(Magnetic Resonance Imaging,简称 MRI)技术已普遍应用在病患的医疗领域
中,然而,像这样一些医学设备只可提供物体内部的二维图像。医师需要凭借多
年经验根据很多幅二维图像去预想病患部位的大小和形状,这无疑给医疗诊断带
来了巨大困难
【1】
。随着科学技术的不断发展,社会的日益进步,医学诊断的精
确性与直观程度的要求也愈来愈高。由于医学图像可视化的重要性日益显著,所
以在诊疗科学、整容美形以及外科手术、射线与化学治疗等技术中已经广泛应用
【2】
。
1989 年,美国国家图书馆根据专家的讨论和建议,首先提出了一项被称为可
视人(Visible Human)的计划
【3】
,并委托科罗拉多大学医学院进一步研究。这
项计划的内容就是建立一个完整的男女人体的拥有详尽剖解结构的数字化图像
库。通过这项计划的实施,能够分析和重新建立出人体内部相应的器官和组织结
构并将其三维显示出来,最终构建出具有实在感觉的可视化人体三维效果,同时
可以对重建出的虚拟可视人体进行各种透明处理、解剖分析等设置,便于进一步
理解人体各组织器官的解剖结构。这对医学教育及解剖分析起着非常重要的作用。
不久前,一个令无数人为之激动的新闻在重庆市第三军医大学公布:中国第一个
数字化可视人体已经在该校实验建立完成,并且向海内外同时发布了这一系列
“中国可视人”的数据集
【3】
,这一消息在海内外都引起了极大反响,这一成果
也为我国给出了目前为止最为齐整、完备和详尽的一套人体结构的基本数据和图
像资料,这一成果也向所有人宣布,中国已经发展为世界上除美国和韩国外,唯
一具有本国可视化人体数据集的国家。
1.2 课题的研究现状
移动立方体(Marching Cubes)方法是目前为止最为流行的一种等值面三角
化算法之一
【4】
,用于从三维标量场提取一个多边形网格的等值面。它是基于基
本立方体中剖分出来的体数据,随后在每个立方体中都进行标准的三角剖分。在
传统方法中,MC 算法是基于 15 个基本的三角剖分算法和由旋转、反射、共轭等
运算得出的 256 个基本三角剖分算法的组合。它的运算简单高效,因为它的工作
原理几乎是完全关于查找表的
【5】
。但是传统的 MC 算法中有很多缺点和需要改进
的地方,许多学者对传统 MC 算法的优化进行了不懈的研究和创新。本文主要介
绍了传统 MC 算法的基本原理以及计算过程,并对传统 MC 算法中的缺点进行了分
析,列举并比较了其他几种改进和优化的 MC 算法,包括 SMC 算法,MT 算法,以
及中点法简化线性插值法,等值面顶点矢量平滑等方法。
MC 算法最主要有三个方面的问题:首先,由于移动立方体方法的原理所导致
的局限性,所生成的三角面片仅仅能近似显示出了需要求的等值面;第二点就是