内窥镜下的虚拟手术训练系统主要用于手术前的训练过程以增大手术的熟悉程度。该系统引入了先进的力反馈设备并且结合了3D眼镜,使得在虚拟手术中达到了在视觉、触觉、听觉三个方面的高度仿真。
目前系统实现了几个基本的手术训练场景。并在技术上解决了内窥镜的追踪,器官的形变以及切割缝合、血流模拟等问题。
目前系统实现了几个基本的手术训练场景。并在技术上解决了内窥镜追踪,器官的形变以及切割缝合、血流模拟等问题。
内窥镜下的虚拟手术训练系统中两个主要的功能部分:切割与缝合应用了许多关于虚拟现实的技术。
在血管的切割与缝合仿真中我们采用了表面模型:因为我们认为血管只有一层很薄的血管壁。整个物理建模的过程采用的是我们一直在用的中心线弹簧模型,与后面研究的血流模拟相结合能够得到不错的仿真效果。
虚拟结肠镜系统(Virtural olonsystem)是当前计算机辅助诊断的一个研究热点。系统一般包括三大模块:三维重建及可视化、结肠分割以及虚拟导航。
在我们构建的VC系统中,可视化部分分别从立体正交板,marchingcube表面和切片集三个角度展示了数据;分割部分提供了Region Growing,WaterShed Level Set 和 Fast Marching四种不同的分割方法,以适应不同的数据和要求;虚拟导航部分实现了一个全新的自动路径生成算法支持自动导航,用户也可手动控制内窥镜进行导航。
使用多期数据的肝脏计算机辅助诊断技术主要有以下几个部分组成:
主要工作为各种分割算法特别是基于区域生长的算法的实现与比较。
对于ITK/VTK在Windows/Python平台下的配置、调用、扩展也积累了一定经验。用ITK/VTK平台对WaterShed 算法的加以实现,并且根据用户需求对任意分割区域进行提取,目前正在致力于该算法的加速、改良、评估。
Validation for image segmentation plays an important role in medical image processing. Point-mappings based validations process segmentation results by matching corresponding points on surfaces of the segmentation model and the standard model, then evaluate the matches locally and globally. I propose four algorithms of building point-mappings; and creatively applies perfect matching algorithm of weighed bipartite graph on it. Furthermore, detailed local and global evaluation methods are also presented. Experiments demonstrate that our validation method is competent to evaluate 2D or 3D segmentation scientifically, expeditiously and accurately.
分水岭方法是在分割技术中常常被用到的方法,但是它常常会导致过分割的结果。为了避免过分割现象的出现,我们使用了一种新的基于多级沉浸分水岭的方法。这种方法有效地对分割阀值的选取进行了局部化,从而达到了不错的效果。
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该方法的主要步骤为:
体绘制改良算法是通过GPU的加速的手段来实现体绘制的,从而得到一种快速和高质量的3D图像的生成方式。用户可以通过修改渲染的颜色和透明度的参数来调节(如上图所示)查看模型中感兴趣的部分,调节后的结果见下图。
速度的提高通过使用GPU并行编程的方式进行,目前使用Geforce8500GT的图形卡,同时使用了光线跟踪的体绘制方法,来提高模型的渲染真实感。