利用数字化技术实现人体结构及机能的可视化,最终达到人体的整体模拟,将对医学起到重大影响。近几年来,信息技术与医学相结合,极大的促进了医学教育、医学研究及临床医学的发展。目前,在人体模型、人体信息的数字化领域,正在进行着或将要进行几个大规模的研究计划,如美国的可视人计划(Visible Human Project, VHP),虚拟人计划(Virtual Human Project)等等。我国科学家在2001年11月北京召开的香山科学会议第174次会议上,提出了构造中国数字化虚拟人体的设想,目标是建立具有世界领先水平的中国数字化虚拟人,促进以人为中心的科学技术的发展,使国内与人体相关的研究走在世界前列。本文所作的工作是以国家高技术发展规划(863)课题“数字化虚拟人体若干关键技术”为背景提出来的,主要探讨了人体管道模型的三维重构及相关技术。论文主要包括以下内容:1.介绍了体可视化技术和体图形学的概念、起源、发展及其主要算法。并对现存的一些体可视化技术进行了详尽而系统的描述。2.讨论了一种三维人体管道模型重构过程的设计和实现。这种方法基于移动立方体(Marching Cubes)算法,能够生成人体管道内表面的三维模型,获得管道表面点的几何信息。在这个过程中,通过对人体管道铸型进行断层扫描而获得二维图像信息,避免了其他组织结构的干扰,减少数据获取阶段产生的噪声,从而减少了分割的难度。3.研究了适合管道类物体表示的骨架中心线抽取技术。由于人体内部管道的分支众多,拓扑结构复杂,为了正确的描述其拓扑意义,仅仅通过管道的表面模型来表示是远远不能满足要求的,需要一种更加简洁、精确的描述模型。本文利用骨架点及中心线作为管道的拓扑描述符。首先采用基于距离变换的方法抽取出骨架点集合,但由于用这种方法会造成骨架点集合的不连通,因此利用三维离散拓扑关系将其进行重新连通。然后在这个连通后的骨架点集合的基础上,抽取出管道结构的中心线。其中,每个骨架点都含有到边界的距离信息及其三维位置信息,并且在中心线中包含有分叉点的信息,因此,骨架点及中心线可以有效地表示管道的拓扑性质。