虛擬血管鏡主動導(dǎo)航系統(tǒng)中基于深度信息的場景分析的研究.pdf

1、本論文提出了一種虛擬血管鏡主動導(dǎo)航系統(tǒng)中基于深度信息的場景分析的方法，以得到血管樹形結(jié)構(gòu)，使基于深度信息的虛擬血管鏡主動導(dǎo)航系統(tǒng)具備快速準(zhǔn)確地引導(dǎo)虛擬攝像機(jī)進(jìn)行導(dǎo)航和遍歷血管網(wǎng)絡(luò)的能力，最終得到可靠簡潔的虛擬攝像機(jī)路徑規(guī)劃，提高了虛擬血管鏡作為輔助醫(yī)學(xué)診斷手段的價值和效率。 虛擬內(nèi)窺鏡是一種利用CT、MRI或PET等斷層成像技術(shù)得到病人數(shù)據(jù)并用內(nèi)窺鏡形式進(jìn)行顯示的技術(shù)，可歸于科學(xué)可視化范疇。因其非介入性而在醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)

2、用前景。 在虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)中，沿某種路徑移動虛擬攝像機(jī)以達(dá)到觀察診斷目的的過程稱為導(dǎo)航目前有人機(jī)交互和主動導(dǎo)航兩種導(dǎo)航模式，其中人機(jī)交互模式的虛擬內(nèi)窺鏡系統(tǒng)已應(yīng)用于臨床。主動導(dǎo)航技術(shù)能在盡量少人工干預(yù)的條件下完成導(dǎo)航，避免了迷失問題，使缺乏經(jīng)驗者也能輕松使用，受到了使用者的歡迎，是目前虛擬內(nèi)窺鏡技術(shù)研究的重點。 本論文介紹了工作的背景知識和目前國內(nèi)外對虛擬內(nèi)窺鏡主動導(dǎo)航系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，在前人工作的基礎(chǔ)上對基于深度信息的場

3、景分析和血管樹形結(jié)構(gòu)構(gòu)建過程進(jìn)行了深入研究。 本論文的第二章提出并實現(xiàn)了一個系統(tǒng)框架，利用場景各點深度檢測解決了攝像機(jī)前進(jìn)方向的決策；利用分水嶺分割方法思想定位血管分叉的代表血管分叉點并對血管分叉點進(jìn)行加權(quán)以刪減多余血管分支。利用這個成果在本論文的第三章針對場景的動態(tài)變化詳細(xì)討論了各種情況下血管樹形結(jié)構(gòu)的修改方法，得到簡潔可靠的樹形結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了血管網(wǎng)絡(luò)的快速遍歷搜索。 實驗過程使用了多套腹部和頸部CT數(shù)據(jù)集，以較短的導(dǎo)航