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医学图像分割和三维可视化是目前医学图像处理研究领域的一个热点问题,是计算机图形学和图像处理在生物医学工程中的重要应用,在医学诊断和治疗领域具有特殊应用价值。因此,对医学图像分割及三维可视化的研究具有重要的意义。本文主要研究了脊柱MRI(Magnetic Resonance Imaging)图像的分割及三维可视化算法。主要内容如下：第一,为了有效地对图像进行分割和三维可视化,本文首先对脊柱MRI图像进行预处理,包括图像增强和断层图像插值。采用了基于形态学开、闭运算、顶帽运算的增强算法,增强了脊柱MRI图像的目标区域；通过比较分析几种常用的插值算法,采用基于灰度的线性插值方法对断层图像进行插值,有效地提高了三维重建的质量。第二,提出了一种适用于脊柱MRI图像的水平集分割方法。首先采用基于先验知识的椎间盘检测算法,定位并分割出椎间盘,利用椎间盘的分割结果对椎骨进行粗分割,以此粗分割作为水平集分割的初始化轮廓；然后用基于RSF(Region Scalable Fitting)的能量模型引导水平集曲线向椎骨边界演化,最终分割出椎骨。为了构造用于三维可视化的体数据,我们分别根据椎间盘检测结果和水平集分割结果构建脊柱窗和椎骨模板,利用椎骨模板和脊柱窗从原始图像序列中提取椎骨和脊柱区域。第三、我们利用Ray Casting算法对分割出的脊柱和椎骨进行三维重建。利用美国辛辛那提大学医学院提供的脊柱MRI图像数据库进行实验,重建图像清晰,真实地再现了脊柱和椎骨的三维面貌。在文章的最后,我们在Visual C++6.0平台下,实现了基于VTK(Visualization Toolkit)的脊柱和椎骨三维可视化,可以对重建的三维模型交互的进行旋转、平移等操作,具有较强的实用性。