基于mc算法的高质量脊柱ct图像三维重建-计算机应用与软件.pdfVIP

第３０卷第６期　　　 计算机应用与软件 Ｖｏｌ３０Ｎｏ．６ ２０１３年６月　　 ＣｏｍｐｕｔｅｒＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｎｄＳｏｆｔｗａｒｅ Ｊｕｎ．２０１３ 基于ＭＣ算法的高质量脊柱 ＣＴ图像三维重建 许婉露　李　彬　田联房 （华南理工大学自动化科学与工程学院　广东广州５１０６４０） 摘　要　　从脊柱ＣＴ图像中重建出脊柱的三维模型以提供直观的术前病灶信息，能够有效辅助高难度的脊柱畸形矫正手术。针 对传统ＭＣ（ＭａｒｃｈｉｎｇＣｕｂｅｓ）算法存在的重建表面不平滑、结构拓扑歧义的局限以及人体脊柱重构碎片过多的特点，提出一种基于 保边局部高斯滤波与三维区域增长的改进型ＭＣ算法。该算法采用保边滤波去噪并增强边缘，局部高斯滤波平滑待重建区域以改 变原有体素类型，减少二义性体素对数，有效地解决了重建表面不平滑与结构拓扑歧义问题；采用基于三维区域增长的双阈值分割 算法，大大减少碎骨重建的数量。实验证明，采用高质量重建算法重建的脊柱三维模型能够满足医学三维可视化的要求。 关键词　　脊柱ＣＴ图像　ＭＣ算法　三维重建　保边局部高斯滤波　三维区域增长 中图分类号　ＴＰ３０１　　　　文献标识码　Ａ　　　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００３８６ｘ．２０１３．０６．０２２ ＨＩＧＨＱＵＡＬＩＴＹ３ＤＲＥＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮＯＦＳＰＩＮＥＣＴ ＩＭＡＧＥＳＢＡＳＥＤＯＮＭＣＡＬＧＯＲＩＴＨＭ ＸｕＷａｎｌｕ　ＬｉＢｉｎ　ＴｉａｎＬｉａｎｆａｎｇ （ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４０，Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ　　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ３ＤｍｏｄｅｌｏｆｓｐｉｎｅｆｒｏｍｉｔｓＣＴｉｍａｇｅｓｆｏｒｐｒｏｖｉｄｉｎｇｉｎｔｕｉｔｉｖｅｐｒｅｏｐｅｒａｔｉｖｅｌｅｓｉｏｎｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｓｓｉｓｔ ｔｈｅｈｉｇｈｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｓｐｉｎｅｄｅｆｏｒｍｉｔｙｃｏｒｒｅｃｔｉｖｅｓｕｒｇｅｒｙ．Ａｓｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍａｒｃｈｉｎｇｃｕｂｅｓ（ＭＣ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｉｎｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｎ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌａｍｂｉｇｕｉｔｙ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｏｏｍａｎｙｆｒａｇｍｅｎｔｓｉｎｈｕｍａｎｓｐｉｎｅｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｅｐｒｏｐｏｓｅａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｄＭＣａｌｇｏｒｉｔｈｍｗｈｉｃｈｉｓｂａｓｅｄｏｎｅｄｇｅｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇｌｏｃａｌＧａｕｓｓｉａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇａｎｄ３Ｄｒｅｇｉｏｎｇｒｏｗｉｎｇ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍａｄｏｐｔｓｔｈｅ ｅｄｇｅｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇｆｉｌｔｅｒｉｎｇｔｏｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｎｏｉｓｅｓａｎｄｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｅｄｇｅｓ，ａｎｄｕｓｅｓｔｈｅｌｏｃａｌＧａｕｓｓｉａｎｆｉｌｔｅｒｉｎｇｔｏｓｍｏｏｔｈｔｈｅｐｅｎｄｉｎｇ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎａｒｅａｓｆｏｒｃｈａｎｇｉｎｇｏｒｉｇｉｎａｌｃｕｂｅｔｙｐｅｓａｎｄｒｅｄｕｃｉｎｇｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆａｍｂｉｇｕｏｕｓｖｏｘｅｌｓ，ｔｈｅｓｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆ ｒｏｕｇｈｎｅｓｓｏｎｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅａｎｄｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌａｍｂｉｇｕｉｔｙ．Ｔｈｅｄｕａｌｔｈｒｅｓｈｏｌｄｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎ３Ｄｒｅｇｉｏｎｇｒｏｗｉｎｇｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ，ｗｈｉｃｈｃａｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｂｏｎｅｆｒａｇｍｅｎｔｓｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｔｈａｔｔｈｅ３Ｄｓｐｉｎｅ ｍｏｄｅｌｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｏｎｔｈｉｓｈｉｇｈｑｕａｌｉｔｙ