Автоматическое построение трёхмерной геометрической...
description
Transcript of Автоматическое построение трёхмерной геометрической...
![Page 1: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/1.jpg)
Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков
461 группа, Бояровски СтефанНаучный руководитель: Петров Александр,
аспирант кафедры СП
![Page 2: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/2.jpg)
Введение• Компьютерное моделирование в медицине• Компьютерное зрение• Численный анализ
5/12/2012 2http://www.cmbn.no/ottersen/img/IllustrasjonEngelsk.jpg http://aaiscs.com/LHBD/keyfindings/researchimagesanimations/MEG_fMRI.PNG
http://www.lerner.ccf.org/bme/cobi/portfolio/images/fea-1.png
![Page 3: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/3.jpg)
Введение
• Томография
5/12/2012 3
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/Computed_tomography_of_human_brain_-_large.png
![Page 4: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/4.jpg)
Сравнение методов визуализации
5/12/2012 4
Мозаика Объёмный рендеринг
Полигональная модель
Дополнительные вычисления
Представление трёхмерной структуры
Компьютерное моделирование
Численный анализ
![Page 5: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/5.jpg)
Постановка задачи• Получение полигональной геометрической модели
5/12/2012 5http://iso2mesh.sourceforge.net/upload/Collins_mesh.jpg
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/50/Computed_tomography_of_human_brain_-_large.png
![Page 6: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/6.jpg)
Действия автоматического подхода
5/12/2012 6
1
Чтение DICOM набора
2
Фильтрация
3
Сегментация
4
Выделениеобластей
5
Извлечениеподизображений
8
Запись вOBJ файл
6
АлгоритмАльфа-Форм
7
Триангуляция
![Page 7: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/7.jpg)
Архитектура системы
5/12/2012 7
Input / Output
Insight Segmentation and Registration
Toolkit (ITK)
DICOMStandard
OBJFile format
Types GeometryFilters
Point Cloud Library QPoly
Image<T>
Import DICOM
Export DICOM
Export OBJ
Hounsfield
MinIntensity
Components Separation
Fast Triangulation
QpolyTriangulation
Segmentation
Internal Modules
External Components
![Page 8: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/8.jpg)
Фильтры• Фильтр на основе шкалы Хаунсфилда
1000
airwater
waterx
Вещество HU
Воздух −1000
Легкие −700
Мягкие ткани с −300 по -100
Жир −84
Вода 0
Кровь с +30 по +45
Мышца +40
Кость с +700(Губчатая кость) по +3000 (Плотная кость)
Intercept RescaleSlope Rescale*Intensity Pixel HU
5/12/2012 8
![Page 9: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/9.jpg)
Фильтры• Сегментация на основе шкалы Хаунсфилда
5/12/2012 9
Слой КТ изображения Кости : 400 HU Легкие: -700 HU
![Page 10: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/10.jpg)
Итеративный подход построения геометрии
5/12/2012 10
Фильтр
+Сегментация
Сегментация+
Извлечение областей изображения
Фильтр Хаунсфилда
+
Разделение несвязных областей
![Page 11: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/11.jpg)
Примеры работы алгоритма альфа-форм
115/12/2012
Количество точек = 192 584Количество точек = 579 928
![Page 12: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/12.jpg)
Примеры работы алгоритмов триангуляции
5/12/2012 12
Fast triangulation of unordered point clouds
search radius = 15.0
μ = 2.5
maximum nearest neighbors = 50
maximum surface angle = 45 degrees
minimum angle = 10 degrees
maximum angle = 120 degrees
![Page 13: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/13.jpg)
Примеры работы алгоритмов триангуляции
5/12/2012 13
An Integrating Approach to Meshing Scattered Point Data (error = 1e-005, quadric error metric = 2.0)
![Page 14: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/14.jpg)
Пример построения полигональной модели для анатомических объектов
5/12/2012 14
Слой КТ изображения Выделение костей Облако точек ( 121 030 точек )
![Page 15: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/15.jpg)
Пример построения полигональной модели для анатомических объектов
5/12/2012 15
![Page 16: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/16.jpg)
Применения полигональной геометрической модели
5/12/2012 16http://origin-ars.sciencedirect.com/content/image/1-s2.0-S1350453305002249-gr2.jpg
http://mds.clevelandclinic.org/Services/CoBi/Portfolio.aspx?n=468
http://jessicaz.me.cmu.edu/medical_data/Heart_Valve_new.htm
• Био-механическое моделирование• Численный анализ анатомических структур• Виртуальная и симуляционная хирургия• Комьютерная диагностика
![Page 17: Автоматическое построение трёхмерной геометрической модели по набору томографических снимков](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081419/56816356550346895dd402c1/html5/thumbnails/17.jpg)
Заключение
• Разработан алгоритм построения геометрической модели по набору томографических снимков
• Дальнейшие развития:– Привязка к конкретным частям тела– Алгоритмы сегментации
(например, сегментация печени по Клоду Куино)
5/12/2012 17