虛擬內(nèi)窺鏡關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、論文綜述了虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和技術(shù)組成,在此基礎(chǔ)上,對構(gòu)成虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究和探索:在圖像的組織分割方面,針對基于局部特征結(jié)構(gòu)的組織分割需要計算所有體素漢森矩陣的特征值,耗時較長的不利因素,提出了一種運用邊界模型來半自動實現(xiàn)組織分割的算法,只需要計算邊界體素漢森矩陣的特征值,極大地減少了計算量.該算法還使用了按體素密度值索引的鏈?zhǔn)酱鎯Y(jié)構(gòu),可以一次刪除同密度值不屬于該組織的體素,進(jìn)一步加快了數(shù)據(jù)的處理速度.在路徑規(guī)

2、劃方面,基于距離變換的基礎(chǔ)上,設(shè)計了一種新的快速、高效的抽取中心路徑的算法.該算法不但能處理單分支結(jié)構(gòu)的對象,還能處理多分支結(jié)構(gòu)的對象.根據(jù)起點或已找到的中心路徑上的當(dāng)前點與終點的位置關(guān)系,確定下一中心點所在切平面的位置.在兩維切平面中計算體素到表面的距離,將局部最大值(距對象表面的距離大于鄰近體素的距離)作為中心路徑上的體素點,而不是在三維空間中計算,使計算量大為減少.對于單分支結(jié)構(gòu)的對象,算法得到的中心路徑是唯一的.對于多分支結(jié)構(gòu)的

3、對象,還提出了刪除中心路徑中多余分支的方法,確保中心路徑也是唯一的.在實時處理方面,針對虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)中空體素較多和近景因素對視覺影響較大的特點,設(shè)計了一種實時處理算法,將一幀場景的繪制分為近景和遠(yuǎn)景兩個部分.近景與遠(yuǎn)景的繪制分別采用加速的光線投射和改進(jìn)的快速對象投影方法處理,充分提高了當(dāng)前幀的繪制速度;利用相鄰幀的連貫性特點,將當(dāng)前幀的繪制結(jié)果進(jìn)行變換得到下一幀遠(yuǎn)景的部分繪制結(jié)果,進(jìn)一步提高了漫游的實時性.在場景繪制方面,提出了基于邊

4、界體素的快速光線投射算法,先找出給定對象的邊界體素,然后對投影區(qū)域中的象素產(chǎn)生投射光線.從遇到的第一個邊界體素(內(nèi)邊界)開始采樣到另一個邊界體素(外邊界),只組合計算這兩個邊界體素之間的非空體素值.考慮到將錯切空間中體素投影到中間圖像平面的過程中,要影響到該體素對應(yīng)象素周圍的其它象素,提出了計算對應(yīng)象素權(quán)值的簡單方法,使繪制速度有了較大提高.還實現(xiàn)了分布式并行環(huán)境下的具體應(yīng)用.針對今后的研究工作,結(jié)合我們系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計中的體會和不足,對以