體素成像技術及其應用

內容概要

　　體素成像技術是計算機圖形學領域中近十幾年來發(fā)展起來的一個新的研究領域，它在描述客觀對象內部方面所具有的強大功能遠遠超過了傳統(tǒng)的計算機圖形學，所以倍受人們的青睞?！　　秶揽乒の笆濉币?guī)劃教材·控制科學與工程：體素成像技術及其應用》系統(tǒng)地介紹了體素成像技術的基本概念、原理、方法、實現(xiàn)、最新研究動態(tài)，以及在各個領域的實際應用?！秶揽乒の笆濉币?guī)劃教材·控制科學與工程：體素成像技術及其應用》可以作為高等院校研究生的教材，也可以作為從事體素成像技術的研究或開發(fā)人員的技術參考書。

書籍目錄

第1章 緒論1.1 科學計算可視化概述1.2 矢量圖形與光柵圖形1.3 計算機三維重構1.4 面成像技術1.5 體素成像技術1.6 體素成像技術的應用1.7 本章小結第2章 體素成像的基礎2.1 圖像的幾種采集方式2.2 體數(shù)據(jù)的來源2.3 體數(shù)據(jù)的定義及體素化2.4 三維離散拓撲學基礎2.5 體素成像的理論模型2.6 體數(shù)據(jù)的預處理2.7 本章小結第3章 體視見方法3.1 體變換3.2 逆向映射中的光線投射3.3 兩種視見方法3.4 視見方法的比較3.5 顏色3.6 透明度和阻光度3.7 體濃淡方法3.8 沿著光線的累計和合成3.9 全章小結第4章 體光學模型4.1 光線的發(fā)射4.2 光線的吸收4.3 光線的發(fā)射與吸收4.4 本章小結第5章 像空間的體素成技術5.1 光線投射的基本原理5.2 逆映射中的光線投射5.3 光線投射的基本過程5.4 光線投射的計算方法5.5 再采樣方法5.6 圖像合成的基本原理5.7 光線投射積分5.8 光線投射積分的離散化5.9 圖像合成的方法5.10 本章小結第6章 物空間的體素成像技術6.1 Z緩存算法6.2 足跡表法6.3 基于錯切-變形的體素成像算法6.4 本章小結第7章 頻域體素成像技術7.1 基本的頻域體素成像算法原理7.2 頻域體素成像所存在問題的解決方法7.3 本章小結第8章 三維不規(guī)則體數(shù)據(jù)的體素成像8.1 規(guī)則體數(shù)據(jù)8.2 不規(guī)則體數(shù)據(jù)8.3 本章小結第9章 三維體數(shù)據(jù)并行體素成像第10章 體素成像技術應用示例10.1 由計算形成的體數(shù)據(jù)的體素成像10.2 由計算機模擬形成的胸部臟器體數(shù)據(jù)的體素成像10.3 由平行切割獲得的頭部CT圖像數(shù)據(jù)的體素成像10.4 規(guī)則模型的扇掃切割圖像數(shù)據(jù)的體素成像10.5 不規(guī)則模型的扇掃切割圖像數(shù)據(jù)的體素成像10.6 工業(yè)部件的體素成像及無損檢測10.7 本章小結參考文獻

章節(jié)摘錄

　　在過去的幾年中，體素成像獲得了很大的發(fā)展。體素成像技術的第一個成果是20世紀70年代Mayo Clinic的研究。20世紀80年代中期，由于圖像處理硬件的發(fā)展，以及各種新的數(shù)據(jù)處理技術的綜合，使得北卡羅來納大學（University of North Carolina）的體素成像研究獲得了長足的進展，其標志性的成果是Levoy的著作。體素成像最新的成果之一是由Brian Cabral在Silicon Graphics上介紹的對醫(yī)學圖像應用紋理映射技術所研制的軟件?！　〗鼛啄陙恚捎谧烂嬗嬎銠C功能的增強，人們更容易接觸到體素成像技術。過去體素成像技術只限于醫(yī)學圖像的應用，現(xiàn)在體素成像技術在醫(yī)學、流體動力學、物理學、氣象學、地質學、工業(yè)檢測、錯誤分析以及分子模型等廣泛領域獲得應用?！　?.6.1 體素成像在醫(yī)學中的應用　　體素成像在醫(yī)學領域中的應用是最早、最活躍，也是最廣泛的。　　由于近代非侵入診斷技術如CT、MRI和正電子放射斷層掃描（PET）的發(fā)展，醫(yī)生已經可以比較容易地獲得病人有關部位的一組二維斷層圖像，使人們從人體外部可以看到內部。PET把核技術與計算機技術結合起來。經核素標記的示蹤劑注人人體后，核素衰變過程中產生的正電子湮滅通過電子檢測和計算機重構成像，可以得到人體代謝或功能圖像。在醫(yī)療診斷中，觀察病人的一組二維斷層圖像是醫(yī)生診斷病情的常規(guī)方式。但是要準確地確定病變體的空間位置、大小、幾何形狀，以及與周圍生物體組織之間的空間關系，僅憑醫(yī)生“在他頭腦中進行原三維體的重建”是十分困難的。因此，迫切地需要一種有效的工具來完成對人體器官、軟組織和病變體的三維重構與三維顯示?！　∮珊舜殴舱瘛T掃描等設備得到的人體器官密度場，不同的組織會表現(xiàn)出不同的密度值。根據(jù)該密度值，利用體素成像技術將過去看不見的人體器官能以二維圖像的形式顯示出來，并可展示病變區(qū)域在多個方向和多個剖面上的三維真實圖形，使醫(yī)生對病灶的大小、位置不僅有定性的認識，而且可以進行定量的分析，從而輔助醫(yī)生對病變部位進行最終診斷。特別是對大腦這樣的復雜區(qū)域，體素成像所帶來的效果尤其明顯。就由MRI和CT掃描獲得的人體內部器官而言，醫(yī)生需要的不僅是旋轉、放大以及能夠看到三維體數(shù)據(jù)，而且需要使用恰當?shù)念伾珜⒛硞€組織與其他組織或器官區(qū)分開來。體素成像就是輔助醫(yī)生對病變體和周圍組織進行分析和顯示的有效工具，它可以使某些組織變成透明，這樣醫(yī)生就可以將精力集中在感興趣的部位，而這些感興趣的部分不被其他相關的組織所隔擋。　　每天由超聲儀、CT、MRI和PET等掃描設備都產生大量的可供醫(yī)生分析和使用的數(shù)據(jù)。體素成像不僅提高了醫(yī)療診斷水平，而且它在醫(yī)學圖像中的最新應用可以實現(xiàn)放射治療、矯形手術等計算機模擬及手術規(guī)劃。　　……

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《體素成像技術及其應用》由哈爾濱工程大學出版社出版。

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