醫(yī)學(xué)圖像三維可視化原理一．原理：醫(yī)學(xué)圖像的三維可視化技術(shù)主要包括三維重建繪制的預(yù)處理技術(shù)及繪制技術(shù)。在對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制之前,要對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行改善像畫質(zhì)、分割標(biāo)注、匹配融合等預(yù)處理操作。1.三維重建繪制的預(yù)處理技術(shù)及繪制技術(shù)：（1）改善圖像畫質(zhì)改善圖像畫質(zhì)主要使用四種技術(shù):①銳化技術(shù),即突出圖像上灰度突變的各類邊緣信息,增大對(duì)比度,使圖像輪廓更加清晰;②平滑技術(shù),即抑制噪聲而達(dá)到改善像質(zhì)的措施;③復(fù)原技術(shù),即根據(jù)引起圖像質(zhì)量下降的原因而采取的一種恢復(fù)圖像本來面目的處理措施;④校正技術(shù),即采用幾何校正措施,去掉圖像上的幾何失真。通過以上技術(shù)可以去除圖像上的畸變及噪聲信息,使圖像更加清晰,以便用目視準(zhǔn)確判讀和解釋。（2）分割標(biāo)注分割標(biāo)注是保證三維重建準(zhǔn)確性的關(guān)鍵技術(shù),分割效果直接影響三維重構(gòu)的精確度[4]。圖像分割的目標(biāo)是將圖像分解成若干有意義的子區(qū)域(或稱對(duì)象)。標(biāo)注則為了能夠識(shí)別出各區(qū)域的解剖或生理意義。在醫(yī)學(xué)圖像領(lǐng)域,常常簡(jiǎn)單地將分割標(biāo)注的過程稱為分割。（3）可簡(jiǎn)單的將醫(yī)學(xué)圖像分割分為兩類:基于邊界和基于區(qū)域。基于邊界的分割尋找感興趣的封閉區(qū)域;基于區(qū)域則是將體數(shù)據(jù)分為若干不重疊的區(qū)域,各區(qū)域內(nèi)部的體素相似性大于區(qū)域之間的體素相似性[5]。在三維領(lǐng)域,由于各向異性,往往是兩種方法混合使用,以達(dá)到最佳的精度和效率。醫(yī)學(xué)圖像分割的具體方法有聚類法、統(tǒng)計(jì)學(xué)模型、彈性模型、區(qū)域生長(zhǎng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。2．醫(yī)學(xué)體數(shù)據(jù)三維可視化方法通常根據(jù)繪制過程中數(shù)據(jù)描述方法的不同可分為兩大類:一類是通過幾何單元拼接擬合物體表面而忽略材料的內(nèi)部信息來描述物體三維結(jié)構(gòu)的,稱為基于表面的三維面繪制方法(surfacefitting),又稱為間接繪制方法;另一類是直接將體素投影到顯示平面的方法,稱為基于體數(shù)據(jù)的體繪制方法(directvolumerendering),又稱為直接繪制方法。（1）面繪制方法表面繪制是一種普遍應(yīng)用的三維顯示技術(shù),其首先是從體數(shù)據(jù)中抽取一系列等值面（,是指在一個(gè)網(wǎng)格空間中由在某點(diǎn)上的采樣值等于一定值的所有點(diǎn)組成的集合。）,并用多邊形擬合近似后,再通過傳統(tǒng)的圖形學(xué)算法顯示出來。由于表面可以簡(jiǎn)潔地反映復(fù)雜物體的三維結(jié)構(gòu),因此在醫(yī)學(xué)圖像中邊界面輪廓是用于描述器官的最重要特征。（2）體繪制方法(其原理實(shí)質(zhì)是將離散的三維空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為離散二維數(shù)據(jù)，將離散的三維數(shù)據(jù)場(chǎng)轉(zhuǎn)換為離散的二維數(shù)據(jù)點(diǎn)陣)體繪制方法以其在體數(shù)據(jù)處理及特征信息表現(xiàn)方面的優(yōu)勢(shì),已得到研究者越來越多的重視,被越來越廣泛地應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。這類方法依據(jù)視覺成像原理,首先構(gòu)造出理想化的物理模型,即將每個(gè)體素都看成是能夠接受或者發(fā)出光線的粒子,然后依據(jù)光照模型及體素的介質(zhì)屬性分配一定