基于B样条曲线的断层离散数据平滑算法

基于B样条曲线的断层离散数据平滑算法

计算机技术与发展第17卷　第10期　　　　　　　　　17　No.10　　　　　　　　Vol.2007年10月Oct.　2007COMPUTERTECHNOLOGYANDDEVELOPMENT

基于B样条曲线的断层离散数据平滑算法

李衷怡,徐欣康

(华中科技大学数字化工程与仿真中心,湖北武汉430074)

摘　要:通过二维断层图像进行三维对象重建是现今较为活跃的研究领域,而二维断层数据的质量将直接影响到三维重建的效果。提出了一种对医学断层离散数据在三维重建前进行预处理的方法,通过单层轮廓平面内平滑以及多层轮廓基于层间关系的B样条曲线拟合对原始数据进行了平滑处理,减少了重建后层与层之间的锯齿现象,使得在此基础上的三维重建效果得到了明显的改善。算法具有一定的通用性,同样适用于其它领域的数据处理。关键词:离散数据;B样条曲线;拟合;平滑

中图分类号:TP301.6　　　　　　文献标识码:A　　　　　　　文章编号:1673-629X(2007)10-0016-04

AlgorithmofScatteredDataSmoothBasedonB-SplineCurvesFitting

LIZhong2yi,XU2kang

(DigitalEngineeringResearchCenter,HuazhongUniversityof)

Abstract:Three-dimensionalreconstructiononthenow,andthequalityofslicedatawilldirectlyaf2fectthereconstructionscattereddatabeforethethree-dimensionalreconstruc2tion.Within-smoothingbasedonB-splinecurvefittinginspace,theoriginaldatahasbeenindicatethatthismethodmakesreconstructeffectbasedontheprocesseddatainamarkedItcommonmethod,andisequallyapplicabletootherareasofdataprocessing.Keywords:scattereddata;B-splinecurve;fitting;smooth

0　引　言

数字化虚拟人是医学科学技术、信息科学以及计算机科学技术高度综合的结晶,在医学教育等领域具有广泛的应用前景。而虚拟人三维重建的质量将会直接影响到其在各个领域的应用效果,因此如何提高三维重建的质量和可视化效果成为现今较为活跃的研究课题。

三维重建过程首先要对断层图像进行预处理,如轮廓识别和矢量化处理等,再提取出一系列截面轮廓线构造出三维形体供后继交互式使用。从一组平面轮廓重建三维曲面是一个具有普遍意义的研究主题,比如说从一组断层图像中的轮廓重建器官和组织的三维结构。这首先要求利用分割技术去提取每个断层上的体轮廓。由于二维断层图像是进行三维重建的原始数据,因此它的精确性将直接影响到三维重建的效果

[1]

主要有两方面:

(1)在对断层图像校准的时候坐标出现偏差;(2)对器官边缘轮廓进行手工交互提取的时候,器

官边界的判断存在误差。

因此,导致了在此基础上的三维重建效果不是很理想,其表面层与层之间会出现较为明显的锯齿现象。而人体器官和组织的三维表面通常是连续和平滑的,所以希望能够对各层轮廓数据进行纵向的平滑以便提高三维重建后的效果,为后期的曲面重建及网格简化提供较好的数据基础。

现有的平滑方法主要集中在三维重建之后的三角面片平滑方面,而针对重建之前的平滑处理研究比较少。因此,提出了一种对断层离散轮廓数据在三维重建前进行平滑预处理的方法,通过对单层轮廓的平滑以及对象整体的B样条曲线拟合平滑来达到改善三维重建效果的目的。

。

在二维断层数据的采集过程中存在着误差,原因

收稿日期:2007-01-04

基金项目:中国教育科研网格计划ChinaGrid(CG2003-GA00102)作者简介:李衷怡(1976-),男,湖南岳阳人,副教授,博士后,研究方向为医学影像处理、计算机图形学。

1　算法思想及实现框架

断层离散轮廓数据的整体平滑处理主要结合断层内的平滑和基于层间关系的B样条曲线平滑实现。由