摘要

　　醫學(xué)影像處理技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展,在電腦終端取得了許多研究成果,這些技術(shù)成果能夠為醫生提供更生動(dòng)更真實(shí)的信息。近年來(lái),隨著(zhù)移動(dòng)設備的軟硬件的不斷發(fā)展,使得在移動(dòng)設備上研發(fā)醫學(xué)影像處理系統成為可能。

　　在眾多的移動(dòng)平臺操作系統中,安卓平臺的代碼對開(kāi)發(fā)者是完全開(kāi)放的,這一特點(diǎn)吸引了眾多開(kāi)發(fā)者為其開(kāi)發(fā)應用程序,為用戶(hù)提供了豐富的應用程序庫。

　　安卓平臺相巧于其他移動(dòng)平臺,在市場(chǎng)占有率上占有絕對優(yōu)勢。基于安卓平臺的特點(diǎn),本系統選擇安卓平臺作為系統的搭建平臺。

　　本文研發(fā)了一款基于可視化工具包(VisualizationToolkit,　VTK)的安卓平臺醫學(xué)影像可視化系統,其主要工作包括:

　　(1)研巧和分析王維影像可視化算法的實(shí)現原理,W及醫學(xué)影像可視化系統在國內外的發(fā)展現狀,并對面繪制和體繪制方法進(jìn)行比較分析;(巧研巧安卓平臺的系統架構,用戶(hù)界面顯示原理,并詳細設計了安卓平臺醫學(xué)影像數據可視化的框架、系統功能及運行流程;(巧深入分析VTK類(lèi)庫及其可視化機制,結合Java本地接口(Java　NativeInterface,　JNI)和本地語(yǔ)言開(kāi)發(fā)包(NativeDevelopment拉t,　NDK)技術(shù),在安卓平臺上基于VTK實(shí)現醫學(xué)影像可視化原型系統,可W克服移動(dòng)設備處理器(CentralProcessing　Unit,　CPU)及內存的限制,提供高質(zhì)量的;維顯示模型。

　　本文設計并實(shí)現的醫學(xué)影像可視化系統,能為用戶(hù)提供更具真實(shí)感的醫學(xué)影像。便于醫生在移動(dòng)平臺上從多角度對病癥進(jìn)行分析。在輔助醫生診斷方面,有實(shí)際的研發(fā)意義。

　　關(guān)鍵詞:安卓,可視化工具包,Java本地接口,醫學(xué)影像可視化,H維重建

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

　　自從以射線(xiàn)被發(fā)現并被應用于醫學(xué)研充開(kāi)始,這逐漸奠定了放射學(xué)醫療應用的基礎。而計算機斷層成像技術(shù)的出現讓放射學(xué)和醫療事業(yè)的聯(lián)系越來(lái)越緊密。通過(guò)X射線(xiàn)、計算機斷層掃描(ComputedTomography,　CT)圖像,醫療科技工作者可W清楚地對人體器官進(jìn)行研巧,醫生可W更精確地對病患做出診斷;而W核磁共振成像技術(shù)為代表的先進(jìn)診療手段的先后發(fā)明及在臨床上的大量應用,使現代醫療發(fā)生了重大變化。醫生可W根據送些成像系統生成清晰的人體器官斷層照片,可以準確地判斷器官是否病變,并精確確定病變范圍,為給病患提供精確的治療提供了準確的情報。但是由于這些技術(shù)所提供的只是二維切片圖顯示并不直觀(guān)。而且只能通過(guò)專(zhuān)用的設備進(jìn)行查看,因此并不方便。新W大多情況下,醫生只能通過(guò)這些圖像對病變做一個(gè)定性的分析,即便如此也是基于醫生對這些設備及圖像非常熟悉的基礎上。

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,計算機圖形學(xué)不斷完善,其已經(jīng)滲透到包括醫療在內的很多領(lǐng)域。數字醫療己經(jīng)成為醫學(xué)領(lǐng)域的新標準。融合了計算機圖形可視化、數字圖像技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)隊及包括虛擬現實(shí)在內的諸多領(lǐng)先技術(shù)的醫學(xué)圖像可視化,己經(jīng)逐漸成為一口非常重要且熱口的交叉學(xué)科。在醫學(xué)研巧、臨床醫療等方面有著(zhù)廣泛的應用。

　　通過(guò)利用圖形學(xué)技術(shù)測繪處理二維切片圖像,例如對如人腦、巧臟等器官、或病變體進(jìn)行斷層成像,通過(guò)闊值分割進(jìn)行提取,最后利用計算機圖形學(xué)技術(shù)進(jìn)行蘭維重建并測量等,可^讓醫療人員更好地處理和分析原始數據,醫生可!^^更加立體、系統地分析研究病變的過(guò)程。同時(shí),利用圖形可視化技術(shù),醫生可1^對病變或其他器官進(jìn)行測繪并定量分析,可以輔助醫生更好地認知,因此對診斷、醫療的正確性和及時(shí)性也是有非常大的益處的。利用虛擬現實(shí)和圖形可視化技術(shù),現代醫療可以實(shí)現手術(shù)仿真,可以做到遠程引導治療;通過(guò)對眾多的病變圖像進(jìn)行總結,可以提高診斷正確性;隨著(zhù)計算機技術(shù)在醫療巧業(yè)應用越來(lái)越廣泛,醫學(xué)圖像可視化處理逐漸成為升算機行業(yè)的熱點(diǎn),提商醫學(xué)固像數據的應用方法和范圍有著(zhù)深遠的意義。

　　自醫學(xué)圖像處理與H維重建技術(shù)產(chǎn)生W來(lái),W電腦終端為平臺的醫學(xué)影像可視化產(chǎn)品和研巧成果層出不窮,而且還處在不斷的高速發(fā)展階段。但是W移動(dòng)終端為平臺的醫學(xué)影像可視化的研究成果和產(chǎn)品,無(wú)論從數量還是研究深度上,都不能與電腦終端相媳美。

　　在以iOS、Android和Windows　Phone為代表的一眾移動(dòng)平臺里,安卓系統以其開(kāi)源的特性,深受廣大應用開(kāi)發(fā)者的歡迎,為用戶(hù)提供了眾多不同類(lèi)型的應用程序,滿(mǎn)足了不同用戶(hù)的需求。而且安卓系統還在不斷的更新版本,提高系統性能和表現能力,越來(lái)越受到廣大用戶(hù)的歡迎。現在超過(guò)80%的移動(dòng)產(chǎn)品,包括:手機,平板電腦,智能家電等,都是采用的安卓系統。

　　可以讓醫生及時(shí)地,無(wú)論所處何地,通過(guò)移動(dòng)平臺查看真實(shí)生動(dòng)的醫學(xué)影像,以方便對病患隨時(shí)診斷,提離治療效率,提高診斷成功率。所以以安卓系統為搭建平臺的醫學(xué)影像可視化系統的研巧與實(shí)現,是符合市場(chǎng)主流需求的,也是非常有發(fā)展性和前瞻性的。

　　安卓平臺醫學(xué)影像可視化系統開(kāi)發(fā)設計：

功能界面

移動(dòng)端前臺界面

前臺圖像界面

圖像編輯界面

目錄

　　摘要
　　Abstract��
　　第一章 緒論
　　　　1.1 研究背景與意義
　　　　1.2 國內外研巧現狀
　　　　　　1.2.1 醫學(xué)影像可視化研究現狀
　　　　　　1.2.2 移動(dòng)平臺醫學(xué)影像可視化的研巧現狀
　　　　1.3 本文主要研究?jì)热莺驼鹿澃才?br /> 　　第二章 醫學(xué)影像可視化系統相關(guān)技術(shù)研究
　　　　2.1�壢�維醫學(xué)影像可視化技術(shù)
　　　　　　2.1.1 面繪制
　　　　　　2.1.2 體繪制
　　　　　　2.1.3 面繪制與體繪制比較
　　　　2.2�塚TK基礎研究
　　　　　　2.2.1　VTK　概述
　　　　　　2.2.2　VTK　類(lèi)庫
　　　　　　2.2.3　VTK圖形模型
　　　　　　2.2.4　VTK可視化管線(xiàn)
　　　　2.3 安卓基礎研究
　　　　　　2.3.1 安卓平臺架構設計
　　　　　　2.3.2核也控件及生命周期
　　2.4本章小結
　　第三章 醫學(xué)影像可視化系統的需求分析與架構設計
　　　　3.1 需求分析
　　　　　　3.1.1 功能需求
　　　　　　3.1.2 設計目標
　　　　　　3.1.3 性能指標
　　　　3.2 系統架構設計
　　　　　　3.2.1 系統設計原則
　　　　　　3.2.2 系統框架設計
　　　　　　3.2.3 系統運行流程設計
　　　　3.3 本章小結
　　第四章 醫學(xué)影像可視化系統詳細設計與具體實(shí)現
　　　　4.1 用戶(hù)界面模塊
　　　　　　4.1.1 清單文件
　　　　　　4.1.2 主界面
　　　　　　4.1.3 文件系統
　　　　　　4.1.4 可視化界面
　　　　4.2　JNI　模塊
　　　　4.3 可視化模塊
　　　　　　4.3.1 顯示接口
　　　　　　4.3.2 DICOM二維顯示設計方案
　　　　　　4.3.3 DIC0M面繪制設計方案
　　　　　　4.3.4 DIC0M體繪制設計方案
　　　　　　4.3.5 STL　H維顯示
　　　　4.4 本章小結
　　第五章 醫學(xué)影像可視化系統的應用與分析
　　　　5.1 系統功能測試
　　　　5.2 系統性能分析
　　　　5.3 本章小結
　　第六章 結論與展望
　　　　6.1 論文工作總結
　　　　6.2 未來(lái)工作展望
　　參考文獻
　　致　謝

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