医学图像三维重建是一个多学科交叉的研究领域,是计算机图形学和图像处理在生物医学领域的一个重要应用。它通过计算机对二维医学断层图像序列形成的三维体数据进行处理,将其转换为具有直观立体效果的图像来展示人体组织的三维形态,为医生临床诊断和治疗提供有用的可视化信息。因此,它不仅在理论研究方面有重要意义,而且对于临床医学等有着重大的意义和应用价值。医学图像三维可视化技术通常可分为面绘制和体绘制两大类。本文对几种典型的面绘制和体绘制方法进行了研究,并对其优缺点做了评述。与面绘制相比,体绘制算法不仅能够表现物体表面信息,而且还能够可视化物体内部信息,是本文的研究重点。本文首先阐述了计算机断层成像设备、核磁共振所形成图像数据的特点和预处理方法,研究了医学图像三维重建与可视化技术不同方法的原理与区别。然后重点研究了光线投射和溅射法两种典型像、物空间体绘制算法实现三维重建的过程,详细分析了光线投射算法的基本原理,深入研究了数据分类、不透明度和颜色赋值、重采样和三线性插值、phong光照模型与明暗计算、图像合成等关键技术,针对其存在高频信息丢失、单因素阻光度赋值以及运算量大绘制速度慢等问题,提出了一种综合改变采样顺序、多因素阻光度赋值、背景体素集空间跳跃式光线投射新算法。接着又详细分析了溅射法的基本原理与主要步骤,深入研究了重构函数与足迹表,设计了利用体数据相邻层间相似性进行加速算法改进,由相邻层间密度差值计算对屏幕像素的贡献,在保证绘制图像质量的前提下,达到了提高算法绘制速度的目的。最后引入了可视化工具包MITK,利用可视化试验平台完成了几种不同的绘制方法,由脑部的MRI体数据实现了脑血管的可视化结果,对本文提出的改进算法进行了验证,取得了良好的效果。