基于CT圖像的個性化人骨三維建模方法.pdf

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1、機械設計與制造第9期262MachineryDesign&Manufacture2010年9月文章編號：1001—3997(2010)09—0262—02基于CT圖像的個性化人骨三維建模方法孫濤高東強(陜西科技大學，西安710021)3DReconstructionofMedicaICTImagesinIndividualizedBoneSUNTao，GAODong—qiang(ShaanxiUniversityofScience&Technology，Xi’an710021，China)5【摘要】敘述

2、了醫(yī)學CT圖像三維重建的過程與技巧，在此基礎上指出了對個性化仿生骨制造的重l；要意義，并以成人切牙為例，重建了三維圖像逼真、表面光滑，繼承原骨形狀與尺寸的三維模型，展示了醫(yī)；f學cT圖像三維重建的關鍵步驟，為個性化仿生骨的制造打下了一定基礎。fl關鍵詞：CT；三維重建；個性化；仿生骨l；【Abstract】／tdescribestheprocessandskillsofmedicalCTimage3Dreconstruction．Onthisbasis，i；itpointedouttheimpo~ane

3、eofbionicbonemanufacturing．takingadultincisor珊伽example，P；；modeZ0廠ultincisorwithasmoothsurfciceandthesaillMsizetotheprototypeisobtained，whichshowsi6￡3Dreconstructionofthekeysteps，andlayafoundationformanufacturingpersonalizedbionicbone．6jKeywords：CT；3Dreco

4、nstruction；Individualized；Bionicboneir‘】】?】】一I】】一?】?】??】?】?】●?】●?】0‘1中圖分類號：THI6，TP391文獻標識碼：AinMedicine)格式存儲，DICOM是美國電氣制造協(xié)會制定的醫(yī)學圖1前言像存儲與通訊的標準格式。要進行圖像的處理，一般把DICOM圖計算機斷層掃描系統(tǒng)(ComputedTomography，CT)是20世紀人類在放射診斷領域取得的重大突破。cT以奧地利科學家J．像轉(zhuǎn)化為BMP位圖文件。CT圖像數(shù)據(jù)采集過程，如圖2所示

5、。Radon提出的Radon變化為理論基礎，結(jié)合計算機科學和x射線攝影技術等多門學科，創(chuàng)造的一種無損害診斷方法。CT技術在醫(yī)學取得成功的同時，在工業(yè)上使用也越來越廣泛，出現(xiàn)了工業(yè)CT技術(IndustrialComputedTomography，簡稱ICT)。它主要利用圖2CT圖像數(shù)據(jù)采集過程CT掃描圖像信息構建實物三維模型，再進行產(chǎn)品再設計和模型2．1．2圖像增強制造等。在個性化仿生骨研究中，三維模型直接影響仿生骨的質(zhì)圖像增強是采用一系列技術去改善圖像的視覺效果或?qū)D量。文章深討醫(yī)學CT人骨圖像的建模

6、方法以及關鍵技術。像轉(zhuǎn)換成一種更適合人和機器分析處理的形式。人骨仿生中是指2醫(yī)學CT圖像三維建模技術介紹用一定的方法使骨質(zhì)部分的圖像增強，使軟組織和骨質(zhì)對比度更醫(yī)學CT圖像的三維建模技術主要是指以CT斷層圖像為基加明顯。圖像的增強是用圖像平滑處理來實現(xiàn)。平滑技術可分為礎，綜合運用計算機圖像處理計算機圖形學計算機輔助幾何設計兩類：基于圖像域(或空間域)的方法和基于變換域(或頻域)的方等理論，構造人骨的CAD三維模型。這個過程可以分為兩大部法。常用的圖像平滑方法主要有均值濾波、中值濾波和噪聲模糊。分：CT圖

7、像數(shù)據(jù)采集和三維重建。如圖1所示，CT圖像到仿生骨2．1．3閾值變化骼系統(tǒng)圖。閾值變化主要是為了使研究對象與背影區(qū)分明顯，也就是對圖像進行二值化處理。二值化處理是將產(chǎn)品截面灰度值和屬于背影的灰度值用一個閾值分離出來，這屬于單閾值分割。還有多閾值分割，是將圖像分割成多個目標區(qū)域和背影。灰度值大于或等于某閾值的像素被判斷為背影。一般過程是先利用灰度直方圖定義一個閾值，如果圖像中某像素的灰度值小于該閿值，則將該像素設置為0，反之灰度值設置為255?？梢砸罁?jù)灰度直方圖來確定閾值，閾值應位于兩峰值之間?；叶戎狈綀D

8、是灰度值出現(xiàn)頻率的函數(shù)，是描述圖圖1人體骨骼到仿生骨骼系統(tǒng)圖2．1圖像數(shù)據(jù)采集像中具有該灰度值的像素個數(shù)。2．1．1格式轉(zhuǎn)換2．1-4輪廓提取cT圖像目前均已DICOM(Digitalimagingandcommunications提取圖像矢量輪廓數(shù)據(jù)是點陣圖形的矢量化，目的是沿著圖-k來稿日期：2009—11—20第9期孫濤等：基于CT圖像的爪I}生化人骨三維建模方法263像的邊界進行搜索，并將搜索到的輪廓線上的點坐標記錄在點列測和修改。