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摘要
医学影像处理技术经过多年的发展,在电脑终端取得了许多研究成果,这些技术成果能够为医生提供更生动更真实的信息。近年来,随着移动设备的软硬件的不断发展,使得在移动设备上研发医学影像处理系统成为可能。
在众多的移动平台操作系统中,安卓平台的代码对开发者是完全开放的,这一特点吸引了众多开发者为其开发应用程序,为用户提供了丰富的应用程序库。
安卓平台相巧于其他移动平台,在市场占有率上占有绝对优势。基于安卓平台的特点,本系统选择安卓平台作为系统的搭建平台。
本文研发了一款基于可视化工具包(VisualizationToolkit, VTK)的安卓平台医学影像可视化系统,其主要工作包括:
(1)研巧和分析王维影像可视化算法的实现原理,W及医学影像可视化系统在国内外的发展现状,并对面绘制和体绘制方法进行比较分析;(巧研巧安卓平台的系统架构,用户界面显示原理,并详细设计了安卓平台医学影像数据可视化的框架、系统功能及运行流程;(巧深入分析VTK类库及其可视化机制,结合Java本地接口(Java NativeInterface, JNI)和本地语言开发包(NativeDevelopment拉t, NDK)技术,在安卓平台上基于VTK实现医学影像可视化原型系统,可W克服移动设备处理器(CentralProcessing Unit, CPU)及内存的限制,提供高质量的;维显示模型。
本文设计并实现的医学影像可视化系统,能为用户提供更具真实感的医学影像。便于医生在移动平台上从多角度对病症进行分析。在辅助医生诊断方面,有实际的研发意义。
关键词:安卓,可视化工具包,Java本地接口,医学影像可视化,H维重建
Abstract
After years of development, medical image processing technology has, in computer terminals, made a lot of research results, which can provide to doctors more vivid and real information. In recent years, with the constant development of software and hardware of mobile devices, it is made possible to do research and development on medical image processing platforms on mobile devices.
Android platform is completely open to developers compared to other mobile systems. This feature has attracted many developers to develop applications for it, thus providing for users a rich library of applications. Also Android platform has an absolute advantage in market share. Based on the characteristics of Android platform, this system adopts the Android platform to create a platform for the system.
This thesis developed a mobile medical image visualization system based on VTK(Visualization Toolkit) on Android platform, whose main tasks include:
(1) Make research and analysis on the principle of visualization algorithms in three-dimensional imaging as well as the status quo for the development of medical image visualization system at home and abroad, and comparative analysis is also made to the method of surface and volume rendering;
(2) Make research on the system architecture of Android platform and UI display principle, and make detailed design on the framework, system function and operational flow of medical image data visualization on Android platform;
(3) Make in-depth analysis of VTK-class library as well as its visualization mechanism. 1n combination with the JNI(Java Native Interface) and NDK(Native Development Kit) technologies, the visualization system is realized on the Android platform based on the VTK, which can overcome the CPU(Central Processing Unit) and memory constraints on the mobile devices and provide quality 3D display models.
This article designs and implements the medical imaging visualization system, which can provide users with more real medical images. It facilitates doctors to make analysis to symptoms from multiple angles on the mobile platform. It is of practical significance to research and development in aiding doctors for diagnosis.
Key Words: Android, VTK, JNI, medical image visualization, 3D reconstruction
自从以射线被发现并被应用于医学研充开始,这逐渐奠定了放射学医疗应用的基础。而计算机断层成像技术的出现让放射学和医疗事业的联系越来越紧密。通过X射线、计算机断层扫描(ComputedTomography, CT)图像,医疗科技工作者可W清楚地对人体器官进行研巧,医生可W更精确地对病患做出诊断;而W核磁共振成像技术为代表的先进诊疗手段的先后发明及在临床上的大量应用,使现代医疗发生了重大变化。医生可W根据送些成像系统生成清晰的人体器官断层照片,可以准确地判断器官是否病变,并精确确定病变范围,为给病患提供精确的治疗提供了准确的情报。但是由于这些技术所提供的只是二维切片图显示并不直观。而且只能通过专用的设备进行查看,因此并不方便。新W大多情况下,医生只能通过这些图像对病变做一个定性的分析,即便如此也是基于医生对这些设备及图像非常熟悉的基础上。
随着科学技术的不断发展,计算机图形学不断完善,其已经渗透到包括医疗在内的很多领域。数字医疗己经成为医学领域的新标准。融合了计算机图形可视化、数字图像技术、网络技术队及包括虚拟现实在内的诸多领先技术的医学图像可视化,己经逐渐成为一口非常重要且热口的交叉学科。在医学研巧、临床医疗等方面有着广泛的应用。
通过利用图形学技术测绘处理二维切片图像,例如对如人脑、巧脏等器官、或病变体进行断层成像,通过阔值分割进行提取,最后利用计算机图形学技术进行兰维重建并测量等,可^让医疗人员更好地处理和分析原始数据,医生可!^^更加立体、系统地分析研究病变的过程。同时,利用图形可视化技术,医生可1^对病变或其他器官进行测绘并定量分析,可以辅助医生更好地认知,因此对诊断、医疗的正确性和及时性也是有非常大的益处的。利用虚拟现实和图形可视化技术,现代医疗可以实现手术仿真,可以做到远程引导治疗;通过对众多的病变图像进行总结,可以提高诊断正确性;随着计算机技术在医疗巧业应用越来越广泛,医学图像可视化处理逐渐成为升算机行业的热点,提商医学固像数据的应用方法和范围有着深远的意义。
自医学图像处理与H维重建技术产生W来,W电脑终端为平台的医学影像可视化产品和研巧成果层出不穷,而且还处在不断的高速发展阶段。但是W移动终端为平台的医学影像可视化的研究成果和产品,无论从数量还是研究深度上,都不能与电脑终端相媳美。
在以iOS、Android和Windows Phone为代表的一众移动平台里,安卓系统以其开源的特性,深受广大应用开发者的欢迎,为用户提供了众多不同类型的应用程序,满足了不同用户的需求。而且安卓系统还在不断的更新版本,提高系统性能和表现能力,越来越受到广大用户的欢迎。现在超过80%的移动产品,包括:手机,平板电脑,智能家电等,都是采用的安卓系统。
可以让医生及时地,无论所处何地,通过移动平台查看真实生动的医学影像,以方便对病患随时诊断,提离治疗效率,提高诊断成功率。所以以安卓系统为搭建平台的医学影像可视化系统的研巧与实现,是符合市场主流需求的,也是非常有发展性和前瞻性的。
安卓平台医学影像可视化系统开发设计：
功能界面
移动端前台界面
前台图像界面
图像编辑界面
目录
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研巧现状
1.2.1 医学影像可视化研究现状
1.2.2 移动平台医学影像可视化的研巧现状
1.3 本文主要研究内容和章节安排
第二章 医学影像可视化系统相关技术研究
2.1三维医学影像可视化技术
2.1.1 面绘制
2.1.2 体绘制
2.1.3 面绘制与体绘制比较
2.2VTK基础研究
2.2.1 VTK 概述
2.2.2 VTK 类库
2.2.3 VTK图形模型
2.2.4 VTK可视化管线
2.3 安卓基础研究
2.3.1 安卓平台架构设计
2.3.2核也控件及生命周期
2.4本章小结
第三章 医学影像可视化系统的需求分析与架构设计
3.1 需求分析
3.1.1 功能需求
3.1.2 设计目标
3.1.3 性能指标
3.2 系统架构设计
3.2.1 系统设计原则
3.2.2 系统框架设计
3.2.3 系统运行流程设计
3.3 本章小结
第四章 医学影像可视化系统详细设计与具体实现
4.1 用户界面模块
4.1.1 清单文件
4.1.2 主界面
4.1.3 文件系统
4.1.4 可视化界面
4.2 JNI 模块
4.3 可视化模块
4.3.1 显示接口
4.3.2 DICOM二维显示设计方案
4.3.3 DIC0M面绘制设计方案
4.3.4 DIC0M体绘制设计方案
4.3.5 STL H维显示
4.4 本章小结
第五章 医学影像可视化系统的应用与分析
5.1 系统功能测试
5.2 系统性能分析
5.3 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 论文工作总结
6.2 未来工作展望
参考文献
致 谢
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