由二维数字图像重构三维物体系统软件的设计

摘要

工业CT图像直接三维重建是近年来工业CT技术研究的前沿领域，医学图像数据的三维重建和手术模拟是当今科学计算可视化的一个研究热点。计算机三维绘制技术通常研究简单原始几何型体的显示，更加复杂的结构可以通过这些简单结构的组合来获得，然而，这种方式不能表达离散数据描述的曲面。为了从三维数据场中提取物体表面信息，William E.Lorensen和Harvey E.Cline设计了MC算法。三维重构的应用越来越广泛,而面重构过程中问题的解决直接影响到三维实体的精度。本文按照几何中心及轮廓线搭接面积进行匹配和多轮廓线的面积比率将多分支转化若干个单分支来解决分支问题,从而提高了重构质量、简化了重构算法、节约了时间和成本。

关键词：三维重构，MC算法，CT图像

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第1章 引言 1

1.1 背景 1

1.2 研究内容 2

第2章 三维重构软件包系统的思路 3

2.1 医学三维重构 3

2.1.1 二维图像到三维图像的转换以及分类 3

2.1.2 医学三维重构采用的方式 3

2.1.3 医学计算机三维重构的意义 4

2.2 读取切片（二维图像） 4

2.3 三维重构功能的实现 5

第3章 图像处理用到得相关技术 7

3.1 图像的二值化 7

3.2 二值图像的逻辑运算 7

3.3 图像处理的腐蚀与膨胀 7

3.3.1 膨胀 8

3.3.2腐蚀 8

3.4 图像的预处理 8

3.4.1 中值滤波 8

3.4.2 均值滤波 9

3.4.3 边缘增强和锐化 9

3.5 阈值（threshold） 9

3.5.1 阈值的工业意义 9

3.5.2 阈值在PS图像处理中的定义 10

第4章 Marching Cubes算法的介绍 11

4.1 MC算法的基本原理 11

4.2 MC算法的基本思路 11

4.3 MC算法的网格体 12

4.4 MC算法获取三角片的方式 14

4.5顶点与重构体之间的状态关系 14

4.6 MC算法整体框架 15

第5章 MC算法的实现 16

5.1 重构等值面三角片的产生 16

5.1.1 网格初始化 16

5.1.2 网格点密度值赋值 16

5.2网格简化算法简述 16

第6章 结果显示及分析 18

6.1读取图片模块及原理分析 18

第7章 结束语 22

7.1工作总结 22

致谢 23

参考文献 24

附录 源代码 25