超声图像三维重建与可视化技术是图像处理领域的一个重要研究内容。目前,较为成熟的方法是利用传统的二维医学超声设备结合某种定位机械获取二维超声图像重建三维物体,该方法硬件设备结构复杂且定位精度直接影响三维重建效果。为此,近年来国外开展了关于无传感超声三维重建方法的研究。本文针对无姿态传感器三维超声重建技术,研究了在随机不规则采样条件下,利用超声序列相邻图像的位置关系实现三维重建及可视化的方法。本文在分析研究二维超声诊断设备的基础上,构建了基于不规则采样的超声图像采集系统。根据随机不规则采样超声图像序列的特殊性,提出了质心配准和角度校正公式及标准化算法,使不规则采样条件下的图像序列标准化。针对超声图像的特点,通过对超声图像在降噪和分割两方面的研究,提出了两种算法:基于图像平均和多尺度分析的小波软阈值降噪算法,基于投影法和水平集法相结合的分割算法。实验结果表明,降噪算法能够很好地抑制噪声和保留大量的图像细节信息;分割算法能够对降噪后的图像边缘分割准确,边缘连续高,较好地去除了伪影的影响。在序列图像的三维重建与可视化实现过程中,利用混合编程的方法实现了MarchingCube表面重建算法,并采用该方法对预处理后的标准超声图像进行了三维重建。从显示结果可以看出,本文所研究的基于不规则采样的超声图像序列三维可视化系统及其算法是可行的。