基于体绘制算法的心脏数据三维可视化

• 作 者: 贾延延
• 发表日期: 2009年期
• 关键词: 三维可视化 体绘制 光线投射算法 心脏数据预处理 自适应加速

科学计算可视化是近年来蓬勃发展的一个新兴科研范畴,其中体绘制方法是可视化研究的重要手段。它被广泛的应用于地质、气象、流体力学及医学影像等多个学术领域。其中虚拟组织器官重建是可视化领域的热点课题,在医学诊断等方面有重要的应用。为实现对心脏解剖结构的精确模拟,保留心脏内部的组织细节,以便直观有效地显示心脏内部在组织和器官层次上各种生理病理现象的演变过程。本文对光线投射体绘制算法进行了深入分析,并通过光线投射算法完成了对虚拟人心脏、羊心脏MRI数据集的三维可视化。传统的医学影像技术如CT和MRI等只能获取沿着特定方向的组织切片序列,而实际医学诊治过程中往往需要从不同方位从整体和切片等角度对器官组织进行观察分析。针对该问题,本文实现了心脏数据标准切片的提取、标准方向切面的显示和任意视点切面的显示。针对已分类的虚拟人心脏数据集,本文对数据进行预处理,确定出边界体元素集和内部体元素集后进行绘制。该方法在一定程度上解决了心脏内部不同组织相互遮挡的问题,方便观察心脏内部不同结构。体绘制算法在绘制过程中对每个体元素进行处理,因此对于较大的数据集来说,体绘制在获得高质量的结果图象的同时,存在绘制速度慢、交互时间长的问题。本文提出了基于图象空间和基于物体空间的两种光线投射加速算法,运用一维传递函数以及二维传递函数进行三维可视化,在不同数据集上进行验证。结果表明自适应的加速算法在一定程度上解决了光线投射算法成像速度慢的问题。