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试述直方图心脏左心室二尖瓣装置参数测量

收藏本文 2024-02-23 点赞:6444 浏览:20141 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:近年来心脏疾病的发病率不断提升,心血管疾病已成为全球死亡人数最多的疾病之一。而针对心脏左心室二尖瓣装置的参数测量探讨对于二尖瓣病变的诊断和手术治疗有重要作用,双源CT技术的进展与成熟为心血管疾病的诊断和治疗提供了重要的影像依据,也使二尖瓣装置参数测量和浅析成为可能。由此,有效的利用计算机三维显示技术提取二尖瓣装置模型中的关键点进行参数测量,是计算机辅助心脏二尖瓣装置病变诊断和手术规划的重要基础。三维显示是进行三维测量的基础。近年来计算机三维显示硬件的快速进展使三维医学图像显示技术得以推广。三维纹理映射和视线投射法等体绘制算法是三维计算机显示技术的核心。三维纹理映射由于在显卡的显示处理单元(GPU)上运转,且已实现大量的硬件并行计算,所以能达到很快的显示速率。本论文对于三维心脏数据的整体显示采取三维纹理映射法。本论文在设计传递函数等需要显示细节的情况下用视线投射法进行体绘制。采取的视线投射法基于并行架构CUDA平台运转,能充分利用GPU大量并行计算流处理器的资源,可以达到实时显示的帧率,并且对细节的显示较为逼真。传递函数设计又是三维显示中的关键技术之一,传递函数能帮助用户更清楚地显示感兴趣的区域。本论文采取基于可见性直方图的传递函数设计。首先对体数据进行预处理,提出在视线投射算法中利用基于可见性直方图的心脏传递函数对心脏数据进行三维显示,并且我们提出了半自动策略来确定传递函数。通过这些策略,用户可以通过调节传递函数突出显示感兴趣的部分,甚至可以观察到心腔的许多细节。然后,我们利用CUDA技术对计算及显示进行加速,对三维心脏数据进行实时动态显示。包括二尖瓣环投影面积在内的心脏左心室参数测量对于衡量患者的心功能有着重要的作用。传统CT的左心室参数测量由于在肌位置标定及二尖瓣环提取方面遇到了较大的困难,由此效果不甚理想,且策略复杂,可重复性差。本论文提出了一套全新的基于计算机图形学的心脏左心室参数测量流程,可以快速准确而有效进行二尖瓣环及肌的位置标定。并且借助于GPU三维纹理映射策略,在三维显示的基础上进行三维取点。实验证明,经本论文提出的策略提升了参数提取的准确性,且可靠性较好,可运用于临床科研。关键词:三维纹理映射论文视线投射论文传递函数论文可见性直方图论文二尖瓣装置论文参数测量论文

    摘要5-6

    Abstract6-8

    目录8-10

    第一章 绪论10-13

    1.1 课题的探讨背景10-11

    1.2 课题探讨的内容及作用11-12

    1.3 本论文内容组织架构12-13

    第二章 相关探讨工作13-20

    2.1 心脏参数测量策略13-14

    2.1.1 辛普森法13-14

    2.1.2 椭圆方式法14

    2.2 传递函数设计策略14-19

    2.2.1 基于形状的传递函数设计14-17

    2.2.2 多维传递函数设计17-19

    2.3 本章小结19-20

    第三章 三维显示及传递函数设计20-32

    3.1 CT 成像原理及 DICOM 标准20-23

    3.1.1 CT 成像原理及特点20-22

    3.1.2 DICOM 标准介绍22-23

    3.2 三维纹理映射23-25

    3.3 视线投射25-28

    3.4 传递函数设计28-31

    3.4.1 体数据预处理28-29

    3.4.1.1 图像分割28-29

    3.4.1.2 利用先验知识进一步提取心脏29

    3.4.1.3 滤波29

    3.4.2 基于可见性直方图的传递函数设计29-31

    3.5 本章小结31-32

    第四章 二尖瓣装置的参数测量策略32-45

    4.1 心脏二尖瓣装置模型32-34

    4.2 测量参数的选择34

    4.3 三维取点策略34-37

    4.3.1 三维纹理映射三维取点34-36

    4.3.2 视线投射法三维取点36-37

    4.4 取点流程37-42

    4.4.1 取瓣环点37-39

    4.4.2 取肌顶点39-40

    4.4.3 取肌底部点40-41

    4.4.4 取心尖点41

    4.4.5 取二尖瓣闭合线点41-42

    4.5 计算策略42-44

    4.5.1 瓣环曲线以及闭合线拟合策略42-43

    4.5.2 最佳平面拟合策略43-44

    4.6 本章小结44-45

    第五章 实验45-73

    5.1 实验数据及实验平台45

    5.1.1 实验数据45

    5.1.2 实验平台45

    5.2 三维纹理映射实验45-50

    5.2.1 OpenGL 图形管线45-47

    5.2.2 最远点与最近点计算策略47

    5.2.3 面片与包围盒交点计算策略47-49

    5.2.4 显示结果49-50

    5.3 视线投射实验50-59

    5.3.1 CUDA 产生的背景50-51

    5.3.2 CUDA 编程模型51-52

    5.3.3 CUDA 线程结构52-54

    5.3.4 CUDA 存储器模型54-55

    5.3.5 基于 CUDA 的视线投射算法55-59

    5.3.6 三维纹理映射与视线投射法的显示速度比较59

    5.4 传递函数实验59-63

    5.5 二尖瓣装置参数测量实验63-72

    5.5.1 三维纹理映射三维取点实验63-64

    5.5.2 视线投射三维取点实验64-66

    5.5.3 实验结果浅析66-70

    5.5.4 测量策略可靠性浅析70-72

    5.6 本章小结72-73

    第六章 总结与展望73-74

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