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距离基于近似最小距离场3D结肠中心线提取算法和运用

收藏本文 2024-02-11 点赞:22826 浏览:98441 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:结肠癌是世界上第三大致人死亡的癌症。大多数结肠癌由息肉进展而来。而及时检测并切除息肉可以有效地防止结肠癌的发生。虚拟结肠镜是一种新的检查结肠息肉的策略,其利用患者腹部的CT或MRI扫描图像,重建整个结肠内腔的三维结构,然后通过在虚拟的结肠腔内漫游,检测结肠上的突起、息肉等异常形态学转变。由于虚拟结肠镜是非侵入的,在很大程度上减轻患者检查时的不适。随着近来多探测器计算机断层摄影(CT)扫描仪的引进,CT的处理速度大大提升,且息肉检测灵敏性大大增强。而且虚拟摄像机能够沿任意的方向移动以检测结肠的内部,以而提升了诊断的有效性。在虚拟结肠镜的各项技术中,确定三维结肠数据的漫游路径是当前探讨的难题之一。目前最常用的策略是提取结肠的中心线作为漫游路径。国内外提取中心线的策略有很多,主要有基于拓扑细化的策略、基于距离变换的策略、基于水平集的策略。这三类策略各有各的优点和缺陷。本论文提出了基于近似最小距离场的策略提取结肠的中心线,本算法对图像中的每个体素根据其与边界的相对距离进行整数编码,形成近似最小距离场,并将该距离场中的几何邻接的、具有局部最大值的像素形成聚类,然后用最短路径将不同的聚类连接起来,形成骨架,再对骨架点进行距离编码寻找中心线,该算法简单易懂,将该算法在三维结肠上进行实验,结果证明该算法具有很高的效率。本策略属于距离变换的策略。在介绍本论文算法之前首先详细介绍了基于距离变换的骨架提取算法的相关概念、原理和算法,然后本论文运用MATLAB软件对结肠CT图像进行三维重建,重建出的三维结肠作为本论文的实验数据。最后本论文还将提出的算法的思想运用于提取二维骨架,实验证明该算法的高效性。关键词:近似最小距离场论文中心线提取论文距离变换论文三维重建论文骨架论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-9

    第一章 绪论9-14

    1.1 课题的探讨背景与作用9

    1.2 探讨近况9-12

    1.2.1 基于拓扑细化的策略9-10

    1.2.2 基于距离变换的策略10-11

    1.2.3 水平集策略11-12

    1.3 论文主要工作与内容安排12-14

    第二章 3D距离变换及距离变换策略提取骨架的综述14-29

    2.1 三维图像14-15

    2.2 邻域和连通性15-17

    2.2.1 邻域15-16

    2.2.2 连通性和连通分量16-17

    2.3 路径和距离函数17-18

    2.3.1 路径17-18

    2.4 距离变换和骨架18-25

    2.4.1 定义18-20

    2.4.1.1 距离变换的定义18

    2.4.1.2 骨架的定义18-20

    2.4.1.3 DT和骨架的作用20

    2.4.2 DT算法20-25

    2.4.2.1 算法分类21

    2.4.2.2 平方欧氏DT算法21-25

    2.5 骨架提取25-28

    2.6 本章小结28-29

    第三章 基于MATLAB的结肠三维重建29-37

    3.1 结肠数据三维重建29

    3.2 三维重建概述29-30

    3.3 结肠CT三维体重建30-36

    3.3.1 CT结肠图像获取30-31

    3.3.2 图像分割31-34

    3.3.2.1 医学图像分割概述31

    3.3.2.2 阈值策略基本论述31-32

    3.3.2.3 全局阈值法算法描述32-33

    3.3.2.4 实验结果33-34

    3.3.3 三维体重建34-36

    3.4 本章小结36-37

    第四章 基于近似最小距离场的3D结肠中心线提取算法37-43

    4.1 策略概述37

    4.2 骨架点提取37-40

    4.3 中心线生成40-41

    4.4 实验验证41-42

    4.5 本章小结42-43

    第五章 基于近似最小距离场提取2D骨架43-51

    5.1 骨架提取概述43-45

    5.2 基于近似最小距离场的二维图像骨架提取策略45-47

    5.2.1 计算近似最小距离场45-46

    5.2.2 基于近似最小距离场生成聚类46

    5.2.3 细化聚类46

    5.2.4 连接细化后的聚类46-47

    5.3 实验验证47-49

    5.3.1 实验步骤47-48

    5.3.2 算法比较48-49

    5.4 结果讨论49

    5.5 在医学图像上的运用49

    5.6 本章小结49-51

    第六章 总结和展望51-52

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