基于VTK的OCT三维图像重建研究

第26卷第1期 长春工业大学学报(自然科学版) Vol126,No.1 2005年3月 Journal of Changchun University of Techonology(Natural Science Edition) Mar12005 文章编号:100622939(2005)0120042203基于VTK的医学图像三维重建系统的设计与实现牛刚,　林晓梅,　白昱,李琳娜(长春工业大学电气与电子工程学院,吉林长春　130012)摘　要:V T K(The Visualization Toolkits)是一个基于面向对象方法设计的、功能强大的可视化和图形图像处理的工具箱。

文中针对医学图形图像处理的需要和特点,利用V T K的图像处理和可视化及图形显示功能,用面向对象的方法设计和实现了一个医学图形图像处理系统Med3REC,为虚拟现实和医学图像归档及传输系统的开发奠定了基础。

关键词:虚拟现实;类;图像处理;可视化;DICOM3.0标准;面向对象;三角面片中图分类号:TP391141 文献标识码:A 医学图形图像处理系统离不开医学图像,它包括计算机断层扫描图像(Comp uted Tomo2 grap hy Image,CT)、超声波(Ult rasonograp hy, U S)、磁共振图像(Magnetic Resonance Image, MRI)和核医学图像(Nuclear Medicine Image, NM I)等。

虚拟外科手术(Virt ual Surgery Operation, VR)是计算机虚拟现实(Virt ual Reality)的一个崭新的应用领域。

虚拟现实是人机交互的、模仿现实环境并且能允许多用户实时操作的应用接口,它的一个最主要的应用就是医学领域的虚拟手术的完全模拟,提高了现实手术操作计划的安全性、实时性和高效性,其中医学图像的三维重建技术就是虚拟现实的核心技术。

OCT医学影像分割与三维重建关键技术研究的开题报告一、研究背景眼科疾病是全球范围内普遍存在的病症。

其中，青光眼、白内障等疾病对患者的视力和生活质量造成了极大的影响。

光学相干断层扫描（OCT）是一种新型的非接触式眼科诊断技术，其通过高分辨率三维图像的成像，可以对眼部组织进行全面的检测和分析。

然而，由于OCT图像具有低对比度、噪声干扰等特点，使得图像的结构清晰度不高，影响了医生对图像的分析和诊断。

因此，如何对OCT 图像进行有效的医学影像分割和三维重建成为了眼科诊断领域所面临的重要问题。

二、研究内容本课题旨在研究OCT医学影像分割和三维重建的关键技术，通过对影像分割、图像配准、三维重建等多个环节进行深入研究，实现对OCT 图像的精准分割和三维重建，并为眼科医生提供更加快速、准确的临床诊断工具。

具体任务分为以下几个方面：1.研究OCT图像的特点，分析影响医学影像分割和三维重建效果的因素，明确研究目标。

2.研究医学影像分割的基本理论和方法，分析常用的图像分割算法的优缺点，选择最适合OCT图像分割的方法，并对其进行深入研究。

3.研究图像配准方法，包括基于特征的配准和基于变形的配准，并进行比较和分析；研究无需配准的三维重建方法，探究基于表面重建和基于密度重建的方法，分析其优缺点。

4.根据已有研究成果和实验数据，实现OCT图像的医学影像分割和三维重建，并对算法的效果进行评估和测试。

同时，针对实际应用场景，进行性能优化和算法改进，提高算法的鲁棒性和精度。

三、研究意义本课题的研究内容与眼科医学领域的发展密切相关，成果的实现将对眼科诊断、治疗和预防等多个方面产生积极的影响。

具体意义包括：1.提高临床诊断效率和准确性。

OCT医学影像分割和三维重建技术可以提供更精准的眼科图像分析和诊断，帮助医生更准确地评估患者眼部病情，制定更好的治疗方案。

2.推动眼科医疗技术的发展。

本课题的成果还可以为眼科医疗技术的发展提供新的思路和方法，促进医学影像分析和三维重建的研究和应用。

长春理工大学学报（自然科学版）Journal of Changchun University of Science and Technology （Natural Science Edition ）基于VTK 的医学图像三维可视化的研究与实现摘要：根据当前PACS 系统的需要，利用VTK —基于面向对象方法设计，功能强大的可视化类库，实现医学影像数据三维可视化系统。

本文介绍了面绘制和体绘制两种常用的方法。

基于VTK 的体绘制重建速度快，效果逼真。

关键词：三维重建；VTK ；面绘制；体绘制；PACS 中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号：1672－9870（2007）04－0120－02收稿日期：2007－08－12项目基金：吉林省科技厅项目（20030307）作者简介：苗语(1980－)，女，硕士，主要从事医学图像处理的研究，E-mail ：custmiao@ 。

苗语，师为礼，郭乃珠(长春理工大学计算机科学技术学院，长春130022)Development and Implement of 3-D VisualizationSystem for Medical Image Based on VTKMIAO Yu ，SHI Weili ，GUO Naizhu(School of Computer and Technology ，Changchun University of Science and Technology ，Changchun 130022)Abstract ：According to the requirement of PACS ，we use VTK to realize a three dimensional visualization system.VTK is a powerful object-oriented designed class library for visualization with multiple rendering techniques.This paper introduces two techniques-surface rendering and volume rendering.Reconstruction effects prove that this method is easy to get satisfied results with good quality in short time.Key words:3-D reconstruction ；volume rendering ；surface rendering ；PACS随着计算机三维图形图像技术的迅猛发展，其最新成果已经应用到各个领域。

一种基于VTK的医学图像三维重建作者：胡亨伍张俊兰李敏来源：《电脑知识与技术》2012年第07期摘要：随着近年来高新技术的迅速发展，对医学图像处理的需求日益增加，尤其是医学图像三维重建技术，表明其在诊断中的重要性。

在当前软件当中，成本和计算能力都没有显示出好的效果。

针对这种情况，提出了一种基于VTK的三维重建方法，它是对DICOM源图像进行灰度插值、光线投射和体绘制等一系列操作实现的。

该方法对CT、MRI和超声图像进行体绘制，可以提供更多可视的信息帮助医疗工作者做出准确的诊断。

关键词：三维重建；VTK；体绘制中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)07-1592-03A Method of Medical Image 3D Reconstruction Using VTKHU Heng-wu1, ZHANG Jun-lan1, LI Min2(1.School of Information Engineering, Guangdong Medical College , Dongguan 523808, China;2.Center of Network and Information, University of South China , Hengyang 421000, China)Abstract: With the advanced technology in recent years, the increasing demand for an effective medical imaging system, especially the three-dimensional medical image reconstruction, has addressed its significance in diagnosis. None of the existing software show efficiency in terms of cost and computational performance. Owing to this fact, a method of 3D reconstruction using VTK has been discussed in this paper, which has been achieved through a series of processes including DICOM source data, gray interpolations, ray casting and volume rendering. The method shows its future utilities in CT, MRI and Ultrasound image volume rendering, and provides a more informative view in order to assist the medical worker.Key words: 3D reconstruction ; VTK; volume rendering随着当前健康医疗技术的快速发展，对诊断的要求也越来越高。

[VTK]基于VTK的三维重建0. Background很久很久以前记录了⼀下使⽤WPF进⾏三维重建的⼀些探索，后来了解到了VTK这个开发包，觉得功能很强⼤，因此后续都在基于VTK进⾏三维重建，在前⽂中对于VTK的⼀些相关⽹站进⾏了介绍这⾥就不再累赘了，感兴趣的Google⼀下即可。

对于VTK感兴趣的还可能会认识到与之相关的⼏个开发包。

ITK始于著名的(VHP)Visible Human Project简要地说VHP就是使⽤现代技术使⽤医学扫描等⽅式（如X光、CT、CMR等）获得⼈体⼆维图⽚，并根据这些图⽚构建出三维模型，当然这⾥说要求的精度以及细度都⾮常⾼。

⼈体的三维模型在我们头脑中可能⽴马会闪现很多电影⾥⾯有的场景，⼀个组织脉络都清晰可见的⼈体呈现在我们⾯前。

可以说在那个时代美国提出的这⼀科技项⽬不仅是⾼屋建瓴实际上也给后续相关技术的发展带来了巨⼤的推动。

不过ITK说关注的更多是三维数据的测量、切割等，如果要进⾏三维呈现通常可以和VTK进⾏协作，这两者之间的数据互通也很⽅便。

不过对于ITK的了解我也就到此为⽌，并没有安装并使⽤过。

国内对于ITK、VTK开发包类似的研究主要由⽥捷带领开发的MITK，它整合ITK、VTK，为了达到⼀致简洁的开发，主要针对的领域是医学处理。

背景知识就这么多，接下来说⼀下使⽤VTK进⾏三维重建的基本步骤。

1. 3D Reconstruction with VTK先上码。

// 读取⽂件夹下图⽚，将图像进⾏轮廓提取后再进⾏三维重建int build3DViewFull(){vtkSmartPointer<vtkRenderer> aRenderer = vtkSmartPointer<vtkRenderer>::New();vtkSmartPointer<vtkRenderWindow> renWin = vtkSmartPointer<vtkRenderWindow>::New();renWin->AddRenderer(aRenderer);vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor> iren =vtkSmartPointer<vtkRenderWindowInteractor>::New();iren->SetRenderWindow(renWin);// 新建⽂件读取对象，常见的有vtkBMPReader、vtkDICOMImageReader、vtkJPEGReader等vtkSmartPointer<vtkJPEGReader> jpegReader =vtkSmartPointer<vtkJPEGReader>::New();// 不同的reader需要设置的参数是不同的因此本例仅适合jpegreaderjpegReader->SetFilePrefix("C:/Users/DawnWind/Desktop/000/"); // 要打开的路径jpegReader->SetFilePattern("%s%d.jpg"); // 图⽚⽂件名格式，此处为 0.jpg 1.jpg ...jpegReader->SetDataByteOrderToLittleEndian();jpegReader->SetDataSpacing(1, 1, 1.4); // 设置图⽚中像素⽐，我理解得不清楚，具体请百度之jpegReader->SetFileNameSliceSpacing(1);jpegReader->SetDataExtent(0, 209, 0, 209, 0, 29);// 这⾥因为在000⽂件夹⾥⾯有0.jpg ~ 29.jpg，所以设置为 0，29// 每张图⽚的长宽为210 * 210 因此设置为0，209jpegReader->Update();// update这⾥要注意⼀下，对于VTK在默认情况下是在最后操作时候才⼀次性刷新// 也就是说如果没有⾃动刷新的话，在⼀些中间过程中是⽆法获得到数据的，因为没update进去vtkSmartPointer<vtkContourFilter> skinExtractor =vtkSmartPointer<vtkContourFilter>::New();skinExtractor->SetInputConnection(jpegReader->GetOutputPort());skinExtractor->SetValue(200, 100); //值越⼤，保留的部分越少。

信息技术与信息化图像处理2008年第5期115利用VTK 实现D I C O M 医学图像三维重建3D Reconstructi on of D I COM M edical I m ages Based on VTK王树秀3雷声33常发亮3WAN G Shu -xiu L EI Sheng CHAN G Fa -liang摘要利用医学可视化技术可以将二维断层序列图像重建为三维虚拟实体,基于这个模型可以精确地获取病变区的大小、位置和形状,极大地提高了诊断的直观性与交互性。

VTK 是目前国际上通用的科学计算可视化工具包,D I COM 文件为医学图像的专用传输和存储格式。

在V isual C ++6.0平台下,本文借助VTK 类库,采用体绘制方法实现了D I COM 医学序列图像的三维重建,并给出了程序运行结果。

关键词三维重建 D I COM VTK 体绘制3山东大学控制科学与工程学院济南25006233浙江大学生物医学工程与仪器科学学院杭州310027基金项目:国家自然科学基金(No .60775023;山东省自然科学基金(No .Z2005G03。

D I COM (digital i m age and communicati on on medicine 文件格式为目前国际通用的医学影像专用的传输和存储格式,在P ACS 系统中得到了广泛的应用。

D I COM 图像三维重建是指将二维D I C OM 序列医学图像通过特定的重建算法重建为三维虚拟实体,可以较为准确的获得病变区的大小、位置、形状等三维信息,为进一步的病情诊断、虚拟手术等提供了更为丰富直观的信息和交互手段,极大地方便了医生的诊断治疗。

医学图像三维重建方法可以分为面绘制(Surface Rendering和体绘制(Volu me Rendering 两大类。

面绘制算法中具有代表性的是MC (M arching Cubes 算法,它通过对一系列的二维图像进行边界识别等分割原理,将感兴趣的部分以等值面的方式抽取出来,从而为用户提供较具真实感的三维图像。

信息技术与信息化研究与探讨基于VT K 的医学图像三维重建VTK Based 3DM ed ica l I m age Reconstruction刘志远* 郑永果LI U Zh i -yuan Z HENG Y o ng -guo摘 要本文利用VTK 可视化工具对医学图像的三维可视化进行了研究与实现。

用March i ng Cubes 算法和光线投射算法分别实现了脚部CT 图像的三维重建,通过对这两种算法的结果的比较,分析了它们各自的特点和适合的应用领域。

关键词三维可视化 VTK March i ng Cubes 光线投射Ab str ac t This paper researches and i m ple m ents 3D reconstructi on of m ed i ca l i m ages using VTK vi sua liza 2tion toolkit .3D reco nstruc tion of foot CT i m ages is i m ple m en ted usi ng M arching Cubes a l gorith m and ray tracing a l gorith m.W e analyse t he result of t he t wo m ethods and gi ve the ir characteristic and suitable fi e l ds for appli ca 2tion .K eywor ds 3D R econstructi on VT K M arch i ng cubes R ay T rac i ng*山东科技大学信息科学与工程学院 2665101 引言随着三维可视化技术发展,其技术成果被不断应用到各个领域。

在临床医学上,利用三维重建技术,可以将一系列二维断层图像重建成三维形体,给医生提供一个直观、精确的模型[1]。

基于VTK的医学图像三维重建及交互研究的开题报告一、研究背景在医疗领域，目前使用最多的医学影像技术有CT（计算机断层扫描）、MRI（磁共振成像）、X-ray（X线成像）等。

这些技术所获得的图像数据都是二维的切片图像，无法全面观察和评估所研究物体的三维形态和结构，而对于医学学科研究来说，如何从医学影像中提取有价值的信息，实现三维重建、可视化和交互等功能是一个重要的技术问题。

目前，越来越多的研究者开始采用计算机辅助医学成像技术（Computer Aided Medical Imaging，CAMI）进行医学影像的分析和处理。

CAMI能够实现医学图像的准确获取和复原、数据的分析和处理、多模态图像的融合等功能，从而可以帮助医生和研究者更全面地了解研究对象的结构和形态。

VTK（Visualization Toolkit）是一个开源的跨平台、C++编写的3D可视化程序设计库，主要用于可视化和图形处理应用程序的开发。

VTK提供了众多的算法和工具，支持大规模数据渲染和数据处理等功能，在医疗领域已有许多应用。

在这个背景下，本文将基于VTK开发一款医学图像三维重建的软件，并实现交互、可视化等功能，旨在为医学影像分析和处理提供更多的工具和支持。

二、研究内容和目标本文的研究内容主要包括：1. 医学图像的三维重建算法研究。

通过对医学图像处理中的方法和算法进行分析和研究，基于VTK开发出能够实现医学图像三维重建的算法。

2. 医学图像的可视化和交互开发。

基于VTK，开发出能够实现医学图像可视化和交互的软件，包括3D模型的渲染和交互、局部区域的放大和缩小、颜色、透明度、切片等参数的可调整等功能。

3. 软件测试和优化。

通过测试和优化，可以使软件更加稳定、功能更加完善，达到更好的用户体验。

本文的研究目标是实现一款简单易用、功能完善、性能稳定的医学图像重建和交互软件，满足医学影像处理的需求，为医疗领域的医生和研究者提供有力的工具和支持。