肺癌是当前我国的第一大癌症,肺癌的早期诊断起着比治疗更为重要的作用。由于肺部多数良、恶性病变均可表现为孤立性肺结节,深入了解孤立性肺结节的内部结构、尺寸大小、边缘征象及其与周围组织的关系,对肺部病变的良、恶性鉴别意义重大。孤立性肺结节计算机辅助检测系统的应用可以帮助医生发现肺部可疑病变,判断病变的性质,对于提高诊断准确率、减少漏诊具有很好的作用,是早期肺癌诊断的重要手段。孤立性肺结节计算机辅助检测系统由数据采集、图像预处理、图像分割、图像显示、检测分析五部分组成,每部分都包含着相关的知识领域和难点技术。相对来说,数据采集和图像预处理这两部分涉及到的相关技术较为成熟,而图像分割、图像显示和检测分析这三个组成部分中都包含着一些至今仍没有很好解决的关键技术,本文就是针对其中的三个关键技术点展开研究。首先,本文针对病灶组织的精确分割问题进行了研究。在分析各种常见分割方法及其优劣势的基础上,针对孤立性肺结节的特殊性,提出了一种改进的水平集分割方法——基于瑞利混合分布的水平集分割方法,有效地解决了传统水平集分割方法存在的边缘泄漏问题;针对普通分割方法不能胜任孤立性肺结节和胸腔、腹腔壁存在粘连情况下的分割任务以及直接三维分割任务,提出了一种基于区域和基于边缘的混合分割方法——基于模糊连接度和维诺图的混合分割方法,取得了较为理想的分割效果。其次,本文对CT图像的三维可视化问题进行了研究。对各种常见体绘制方法及其优劣势进行了分析比较,特别对目前最为常用的光线投射法的算法复杂度进行了深入分析,针对传统基于三线性插值的光线投射法中存在的计算量大、效率低下的问题,提出了一种改进的快速插值方法,在保持绘制质量基本不变的情况下大幅度提高了绘制效率。再次,本文对病灶组织的体积测量问题进行了研究。通过将体积测量问题转换为断层图像截面积测量问题,在深入分析目前截面积计算中最为常用的多边形逼近算法的基础上,针对该方法中存在的缺陷提出了一种最优化的多边形逼近算法,减少了逼近多边形的顶点数,提高了运算效率。最后,本文对医学影像计算机辅助检测系统进行了设计和实现。设计包括设备外观、技术架构、功能模块等方面,并对实现之后的医学影像计算机辅助检测软件的各个模块功能进行了介绍。