基于GPU硬件加速的三維重建算法研究.pdf

1、隨著醫(yī)學成像技術的發(fā)展，成像設備提供的二維數(shù)字斷層圖像序列的分辨率在逐漸提高，其包含的人體內(nèi)部器官的三維信息也在逐漸增多。將三維重建技術應用于醫(yī)學數(shù)據(jù)，可將解剖信息、結構信息、位置信息等在醫(yī)學診斷中具有重要應用價值的三維信息更加直觀的展示，為提高醫(yī)療診斷和治療規(guī)劃的準確性與科學性奠定基礎。
　　三維可視化主要分為面繪制和體繪制兩大類。本文的研究重點是提高醫(yī)學圖像重建過程的實時性與交互性。對面繪制算法的實現(xiàn)，主要完成了以下三個方面的

2、工作。第一，在對面繪制移動立方體算法（Marching Cubes，MC）的深入理解基礎上，實現(xiàn)了基于區(qū)域增長法的MC算法改進。在VTK可視化平臺上實現(xiàn)了標準算法和改進算法的三維重建過程，并對重建結果在成像質(zhì)量和重建時間兩個方面做出了分析。第二，將圖形處理單元（Graphic Process Unit，GPU）處理數(shù)據(jù)的流程與MC算法原理相結合，通過Shader Model4（SM4）繪制管線的可編程性完成基于硬件加速的MC算法的實現(xiàn)。

3、第三，將上述開發(fā)算法整合至Voreen算法開發(fā)平臺進行三維重建的可視化表達。對體繪制算法的實現(xiàn)，主要完成了以下三個方面的工作。首先，實現(xiàn)了體繪制光線投射算法（Ray Casting，RC）在VTK可視化平臺上的三維重建過程。其次，利用VTK自身提供的編程接口，完成了基于GPU硬件加速的RC算法的實現(xiàn)。再次，利用Voreen算法開發(fā)平臺提供的相關處理模塊、交互操作屬性窗口，通過調(diào)整配色方案和傳遞函數(shù)實現(xiàn)了多組織的成像。
　　實驗表明