c h i n e s e ) i x a b s t r a c t ( e n g l i s h ) x i c h a p t e rii n t r o d u c t i o n s 1 1 1f o r e w o r d s 1 1 2r e s e a r c hs t a r t l l s 2 1 3r e s e a r c hp u r p o s e 4 1 4m a i nc o n t e n t so ft h i ss u b j e c t 4 c h a p t e ri im e d i c a lc ti m a g ep r o c e s s i n ga n d 3 dr e c o n s t r u c t i o nt h e o r y ”7 2 1m e d i c a ls p i r a lc ti m a g e s ”7 2 1 1s p i r a lc tt h e o r y 7 2 1 2d i c o ms t a n d a r d sa n da p p l i c a t i o n 9 2 2m e d i c a lc ti m a g ef i l t e r i n g 12 2 2 1i m a g en o i s e 1 2 2 2 2m e a nf i l t e r 。14 2 2 3m e d i a nf i l t e r 16 2 2 4a d a p t i v ef i l t e r 17 2 2 5m o r p h o l o g i c a lf i l t e r 18 2 3m e d i c a lc ti m a g es h a r p e n i n g 19 2 3 1d i f f e r e n t i a lm e t h o d ( l a p l a c eo p e r a t o r ) 19 2 3 2f r e q u e n c yd o m a i nh i g hp a s sf i l t e r 2 0 2 4m e d i c a lc ti m a g ei n t e r p o l a t i o n 一2 1 2 4 1t h en e a r e s tn e i g h b o ri n t e r p o l a t i o n 21 2 4 2b i l i n e a ri n t e r p o l a t i o n 2 2 v 山东大学硕士学何论文 2 4 3h i g h e ro r d e ri n t e r p o l a t i o n 2 2 2 5m e d i c a lc ti m a g es e g m e n t a t i o n ”2 3 2 5 1t h et h r e s h o l dm e t h o d 2 4 2 5 2r e g i o ng r o w i n gm e t h o d 2 4 2 5 3e d g ed e t e c t i o nm e t h o d 2 5 2 6s u r f a c er e c o n s t r u c t i o n 2 8 2 7i m a g ep r o c e s s i n gs o f t w a r ei n t r o d u c t i o n 3 0 2 7 1m i m i c s 3 0 2 7 2m a g i c s 3 3 2 7 3m a t l a bi m a g ep r o c e s s i n gt o o l b o x 3 6 c h a p t e ri i ia c c u r a c y r e s e a r c ho fc t i m a g ep r o c e s s i n gw i t hm i m i c s 3 9 3 1f o r e w o r d s 3 9 3 2c ti m a g ep r o c e s s i n gw i t hm i m i c s 3 9 3 3a c c u r a c y 4 5 3 4s u m m a r y 4 8 c h a p t e ri va c c u r a c yr e s e a r c ho f c t i m a g ep r o c e s s i n gw i t hm a t l a b 4 9 4 1c ti m a g ep r o c e s s i n gw i t hm a t l a bi m a g ep r o c e s s i n gt o o l b o x 4 9 4 1 1d i c o mf o r m a t si n t ob m p 4 9 4 1 2b i n a r y 4 9 4 1 3t h es m o o t h i n gf i l t e r 5 1 4 1 4m o r p h o l o g i c a lf i l t e r i n g 5 4 4 1 5i m a g es h a r p e n i n g 5 7 4 1 6e d g ed e t e c t i o n 5 9 4 1 7c t i m a g e sb a t c h 6 1 4 2e x a m p l e s 6 2 4 3a c c u r a c yo f t h r e e d i m e n s i o n a lr e c o n s t r u c t i o nb a s e do nm a t l a b 6 5 4 4s u m m a r y 6 5 c h a p t e rvd e s i g na n dr pm a n u f a c t u r i n g o fo r t h o d o n t i cm i e r o s c r e wi m p l a n t sg u i d e 6 7 v l c o n t e n t s 5 1f o r e w o r d s 6 7 5 2d e s i g no fo r t h o d o n t i cm i c r o s c r e wi m p l a n t sg u i d e 6 8 5 3r p m a n u f a c t u r i n go fo r t h o d o n t i cm i c r o s c r e wi m p l a n t sg u i d e 7 3 5 3 1r pt e c h n o l o g yi n t r o d u c t i o n 7 3 5 3 2e v a l u a t i o n 7 6 5 4e v a l u a t i o no f t h ec l i n i c a la p p l i c a t i o n 7 6 5 5s u m m a r y 7 9 c h a p t e rv id e s i g na n da p p l i c a t i o no fi m a g ep r o c e s s i n gs y s t e mb a s e do nm a t l a b g u i 8l 6 1m a t l a bg u i d ei n t r o d u c t i o n 8 1 6 2i m a g ep r o c e s s i n gs y s t e mi n t r o d u c t i o n 81 6 3m o d u l e so f i m a g ep r o c e s s i n gs y s t e m 8 3 6 3 1i n o u tm o d u l e 8 4 6 ：；2e d i tm o d u l e 8 z l 6 3 3p r e p r o c e s s i n gm o d u l e 8 4 6 3 4p r o c e s s i n gb a t c hm o d u l e 8 5 6 4e x a m p l e 8 6 6 5s u m m a r y 9 0 c h a p t e rv i ic o n c l u s i o na n dr e c o m m e n d a t i o n 9 1 r e f e r e n c e s 9 ：； a c k n o w l e d g e m e n t 9 7 v l l 山东大学硕十学位论文 摘要 摘要 随着2 0 世纪7 0 年代计算机断层扫描( c t ) 和核磁共振( m r i ) 等技术的出现和发 展，计算机断层扫描( c t ) 及核磁共振( m r i ) 已广泛应用于疾病的诊断，然而，这些 医疗仪器绝大部分只能提供人体内部的二维断层图象，医生只能凭借经验由多幅 二维图象去估计病灶的大小和形状，想象病灶与周围组织的三维几何关系，给诊断 与治疗带来了困难。 医学图象三维重建是目前的一个研究热点问题，是一个多学科交叉的研究领 域，是计算机图形学和图象处理在生物医学工程中的重要应用。它涉及数字图象 处理、计算机图形学以及医学领域的相关知识。医学图象三维重建及可视化在诊 断医学、手术规划及模拟仿真、整形及假肢外科、放射治疗规划、解剖教学等方 面都有重要应用。因此，对医学图象三维重建的研究，具有重要的学术意义和应 用价值。 目前我国在医学三维重建方面已有较多研究积累。然而，有关三维重建精度 及方法方面仍有待提高。 本文就医学c t 图像三维重建精度以及改进方法进行了初步探讨。以螺旋c t 数据为基础，在医学图像处理软件m i m i c s 和s t l 数据处理软件m a g i c s 的支持下， 研究不同重建阈值对重建精度的影响，在此基础上，以下颌骨c t 图像为例，通过 轮廓扫描对比了不同阈值时重建模型的精度，在m a t l a b 图形处理工具箱的支持 下，通过综合考察各种图像处理技术的优缺点，总结建立了一种新的基于医学c t 二维图像处理模式；并使用该图像处理模式，处理前述同一下颌骨c t 图像；对该 模型进行精度分析，并与之前重建方法所得模型精度进行对比；采用m a t l a bg u i 用户界面开发工具，基于上述图像处理模式开发c t 图像处理用户界面，并给出利 用该用户界面进行图像处理的应用实例。通过对比实测轮廓与对应模型轮廓的相 似度，分别讨论了m i m i c s 、m a t l a b 三维重建模型的精度，根据精度分析推荐出 合理的阈值选取范围，也为三维重建模式的选择提供参考。 本文是在现有的三维重建方法基础上进行的改进研究，涉及到一些医学知识 i x 山东大学硕十学位论文 及计算机图形学基础知识。本文在重建模型精度标准、图像处理系统界面友好性 行深入探讨，只提出一些关键问题，希望能为后续的研究工作 三维重建，精度，m a t l a b ，图像处理系统 a b s t r a ( ：t a b s t r a c t w i t h7 0 so ft h e2 0 t hc e n t u r yc o m p u t e dt o m o g r a p h y ( c t ) a n dm a g n e t i cr e s o n a n c e i m a g i n g ( m r i ) a n do t h e rt e c h n o l o g i e sa p p e a l i n g ，c o m p u t e dt o m o g r a p h y ( c t ) a n d m a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g ( m r i ) h a s b e e nw i d e l yu s e di nd i s e a s ed i a g n o s i s ，b u tm o s t t h e s em e d i c a ld e v i c e sc a no n l yp r o v i d et w o d i m e n s i o n a lc ti m a g e si n s i d et h eb o d y d o c t o r sw i t he x p e r i e n c ec a no n l ye s t i m a t et h es i z ea n ds h a p eo fl e s i o n sb y t w o d i m e n s i o n a li m a g e ，l e s i o na n ds u r r o u n d i n gt i s s u et oi m a g i n et h r e e d i m e n s i o n a l g e o m e t r y t h et r e a t m e n ti sv e r yd i f f i c u l t t h r e e - d i m e n s i o n a lr e c o n s t r u c t i o nf r o mm e d i c a li m a g e si sam u l t i d i s c i p l i n a r y s u b j e c t i ti s a ni m p o r t a n ta p p l i c a t i o no fc o m p u t e rg r a p h i c sa n di m a g ep r o c e s s i n gi n b i o m e d i c i n ee n g i n e e r i n g i tr e l a t e st ot h es u b j e c t so fd i g i t a li m a g ep r o c e s s i n g ，c o m p u t e r g r a p h i c sa n ds o m er e l a t e dk n o w l e d g eo fm e d i c a l t h r e e - d i m e n s i o n a lr e c o n s t r u c t i o na n d v i s u a l i z a t i o no fm e d i c a li m a g e sa r ew i d e l yu s e di nd i a g n o s t i c ，s u r g e r yp l a n n i n ga n d s i m u l a t i n g ，p l a s t i ca n da r t i f i c i a ll i m bs u r g e r y , r a d i o t h e r a p yp l a n n i n g , a n dt e a c h i n gi n a n a t o m y s t u d yo n3 dr e c o n s t r u c t i o nf r o mm e d i c a li m a g e sh a si m p o r t a n ts i g n i f i c a n c e o ns c i e n c ea n dw o r t h i n e s si np r a c t i c a la p p l i c a t i o n c h i n a sc u r r e n tt h r e e d i m e n s i o n a lr e c o n s t r u c t i o ni nm e d i c a lr e s e a r c hh a sb e e n a c c u m u l a t i n gm o r e h o w e v e r , t h ep r e c i s i o no ft h et h r e e - d i m e n s i o n a lr e c o n s t r u c t i o ns t i l l b ei m p r o v e d i nt h i sp a p e r , t h r e e - d i m e n s i o n a lr e c o n s t r u c t i o no fm e d i c a lc ti m a g ep r e c i s i o nw i l l b ed i s c u s s e d b a s e do nm i m i c s ，m e d i c a li m a g e - p r o c e s s i n gs o f t w a r ea n dm a g i c s ，s t l d a t ap r o c e s s i n gs o f t w a r e ，s p i r a lc td a t aw i l lb ec o n s t r u c t e db yd i f f e r e n tt h r e s h o l d s ，a n d t h er e s u l t sw i l lb ec o m p a r e d o nt h i sb a s i s ，t a k i n gt h em a x i l l a r yc ti m a g e sa sa n e x a m p l e ，t h ea c c u r a c yo ft h er e c o n s t r u c t i o nw i l lb es h o w e db yc o m p a r i n gd i f f e r e n t t h r e s h o l dc o n t o u rr e c o n s t r u c t i o na n dt h es c a n n i n gc o n t o u ro ft h em o d e l ；o nb a s i so f m a t l a bi m a g ep r o c e s s i n gt o o l b o x ，t h r o u g ht h ei n t e g r a t e ds t u d yo ft h ea d v a n t a g e sa n d 山东大学硕十学位论文 d i s a d v a n t a g e so fv a r i o u si m a g ep r o c e s s i n gt e c h n i q u e s ，an e wt w o d i m e n s i o n a li m a g e p r o c e s s i n gm o d u l a rb a s e do nm e d i c a lc tm o d e lw i l lb ee s t a b l i s h e d ；t h e nu s i n gt h e i m a g ep r o c e s s i n gm o d e ，d e a lw i t ht h ea f o r e m e n t i o n e dc ti m a g e ；t h em o d e la c c u r a c y a n a l y s i sw i l lb ee x h i b i t e db yc o m p a r i n gw i t l l t h ea c c u r a c yo fr e c o n s t r u c t i o no ft h e p r e v i o u sm o d e l ；u s i n gm a t l a bg u iu s e ri n t e r f a c ed e v e l o p m e n tt o o l s ，ac ti m a g e p r o c e s s i n gu s e ri n t e r f a c es y s t e mi sd e v e l o p e db a s e do nt h ep r e v i o u si m a g ep r o c e s s i n g m o d e ld e v e l o p m e n to fc ti m a g ep r o c e s s i n gu s e r i n t e r f a c e ；t h e n ，锄a p p l i c a t i o n 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 18 9 5 年1 1 月8 同，德国物理学家伦琴( w i l h e l mc o n r a dr o n t g e n ) ，在做放电实 验时，意外地发现了一种穿透力极强的新型射线，伦琴称之为“x 射线，并用这 种射线给他夫人的左手拍摄了世界上第一张x 图片。这项具有深远意义的创新实 际上打开了一扇通向人体内部“宫殿”的窗户，从此诊断人体疾患时，便多了一 双能透视人体的“法眼 。 2 0 世纪2 0 年代x 射线在同常医疗中得到了广泛的应用。之后，计算机科学 的兴起和发展并与x 射线技术相结合，在1 9 7 1 年诞生了世界上第一台由英国e m i 公司工程师豪斯菲尔德研制成功的c t 机，并在伦敦一家医院正式安装使用。c t 机的问世被认为是继伦琴发现x 线之后工程界对医学放射学诊断的又一个划时代 的贡献，在医学放射界引起了爆炸性的轰动【。 c t 成像只是一种组织成像，它不能够反映人体功能性的病变。随着医学影像 学的不断发展，1 9 8 0 年出现了m r i ( m a g n e t i cr e s o n a n c ei m a g i n g ，磁共振成像) 、 p e t ( p o s i t r o n e n t i s s i o nt o m o g r a p h y ，正电子发射断层成像术) ，s p e c t 等多种成像 模式，这些医学图像不但能够呈现人体内部组织，还能够反映人体的功能代谢， 在病变早期做出诊断。这些医学影像图像在一定程度上提高了医生对疾病诊断的 准确性和快速性，而这些图像还只是二维图像，不能直观的看到病灶与各个组织 器官的空间位置关系，仅凭医生的经验和想象去判断病灶部位的情况，不免会带 有一定的主观性。所以为了更直观的判断病灶部位及其与周围组织的空间位置关 系，进一步提高病灶诊断的准确性，需要将这些层析的二维序列图像进行三维重 型2 1 。 医学图像的三维重建即医学体数据的三维可视化是科学计算可视化的应用领 域之一，而后者是计算机图形学中当前最热门的领域之一。科学计算可视化用形 象的图形方式表示数据域中抽象的数据所反映的内容，使人们能更快地，更直观 山东大学硕十学位论文 地进行科学分析。医学体数据是一种基于规则网格的标量数据场，医学体数据的 三维可视化就是要在计算机上对这些离散数据进行插值，将其转变为具有直观立 体效果的图象，利用人类视觉系统特性来展示物体器官的三维形态，从而提供若 干用传统手段无法获得的解剖结构信息，并为进一步模拟操作提供视觉交互手段。 第一章绪论 国发展数字人研究的建议，得到高度评价和支持。于2 0 0 1 年1 1 月在北京的香山 召开了第1 7 4 次学术研讨会，会上讨论了“中国数字化虚拟人体的科技问题”，会 后国家8 6 3 计划正式将“数字化虚拟人体若干关键技术”课题立项，由中科院计 算所、首都医科大学、华中科技大学和第一军医大学等单位协作攻关。不过，此 前就已有研究者开始了这方面的研究工作，第三军医大学就是其中之一。第三军 医大学张绍祥教授等人经过3 年多的工作，于2 0 0 2 年l o 月首先宣布完成了“首 例中国数字化可视人体数据集 的采集工作，切片总数2 5 18 片( 3 0 7 2x2 0 4 8 ) ，断 面厚度最薄达到o 1 毫米。2 0 0 3 年2 月，钟世镇院士带领第一军医大学研究人员 完成了国内首例女虚拟人的数据采集，获得8 5 5 6 个切片( 3 0 2 4 2 0 1 6 ) ，片层间距o 2 毫米。稍后，第三军医大学又宣布，他们完成了第3 例数据采集，片层间距o 1 毫 米，切片总数3 6 4 0 片。 2 0 0 5 年我国在构建数字化虚拟人的数据集上又迈出了一大步，由华中科技大 学和南方医科大共同承担的国家“8 6 3 计划生物信息技术主题项目“数字化虚拟 人体”初出成果。相关研究成果“中国数字人男l 号 的原始图像像素高达4 0 4 0 5 8 8 0 ，是目前世界上分辨率最高的人体切削图片，切片厚度薄于0 2 毫米，总的 切片数有8 9 5 2 片之多。“中国数字人男i 号 数据集的构建及其可视化的研究成果 被两院院士评为2 0 0 5 年中国十大科技进展之一。 2 0 世纪8 0 年代是医学对象的可视化研究蓬勃发展的时期。2 0 世纪9 0 年代以 来，医学对象可视化的研究开始趋于多样化，开始对高维、非规则的和向量体数 据的可视化问题进行研究目前，世界上有一些国家己经研究出了一些面向临床应 用的医学图像处理与分析系统。 在可视化软件系统方面，比较著名的有美国s t a r d e n t 计算机公司开发的a v s ， s gt 公司开发的i r s e x p i o r e r 以及俄亥俄超级计算机中心开发的a p e 系统等。目 前，在国外亦有了可以显示三维医学图像的商品化系统，如加拿大的a l l e g r o 系统， 美国g e 出产的螺旋c t 扫描设备上的医学图像可视化系统等【3 l 。 在国内，也有好多高校和研究所致力于医学图像三维重建技术及可视化技术 的研究像清华大学，东南大学，浙江大学，中科院自动化研究所等，他们都做了 大量的研究工作，特别是由中科院自动化研究所开发的m l t l 卜集成化医学影像算 3 山东大学硕十学位论文 法与平台为医学图像的三维重建和图像分析提供了集成化的模块。但目前，在国 内还没有开发出一种成熟实用的商业医学三维重建系统。因此，开展这方面的研 究，具有重要意义【4 1 。 1 3 课题研究目的、意义 本世纪以来，医学成像技术发展更为迅速。计算机、同位素、电子显微镜和激 光等新技术也已相继被应用到医学图像中，为临床医学的诊疗和医学科学的研究。 不但提供了清晰的人体结构图像而且可以帮助分析详尽的病理信息，使得疾病的 检查与诊断发生了革命性的变革。三维医学图像可视化为医学图像处理和分析提 供了直观的三维图形方法，是数据处理与分析的一种有效的辅助手段，在形态学 研究、临床诊断、整形外科、放疗计划和脑科学等生物医学领域有重要的应用价 值【5 1 。三维医学可视化系统的主要目的就是利用c t 或m r i 工业所形成的断层数 据信息，在计算机上将断层图像或离散数据进行三维重建，并对医学图像数据进 行各种处理【6 】。 通过三维重建模型，不仅可以更清晰地观察分析实际存在的物体形态，而且还 可以把临床采集的数据转换为直观图像，这为医学的临床、教学和科研提供了广 阔的应用前景。但现阶段，基于各商业软件的三维重建只有通过阈值选取来提取 组织，精度及表面质量都得不到保证。因此，研究三维重建的精度及探索新的重建 方法是很有必要的。 1 4 本文主要研究内容 本文主要就c t 图像不同三维重建方法的精度及表面质量进行研究，并对设计 c t 图像处理用户界面进行了初步探究。本论文分为七章，主要内容如下： 第一章简要介绍有关c t 图像三维重建及图像处理的国内外研究现状以及本课 题研究内容与研究目的意义。 第二章介绍了螺旋c t 扫描原理及d i c o m 数据格式结构及特点，并详细介绍 了有关图像处理的计算机图形学基础知识。在此基础上，分别对m i m i c s 、m a t l a b 4 第一章绪论 图形处理工具箱做了简单介绍。 第三章介绍了应用m i m i c s 软件处理骨骼数据的过程，重点分析了阈值的正确 选择方法，重建了下颌骨模型。并就不同阈值重建出的三维模型的表面质量、精 度进行了对比。 第四章以m a t l a b 图形处理工具箱为工具，在综合分析各种图像处理操作效 果的前提下，建立了一种基于医学c t 二维图像处理模式。并利用该模式对c t 图 像进行批处理，重建出下颌骨的三维模型。进而针对其表面质量、精度等方面进 行重建效果评定，并与第三章的重建方法进行对比。 第五章以m i m i c s 、m a g i c s 软件为工具，设计出微螺钉植入导板的三维模型， 并采用s l a 技术制作出快速成型模型，进而对其进行了临床效果评价。 第六章以第四章的图像处理模式为基础，设计了图像处理系统。简要介绍了 该系统的框架结构、模块分割及功能实现。最后给出了一个应用实例。 第七章总结全文工作，并对今后工作进行展望。 5 山东大学硕十学位论文 第二章医用c t 图像处理与三维蘑建理论基础 第二章医用c t 图像处理与三维重建理论基础 2 1 医用螺旋c t 图像简介 2 1 1 螺旋c t 原理 c t ( c o m p u t e dt o m o g r a p h y ) 是用x 线束对人体某部一定厚度的层面进行扫描， 当x 线射向人体组织时，部分射线被组织吸收，部分射线穿过人体被检测器接收， 产生信号。因为人体各种组织的疏密程度不同，x 线的穿透能力不同，所以检测器 接收到的射线就有了差异。将所接收的这种有差异的x 射线信号，转变为可见光后， 由光电转换变为电信号，再经模拟数字转换器转为数