螺旋CT扫描图像三维重建的预处理算法研究开题报告

1. 研究目的与意义

背景：随着空气污染一天天严重，人们患上呼吸道疾病的概率日益增加，通过螺旋ct图像构建三维模型来更为直观有效地观察病状、分析病因已经成为了医疗的方式之一。

而在整个呼吸道结构中，鼻腔作为呼吸道的前端，是疾病首先进入，需要重点研究的区域，本课题便是基于这样的背景，设计一个基于螺旋ct扫描图像三维重建的预处理算法研究。

意义：利用三维图像重建技术可以准确的给出人体器官的三维图像，为医生提供具有真实感的视觉效果，极大地提高了医疗诊断的准确性和科学性，在临床医学中有巨大意义，三维重建涉及了数字图像处理、计算机图形学、生物医学工程等多种技术，是数字图像处理和计算机图形学在生物医学工程的重要应用，其研究领域涉及多个交叉学科，是目前研究的一个热点。

2. 课题关键问题和重难点

螺旋ct扫描图像三维重建的主要内容包括医学图像的获取、预处理、组织器官的分割与提取、形成体数据库、三维模型重建等。

其中预处理是三维图像的首要环节也是关键步骤，预处理的结果直接影响到分割效果，而目标分割的质量直接决定系统重建的整体效果。

传统的分割算法处理每一幅图片都需要用户选定对象和背景，耗时较长，所以需要一个新的方法用于图像处理。

3. 国内外研究现状（文献综述）

一、国外研究情况：国外很早就开始了医学图像三维重建方面的研究，取得了显著的成果。

主要成 果有以下儿个方面:1．医学图像处理软件哈佛医学院下属伯明翰女子医院和麻省理工大学（mit）人工智能实验室合作 开发的三维slicer软件、美国宾夕法尼亚大学的mipg小组开发的三维viewnix系 统、加拿大的allcgro系统、组约大学的volvis系统、以色列爱新特公司、imedia 开发的analyse系统、东芝、飞利念、西门子等公司的系统、通用电器的蝶旋ct 所附带的图像工作站的医学彰像可视系统、德国达慕斯达特fhg-agd研究中心 开发的vis-a-vis系统、美stardent 计算机公司推出的avs系统、美围俄亥俄超 级计算机中心开发的ape系统、德tgs公司开发的amira系统、商业可视化系 统volumcpro和vitrea2、还有山国际.上.--些知名的大学、研究所和公司等组织开发研究的软件: edtips，freesurfer,mod,nih-navigational aids for virtual，endoscopy,osiris,tomo vision,vs5d,voxblast!"。

2.专业软件库及平台vtk工具箱(visualization toolkit) 是开源的跨平台c 类库，主要功能有三个方面:图像处理，计算机图形学，可视化。

4. 研究方案

对三维重建系统中的预处理算法和分割算法进行细致研究，并通过大量实验进行对比分析，指出其优缺点及适用范围。

在实际应用中，从实用角度来研究医学图像预处理的算法问题，运用改进的自动调节邻域中值滤波方法对连续医学图像进行滤波，增强图像质量。

螺旋ct扫描图像三维重建的主要内容包括医学图像的获取、预处理、组织器官的分割与提取、形成体数据库、三维模型重建等。

5. 工作计划

(1)2022年 9月 24 日 － 2022 年 1 月 16 日：根据任务书做相关材料的准备工作搜集资料，查阅书籍文献，确定目标规划完成文献综述、外文翻译完成开题报告(2) 2022年 1 月 17 日－ 2022年 2 月 17日matlab、opencv、C等软件的学习视频以及书籍掌握相关的相关资料学习(3)2022 年 2 月 17 日- 2022年 3 月 24日在matlab开发平台上进行程序编写和运行进行相关功能模拟(4) 2022年 3 月25 日－ 2022年 4月 18 日完成系统雏形和检查性能完善系统所有功能的实现以及检查中期检查(5)2022年 4 月 19 日 － 2022年 5 月 26 日论文撰写，答辩准备(6)2022年5 月 29 日 － 2022年 5 月 30 日答辩