安卓平臺醫學影像可視化系統開發設計

摘要

　　醫學影像處理技術經過多年的發展,在電腦終端取得了許多研究成果,這些技術成果能夠為醫生提供更生動更真實的信息。近年來,隨著移動設備的軟硬件的不斷發展,使得在移動設備上研發醫學影像處理系統成為可能。

　　在眾多的移動平臺操作系統中,安卓平臺的代碼對開發者是完全開放的,這一特點吸引了眾多開發者為其開發應用程序,為用戶提供了豐富的應用程序庫。

　　安卓平臺相巧于其他移動平臺,在市場占有率上占有絕對優勢�；�于安卓平臺的特點,本系統選擇安卓平臺作為系統的搭建平臺。

　　本文研發了一款基于可視化工具包(VisualizationToolkit,　VTK)的安卓平臺醫學影像可視化系統,其主要工作包括:

　　(1)研巧和分析王維影像可視化算法的實現原理,W及醫學影像可視化系統在國內外的發展現狀,并對面繪制和體繪制方法進行比較分析;(巧研巧安卓平臺的系統架構,用戶界面顯示原理,并詳細設計了安卓平臺醫學影像數據可視化的框架、系統功能及運行流程;(巧深入分析VTK類庫及其可視化機制,結合Java本地接口(Java　NativeInterface,　JNI)和本地語言開發包(NativeDevelopment拉t,　NDK)技術,在安卓平臺上基于VTK實現醫學影像可視化原型系統,可W克服移動設備處理器(CentralProcessing　Unit,　CPU)及內存的限制,提供高質量的;維顯示模型。

　　本文設計并實現的醫學影像可視化系統,能為用戶提供更具真實感的醫學影像。便于醫生在移動平臺上從多角度對病癥進行分析。在輔助醫生診斷方面,有實際的研發意義。

　　關鍵詞:安卓,可視化工具包,Java本地接口,醫學影像可視化,H維重建

Abstract

　　After years of development, medical image processing technology has, in computer terminals, made a lot of research results, which can provide to doctors more vivid and real information. In recent years, with the constant development of software and hardware of mobile devices, it is made possible to do research and development on medical image processing platforms on mobile devices.

　　Android platform is completely open to developers compared to other mobile systems. This feature has attracted many developers to develop applications for it, thus providing for users a rich library of applications. Also Android platform has an absolute advantage in market share. Based on the characteristics of Android platform, this system adopts the Android platform to create a platform for the system.

　　This thesis developed a mobile medical image visualization system based on VTK(Visualization Toolkit) on Android platform, whose main tasks include:

　　(1) Make research and analysis on the principle of visualization algorithms in three-dimensional imaging as well as the status quo for the development of medical image visualization system at home and abroad, and comparative analysis is also made to the method of surface and volume rendering;

　　(2) Make research on the system architecture of Android platform and UI display principle, and make detailed design on the framework, system function and operational flow of medical image data visualization on Android platform;

　　(3) Make in-depth analysis of VTK-class library as well as its visualization mechanism. 1n combination with the JNI(Java Native Interface) and NDK(Native Development Kit) technologies, the visualization system is realized on the Android platform based on the VTK, which can overcome the CPU(Central Processing Unit) and memory constraints on the mobile devices and provide quality 3D display models.

　　This article designs and implements the medical imaging visualization system, which can provide users with more real medical images. It facilitates doctors to make analysis to symptoms from multiple angles on the mobile platform. It is of practical significance to research and development in aiding doctors for diagnosis.

　　Key Words: Android, VTK, JNI, medical image visualization, 3D reconstruction

　　自從以射線被發現并被應用于醫學研充開始,這逐漸奠定了放射學醫療應用的基礎。而計算機斷層成像技術的出現讓放射學和醫療事業的聯系越來越緊密。通過X射線、計算機斷層掃描(ComputedTomography,　CT)圖像,醫療科技工作者可W清楚地對人體器官進行研巧,醫生可W更精確地對病患做出診斷;而W核磁共振成像技術為代表的先進診療手段的先后發明及在臨床上的大量應用,使現代醫療發生了重大變化。醫生可W根據送些成像系統生成清晰的人體器官斷層照片,可以準確地判斷器官是否病變,并精確確定病變范圍,為給病患提供精確的治療提供了準確的情報。但是由于這些技術所提供的只是二維切片圖顯示并不直觀。而且只能通過專用的設備進行查看,因此并不方便。新W大多情況下,醫生只能通過這些圖像對病變做一個定性的分析,即便如此也是基于醫生對這些設備及圖像非常熟悉的基礎上。

　　隨著科學技術的不斷發展,計算機圖形學不斷完善,其已經滲透到包括醫療在內的很多領域。數字醫療己經成為醫學領域的新標準。融合了計算機圖形可視化、數字圖像技術、網絡技術隊及包括虛擬現實在內的諸多領先技術的醫學圖像可視化,己經逐漸成為一口非常重要且熱口的交叉學科。在醫學研巧、臨床醫療等方面有著廣泛的應用。

　　通過利用圖形學技術測繪處理二維切片圖像,例如對如人腦、巧臟等器官、或病變體進行斷層成像,通過闊值分割進行提取,最后利用計算機圖形學技術進行蘭維重建并測量等,可^讓醫療人員更好地處理和分析原始數據,醫生可!^^更加立體、系統地分析研究病變的過程。同時,利用圖形可視化技術,醫生可1^對病變或其他器官進行測繪并定量分析,可以輔助醫生更好地認知,因此對診斷、醫療的正確性和及時性也是有非常大的益處的。利用虛擬現實和圖形可視化技術,現代醫療可以實現手術仿真,可以做到遠程引導治療;通過對眾多的病變圖像進行總結,可以提高診斷正確性;隨著計算機技術在醫療巧業應用越來越廣泛,醫學圖像可視化處理逐漸成為升算機行業的熱點,提商醫學固像數據的應用方法和范圍有著深遠的意義。

　　自醫學圖像處理與H維重建技術產生W來,W電腦終端為平臺的醫學影像可視化產品和研巧成果層出不窮,而且還處在不斷的高速發展階段。但是W移動終端為平臺的醫學影像可視化的研究成果和產品,無論從數量還是研究深度上,都不能與電腦終端相媳美。

　　在以iOS、Android和Windows　Phone為代表的一眾移動平臺里,安卓系統以其開源的特性,深受廣大應用開發者的歡迎,為用戶提供了眾多不同類型的應用程序,滿足了不同用戶的需求。而且安卓系統還在不斷的更新版本,提高系統性能和表現能力,越來越受到廣大用戶的歡迎�，F在超過80%的移動產品,包括:手機,平板電腦,智能家電等,都是采用的安卓系統。

　　可以讓醫生及時地,無論所處何地,通過移動平臺查看真實生動的醫學影像,以方便對病患隨時診斷,提離治療效率,提高診斷成功率。所以以安卓系統為搭建平臺的醫學影像可視化系統的研巧與實現,是符合市場主流需求的,也是非常有發展性和前瞻性的。

　　安卓平臺醫學影像可視化系統開發設計：

功能界面

移動端前臺界面

前臺圖像界面

圖像編輯界面

目錄

　　摘要
　　Abstract��
　　第一章 緒論
　　　　1.1 研究背景與意義
　　　　1.2 國內外研巧現狀
　　　　　　1.2.1 醫學影像可視化研究現狀
　　　　　　1.2.2 移動平臺醫學影像可視化的研巧現狀
　　　　1.3 本文主要研究內容和章節安排
　　第二章 醫學影像可視化系統相關技術研究
　　　　2.1�壢�維醫學影像可視化技術
　　　　　　2.1.1 面繪制
　　　　　　2.1.2 體繪制
　　　　　　2.1.3 面繪制與體繪制比較
　　　　2.2�塚TK基礎研究
　　　　　　2.2.1　VTK　概述
　　　　　　2.2.2　VTK　類庫
　　　　　　2.2.3　VTK圖形模型
　　　　　　2.2.4　VTK可視化管線
　　　　2.3 安卓基礎研究
　　　　　　2.3.1 安卓平臺架構設計
　　　　　　2.3.2核也控件及生命周期
　　2.4本章小結
　　第三章 醫學影像可視化系統的需求分析與架構設計
　　　　3.1 需求分析
　　　　　　3.1.1 功能需求
　　　　　　3.1.2 設計目標
　　　　　　3.1.3 性能指標
　　　　3.2 系統架構設計
　　　　　　3.2.1 系統設計原則
　　　　　　3.2.2 系統框架設計
　　　　　　3.2.3 系統運行流程設計
　　　　3.3 本章小結
　　第四章 醫學影像可視化系統詳細設計與具體實現
　　　　4.1 用戶界面模塊
　　　　　　4.1.1 清單文件
　　　　　　4.1.2 主界面
　　　　　　4.1.3 文件系統
　　　　　　4.1.4 可視化界面
　　　　4.2　JNI　模塊
　　　　4.3 可視化模塊
　　　　　　4.3.1 顯示接口
　　　　　　4.3.2 DICOM二維顯示設計方案
　　　　　　4.3.3 DIC0M面繪制設計方案
　　　　　　4.3.4 DIC0M體繪制設計方案
　　　　　　4.3.5 STL　H維顯示
　　　　4.4 本章小結
　　第五章 醫學影像可視化系統的應用與分析
　　　　5.1 系統功能測試
　　　　5.2 系統性能分析
　　　　5.3 本章小結
　　第六章 結論與展望
　　　　6.1 論文工作總結
　　　　6.2 未來工作展望
　　參考文獻
　　致　謝

（如您需要查看本篇畢業設計全文，請您聯系客服索�。�