基于DICOM医学数据的缺损颅骨修复技术研究与应用_计算机软件及应用技术论文


常见问题	基础知识	交易流程	在线支付	服务报价	论文资源	付款方式

网站首页毕业论文工商管理论文计算机论文经济管理论文行政管理论文教育论文哲学人文法律论文金融论文

当前位置：瑞达硕文网 >> 计算机毕业论文 >> 计算机软件及应用技术论文 >> 浏览文章

论文名称：

基于DICOM医学数据的缺损颅骨修复技术研究与应用

论文分类：

计算机软件及应用技术论文

发布时间

2010年07月17日

浏览次数：

售后服务：

订做的论文，保过保修改

获得方式：

论文要求订做，请咨询客服

论文关键词：

DICOM 缺损颅骨对称轴修复网格补洞

在线客服：

信誉说明：

点击查看【信誉说明】

付款方式：

点击查看【交易流程】

交易流程：

计算机辅助缺损颅骨修复已成为一个热门的研究问题,也是可视化研究的一个突出难点,相关的研究成果已经被应用到了虚拟整形手术、颅骨复原、考古学、公安法医学等各个领域。近年来,国内外学者提出了多种修复方法并取得了一定的成效,然而大多数只是针对特定的缺损部位而提出的,修复方法还缺乏一般性。本文基于DICOM(DigitalImaging and Communications in Medicine)3.0标准的颅骨数据,设计了数据解析接口,研究并提出了新的辅助修复的数据处理算法,具有通适性,实现了一个计算机辅助缺损颅骨修复系统,为颅骨复原以及整形手术等提供辅助平台。本研究得到国家自然科学基金重点项目的资助,主要研究进展有以下几个方面:1.分析了冗余数据的分布特性,在此基础上提出了一种在无软组织边界情况下去除挡板等冗余数据的方法,并验证了方法的有效性。2.对于对称面数据完整的缺损颅骨,提出了一种基于几何对称轴修复的改进算法,实现了缺损边界点及其邻接约束点的自动获取,并解决了修复边界以及接茬口不光滑的问题。3.对于对称面数据不完整的缺损颅骨,采用网格破洞填充的修复方法。在分析当前破洞填充技术基础上,结合颅骨破洞修补的特殊性,给出了一种基于边界约束条件,层层推进,层层优化的破洞修补方法,使得修复体能与原始模型自然拼接,并能够保持一致的曲面形式。4.设计并完成DICOM医学数据解析接口,实现了数据分离、序列切片排序、非颅骨切片的剔除、颅骨影像数据以及相关信息的获取和保存。5.开发了计算机辅助缺损颅骨修复系统,根据缺损颅骨的特点,可以直接从二维图像上进行修复,也可以选择对三维重建后的颅骨模型进行修复,应用于颅面样本数据处理,效果良好,在颅骨复原和虚拟手术方面具有一定的实用价值。'); Skull-repairing, based on computer technology, has become a hot spot but d 基于DICOM医学数据的缺损颅骨修复技术研究与应用

摘要	3-4
Abstract	4-9
第1章绪论	9-14
1.1 研究背景及意义	9-10
1.2 国内外现状	10-11
1.3 论文主要工作	11-12
1.4 论文组织结构	12-14
第2章 DICOM数据解析与预处理	14-27
2.1 颅骨数据采集	14-15
2.2 DICOM标准格式简介	15-16
2.3 DICOM数据解析接口设计	16-21
2.3.1 接口实用功能分析	16-17
2.3.2 接口的模块设计	17-18
2.3.3 接口实现	18-21
2.4 DICOM数据预处理	21-26
2.4.1 引言	21
2.4.2 噪音数据的去除	21-23
2.4.3 冗余数据的去除	23-25
2.4.4 基于先验知识的颅骨数据获取	25-26
2.5 本章小结	26-27
第3章基于对称轴的缺损颅骨修复	27-38
3.1 轴对称修复方法分析	27-28
3.2 颅骨轮廓线的提取	28-29
3.3 缺损颅骨对称轴的获取	29-31
3.4 基于对称性修复算法的改进	31-36
3.4.1 改进思路分析	31-32
3.4.2 缺损边界点和邻接约束点求取	32-33
3.4.3 拟合修复	33-36
3.5 实验效果分析	36-37
3.5.1 修复缺损颅骨断层图像的结果比较	36
3.5.2 修复缺损颅骨重建模型效果比较	36-37
3.6 本章小结	37-38
第4章基于网格模型的缺损颅骨修复	38-60
4.1 颅骨模型缺损修复方法分析	38-39
4.2 颅骨数据的网格模型重建	39-42
4.2.1 模型重建流程简介	39
4.2.2 颅骨数据的管道化	39-40
4.2.3 数据读取加速处理	40-41
4.2.4 颅骨模型重建实现	41-42
4.3 破洞边界提取	42-45
4.3.1 破洞边界点提取	42-44
4.3.2 破洞完整边界轮廓提取	44-45
4.4 破洞边界预处理	45-47
4.4.1 狭长边界处理	45
4.4.2 突出边界处理	45-47
4.5 破洞填充	47-53
4.5.1 引言	47-48
4.5.2 破洞的局部坐标转化	48-50
4.5.3 三维离散点插入与剖分	50-53
4.6 修复网格面的光滑处理	53-59
4.6.1 光滑处理分析	53-54
4.6.2 基于径向基函数的隐式曲面概述	54-55
4.6.3 附加约束点获取方法的改进	55-58
4.6.4 填充三角面片向曲面的调整	58-59
4.7 本章小结	59-60
第5章系统分析与实现	60-65
5.1 系统功能和关键类介绍	60-61
5.2 系统操作流程	61-62
5.3 系统开发环境与运行界面	62-64
5.4 本章小结	64-65
总结与展望	65-67
全文工作总结	65
下一步研究工作	65-67
参考文献	67-71
攻读硕士期间的科研成果	71-72
致谢	72

【参考文献】反映本文研究工作的背景和依据中国学术期刊网络出版总库

[1]. 王庆临,周康源. DICOM信息读取接口设计[J]. 北京生物医学工程. 2005.(06)
[2]. 吴锋,钱宗才,杭洽时,石明国,马东. 基于轮廓的力矩主轴法在医学图像配准中的应用[J]. 第四军医大学学报. 2001.(06)
[3]. 陈宏明,周久兵,刘胜兰. 基于曲率的三角网格孔洞修补算法的研究[J]. 淮阴工学院学报. 2004.(05)
[4]. 李磊,周明全,耿国华,董建民. 基于几何对称性的颅骨复原技术[J]. 计算机工程. 2008.(20)
[5]. 神会存,周来水,安鲁陵,周儒荣. 曲面三角网格模型顶点法矢计算与交互式分割[J]. 计算机辅助设计与图形学学报. 2005.(05)
[6]. 杜佶,张丽艳,王宏涛,刘胜兰. 基于径向基函数的三角网格曲面孔洞修补算法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报. 2005.(09)
[7]. 张洁,岳玮宁,王楠,汪国平. 三角网格模型的各向异性孔洞修补算法[J]. 计算机辅助设计与图形学学报. 2007.(07)
[8]. 耿国华,周明全. 交互式实时虚拟内窥镜系统中的关键技术[J]. 计算机应用. 2002.(11)
[9]. 王勇,马立元,王忠强. 四元数法在计算机图形学中的应用[J]. 军械工程学院学报. 2001.(02)
[10]. 尹旺中,周来水,神会存,安鲁陵. 基于三角片法矢调整的三角网格模型光顺[J]. 机械科学与技术. 2006.(04)
[11]. 蔡山,张浩,陈洪辉,沙基昌. 基于最小二乘法的分段三次曲线拟合方法研究[J]. 科学技术与工程. 2007.(03)
[12]. 魏军,刘荣鑫,宋国兴,李金屏. DICOM图像文件解析及程序设计[J]. 济南大学学报(自然科学版). 2007.(03)
[13]. 伍亚军,周正东,戴耀东. 基于VTK的DICOM医学图像三维重建研究[J]. 现代生物医学进展. 2006.(11)
[14]. 王群,李爱平,马淑梅. 局部网格狭长三角形的品质改善及实现[J]. 同济大学学报(自然科学版). 2004.(11)
[15]. 耿国华,赵杰,赵宗涛. 医学图像处理中三维模型的快速重构与简化[J]. 西北大学学报(自然科学版). 2002.(03)
[16]. 周明全,耿国华,范江波. 计算机辅助的颅骨面貌复原技术[J]. 西北大学学报(自然科学版). 1997.(05)
[17]. 王克刚,齐丽英. 一种图像自适应平滑与增强算法[J]. 现代电子技术. 2008.(14)
[18]. 顾应江,刘亮,李昊,夏祥国,陈礼刚. 计算机辅助设计颅骨缺损成型技术在修复治疗中的应用[J]. 中国组织工程研究与临床康复. 2007.(35)
[19]. 耿国华,周明全,吕科,赵宗涛. CT轮廓线数据重构曲面的方法[J]. 系统仿真学报. 2001.(S2)
[20]. 刘晓莉,陈春梅. 基于最小二乘原理的分段曲线拟合法[J]. 伊犁教育学院学报. 2004.(03)
[21]. 张永春,达飞鹏,宋文忠. 三维散乱点集的曲面三角剖分[J]. 中国图象图形学报. 2003.(12)
[22]. 姚远,杨红飞,胡庆夕. 面向颅骨损伤修补的缺损重建算法[J]. 湖南工业大学学报(自然科学版). 2008.(01)

中国博士学位论文全文数据库

[1]. 董建民. 颅骨面貌形态学的几何分析[D]. 西北大学. 2008

中国优秀硕士学位论文全文数据库

[1]. 李磊. 基于CT断层的颅骨破洞修复技术研究[D]. 西北大学. 2008

Springer期刊数据库

[1]. Wei ,Zhao,Shuming ,Gao,Hongwei ,Lin. A robust hole-filling algorithm for triangular mesh[J]. 2007,23(12):987～997.

外文题录数据库

[1]. Davis J;Marschner R;Garr M,et al.Filling Holesin Complex Surfaces using Volumetric Diffusion[C].Proceedings of the First International Sympo-sium on 3D Data Processing Visualization andTransmission.2002:428-438.
[2]. G. Turk;J. F. O’Brien.Variational implicit surfaces.Technical Report GIT-GVU-99-15.Georgia Institute of Technology,1999:
[3]. Xiaogang Jin Hanqiu Sun and Qunsheng Peng. Subdivision interpolating implicit surfaces[J].Computers and Graphics,2003,27(5):763-772.
[4]. Peter Claes Dirk Vandermeulen Sven De Greef Guy Willems and Paul Suetens. Craniofacial reconstruction using a combined statistical model of face shape and soft tissue depths: Methodology and validation[J].Forensic Science International,2006,159:S147-S158.
[5]. Colin, Boire, Jean - Yves. Novel Tool for Rapid Prototyping and Development of Simple 3D Medical Image Processing Applications on PCs[J].Computer Methods and Programs in Biomedicine,1997,53(2):87~92.
[6]. G Gilat.Chiral coefficient-A Measure of the mount of structural chirality.J. Phys. A:Math.Gen.1989,22:545-550.
[7]. C S Chong;A Senthil Kumar;H P Lee. Automatic mesh-healing technique for model repair and finite element modelgeneration[J][J].Finite Elements in Analysis and Design,2007,43(15):1109-1119.
[8]. G Marola. On the detection of the axes of symmetry of symmetric and almost symmetric planar images[J].IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence,1989,11(1):104-108.
[9]. Emiliano Perez;Santiago Salamauca;Pilar Merchan.A Robust Method for Filling Holes in 3D Meshes Based on Image Restoration[A].Proceeding of the 10th International Conference on Advanced Concepts for Intelligent Vision Systems(ACIVS)[C].America:Springer Verlag,2008:742-751.
[10]. Liu Hanqiang;Hu Qingxi;Li Limin,et al.A Study of the Method of Reconstructing the Bionic Scaffold for Repairing Defective Bone Based On Tissue Engineering[A].2006 International Federation for Information Processing of the 5th International Conference(IFIP)[C].Shanghai.2006:650-657.
[11]. Xiao Jing;Simon Baker;Iain Matthew,et al.Real-time Combined 2D+3D Active Appearance Models[A].Proceedings of the 2004 IEEE Computer Society Conference on Computer Vision and Pattern Recognition[C].Washington.2004:535-542.
[12]. Digital Imaging and Communications in Medicine[S].DICOM3.0.America:International Electrical Commission,1993:
[13]. .http://blog.sina.com.cn/s/blog_4b47b672010007a5,html.
[14]. Balinsky H.Evaluating Interface Aesthetics:a Measure of Symmetry[A].Digital Publishing Conference Part of the International Symposium on Electronic Imaging(IS &T/SPIE)[C].California.2006:52-63.
[15]. Zarbrodsky H;Pelega S;Avnir D.Hierarchical Symmetry[A].Speech and Signal Analysis Proceedings of 11th International Association of Patten Recognition Conference(IAPR)[C].Netherlands:Hague.1992:9-11.
[16]. Kiasi F;Lucas F;Fazl A.An Interpolative Fuzzy Inference Using Least Square Principle by Means of 13-function and High Order Polynomials[A].Mechatronics and Automation Proceedings of the IEEE International Conference[C].Canada.2005:545-550.
[17]. Gen Li;Xiu Zi;San Yuan. An Algorithm for Filling Holes Complex Holes in Reverse Engineering[J][J].Engineering with Computers,2008(24):119-125.
[18]. Ju Tao. Robust Repair of Polygonal Modes[J][J].Computer Graphics,2006,V23(3):888-895.
[19]. Licpa Peter.Filling Holes in Meshes[A].Proceedings of the Euro Graphics/ACM SIGGRAPH Symposium on Geometry Processing[C].Germany:Euro Graphics Association,2003:200-205.
[20]. William J.S;Kenneth M.M;Li Sa.The VTK User‘s Guide[M].New York:Kitware,2001:
[21]. Lorensen W.E;Cline H.E.Marching Cubes:A High Resolution 3D Surface Construction Algorithm[A].Proceedings of the 14th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques(SIGGRAPH)[C].New York:ACM,1987:163-169.
[22]. Montani C;Scateni R;Scopigno R.Discredited Marching Cubes.Proceedings of the Visualization.1994:281-287.
[23]. .http://www.euclideanspace.com/maths/geometry/rotations/conversions/quaternionToMatrix/index.htm.
[24]. Harker M;O‘Leary P.Least Squares Surface Reconstruction from Measured Gradient Fields[A].IEEE Conference on Computer Vision and Pattern Recognition(CVPR)[C].Anchorage.2008:1-7.
[25]. Carr J.C;Beatson R.k;Cherrie J.B,et al.Reconstruction and Representation of 3D Objects with Radial Basis Functions[A].Proceedings of the 28th Annual Conference on Computer Graphics and Interactive Techniques(CGIT)[C].New York:ACM,2001:67-70.

【二级参考文献】本文参考文献的参考文献。进一步反映本文研究工作的背景和依据中国学术期刊网络出版总库

[1]. 罗斌,汪炳权. 断面图象序列的区域动态弹性插值技术[J]. 安徽大学学报(自然科学版). 1993.(01)
[2]. 周培德. 多边形内点集的三角剖分算法[J]. 北京理工大学学报. 1995.(05)
[3]. 胡阳秋,高小榕,高上凯. 医学图像DICOM格式转换软件的设计与实现[J]. 北京生物医学工程. 2000.(04)
[4]. 邓小英,周振平,康春涛. 一种用于CT片层间轮廓线插值的算法[J]. 吉林大学学报(信息科学版). 2002.(03)
[5]. 於文雪,罗立民,傅瑶,舒华忠,BernardGibaud. 三维人脑计算机图谱表面重建的层间轮廓线插值[J]. 电子学报. 2000.(02)
[6]. 周晓云,朱心雄. 散乱数据点三角剖分方法综述[J]. 工程图学学报. 1993.(01)
[7]. 刘伟军,孙玉文,刘健. 点云数据的曲面重构新算法[J]. 工程图学学报. 2001.(02)
[8]. 张丽艳,潘小林,安鲁陵. 网格曲面中孔洞的光滑填充算法研究[J]. 工程图学学报. 2002.(04)
[9]. 孔德慧，陈其明，汪叔淳. 一种新的曲面剖分优化准则[J]. 工程图学学报. 1995.(01)
[10]. 谭翱 ,蓝祖秀. 颅骨缺损的治疗进展[J]. 广西医学. 2002.(12)

中国博士学位论文全文数据库

[1]. 聂军洪. 任意拓扑结构三角网格模型优化调整技术研究[D]. 南京航空航天大学. 2003

中国优秀硕士学位论文全文数据库

[1]. 樊宏斌. 计算机辅助颅骨面貌复原技术的研究与实现[D]. 西北大学. 2002
[2]. 张献颖. 计算机辅助文物复原关键技术研究[D]. 西北大学. 2003
[3]. 池峰. 医学影像容积重建及可视化技术研究[D]. 西安电子科技大学. 2004
[4]. 贺川斌. 二维医学图像的特征提取与模式分类的研究[D]. 西北大学. 2005
[5]. 李康. 基于颅骨的人脸建模技术研究及在法医面貌复原中的应用[D]. 西北大学. 2006
[6]. 成欣. 三维曲面破洞修复技术研究[D]. 西北大学. 2006
[7]. 孙亦博. 基于CT数据的三维重构相关技术的研究与应用[D]. 西北大学. 2007

中国图书全文数据库

[1]. 孙家广,许隆文 ,编著. 计算机图形学[M]. 清华大学出版社 1986
[2]. 苏步青,刘鼎元 ,著. 计算几何[M]. 上海科学技术出版社 1981
[3]. 陈武凡主编. 小波分析及其在图像处理中的应用[M]. 科学出版社 2002
[4]. 全国中等职业学校实用美术类专业教材编写组编,魏诗国主编. 素描[M]. 高等教育出版社 1999
[5]. 梅向明,黄敬之编. 微分几何[M]. 高等教育出版社 2003
[6]. 朱泓主编. 体质人类学[M]. 高等教育出版社 2004
[7]. 高上凯编著. 医学成像系统[M]. 清华大学出版社 2000
[8]. 孙家广,杨长贵 ,编著. 计算机图形学[M]. 清华大学出版社 1995
[9]. 唐泽圣等著. 三维数据场可视化[M]. 清华大学出版社 1999
[10]. 徐士良编著. 常用算法程序集[M]. 清华大学出版社 2004

Springer期刊数据库

[1]. Bao-huai ,Sheng. On Approximation by Reciprocals of Spherical Harmonics in L p Norm[J]. 2005,21(4):529～536.
[2]. Mr ,K. ,F. ,Leong,C. ,K. ,Chua,Y. ,M. ,Ng. A study of stereolithography file errors and repair. Part 1. Generic solution[J]. 1996,12(6):407～414.
[3]. Mr ,K. ,F. ,Leong,C. ,K. ,Chua,Y. ,M. ,Ng. A study of stereolithography file errors and repair. Part 2. Special cases[J]. 1996,12(6):415～422.
[4]. Martin ,J. ,Mohlenkamp. A fast transform for spherical harmonics[J]. 1999,5(2-3):159～184.
[5]. Vicent ,Caselles,Francine ,Catt茅,Tomeu ,Coll,Fran莽oise ,Dibos. A geometric model for active contours in image processing[J]. 1993,66(1):1～31.

【共引文献】（也称同引文献）与本文有相同参考文献的文献，与本文有共同研究背景或依据中国学术期刊网络出版总库

[1]. 李欢松,项高波,江幸福,程立仁,陈颖,陈楠,丁东,洪伟. 数字化成形钛网修补颅骨缺损20例临床分析[J]. 安徽中医学院学报. 2009.(04)
[2]. 刘瑞刚,程丹,杨钦,龙翔. 基于DSI插值的三角网格质量优化[J]. 北京航空航天大学学报. 2008.(02)
[3]. 郝玮琳,杜建军,刘有军. 基于ITK、VTK的DICOM图像的显示及信息提取[J]. 北京生物医学工程. 2008.(02)
[4]. 卢启福,吴慕春,胡月明,薛月菊,陈联诚,李晴. 基于TDR-3的土壤水分传感器标定模型研究[J]. 传感技术学报. 2009.(07)
[5]. 陈新河. 八象限法三角化[J]. 巢湖学院学报. 2008.(06)
[6]. 张凯,颜磊. 基于最小二乘法的方管周边曲线拟合[J]. 常熟理工学院学报. 2009.(02)
[7]. 杨轶璐,徐心和. 四元数在手术导航系统中的应用[J]. 东北大学学报. 2005.(01)
[8]. 张永春,达飞鹏,宋文忠. 基于一种曲率最小优化准则的散乱点三角剖分[J]. 东南大学学报(自然科学版). 2004.(06)
[9]. 俞亚青,田学隆,闫春红. 医学图像配准方法分类及现状[J]. 重庆大学学报(自然科学版). 2003.(08)
[10]. 徐志标. 受毁损尸体模拟画像面貌复原技术探讨[J]. 法医学杂志. 2005.(04)

中国博士学位论文全文数据库

[1]. 唐震. CT三维表面重建辅助颌面部整形手术系统的研究[D]. 第三军医大学. 2004
[2]. 时永刚. 广义距离度量和多模态图像配准技术研究[D]. 中国科学院研究生院（电子学研究所）. 2004
[3]. 刘盛. 旋转体视显微检测理论及装置研究[D]. 浙江大学. 2003
[4]. 朱晓冬. 数字博物馆关键技术研究[D]. 西北大学. 2004
[5]. 陈贵敏. 振动环境下光束指向稳定及其光机电一体化关键技术[D]. 西安电子科技大学. 2005
[6]. 王怡. 虚拟内窥镜图像处理技术研究[D]. 西北大学. 2006
[7]. 杨培. 基于弧焊机器人的典型零件柔性再制造系统研究[D]. 哈尔滨工业大学. 2006
[8]. 刘晶. 叶片数字化检测中的模型配准技术及应用研究[D]. 西北工业大学. 2006
[9]. 吕建成. 神经网络中的若干问题研究[D]. 电子科技大学. 2006
[10]. 张志刚. 计算机辅助颅像重合关键技术研究[D]. 西北大学. 2007

中国优秀硕士学位论文全文数据库

[1]. 刘保权. 医学图象可视化技术的研究与实现[D]. 西北大学. 2001
[2]. 董卫军. 利用小波分析进行基于形状的图像检索技术研究[D]. 西北大学. 2001
[3]. 杨扬. 基于CT数据的三维曲面造型及应用[D]. 西北大学. 2001
[4]. 卢燕宁. 医学影像数据的三维重建与医学图像配准技术的研究[D]. 西北大学. 2001
[5]. 刘力强. 三维可视化技术在颅骨面貌复原系统中的应用研究[D]. 西北大学. 2002
[6]. 樊宏斌. 计算机辅助颅骨面貌复原技术的研究与实现[D]. 西北大学. 2002
[7]. 舒新峰. 三维人脸建模技术研究[D]. 西北大学. 2002
[8]. 李燕. 交互式空间物体三维测量方法的研究与实现[D]. 西北大学. 2003
[9]. 刘晶. 产品CAD模型与CT切片模型的配准研究[D]. 西北工业大学. 2003
[10]. 周礼平. 三维数据场虚拟内窥镜技术研究[D]. 西安电子科技大学. 2004

中国重要会议论文全文数据库

[1]. 陈矛,梁荣华,吴福理,黄鲜萍,蒋莉.三维颅骨孔洞修补技术研究[C].中国计算机图形学进展2008--第七届中国计算机图形学大会论文集. 2008
[2]. 曹立基,梁家斌,赵俊.CT仿真结肠镜快速体绘制技术[C].中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（上册）. 2007
[3]. 安微,张昀浩.设计中的逆向工程[C].Proceedings of the 2007 International Conference on Industrial Design(Volume 1/2). 2007

【同行关注文献】与本文同时被多数读者关注的文献。同行关注较多的一批文献具有科学研究上的较强关联性中国学术期刊网络出版总库