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1、本本 科科 毕毕 业业 论论 文文基于基于 VTKVTK 的移动立方体算法研究的移动立方体算法研究Study on Algorithm of Marching Cubes Based on VTK 姓 名： 学 号：学 院：软件学院系：软件工程专 业：软件工程年 级：校内指导教师： 年年 月月I摘摘 要要科学可视化（英文：Scientific visualization或 scientific visualisation）是科学之中的一个跨学科研究与应用领域，主要关注的是三维现象的可视化，如建筑学、气象学、医学或生物学方面的各种系统。其中，医学图像的可视化已成为基础医学研究和临床辅助诊断、治疗
2、的重要手段。Visualization Toolkit 是一个面向对象的可视化类库。它为从事可视化应用程序开发的广大科研工作者提供直接的技术支持。VTK 具有及其强大的功能。本文主要介绍了基于VTK的面绘制常用的一种算法移动立方体算法的原理和实现过程。本文介绍了二维图片情况下运用Marching Squares实现图像绘制的原理。再将原理延伸至三维情况，推导出实现Marching Cubes方法的算法原理。并对原来算法中会产生不相容的地方进行了尝试性的改进。软件实现是通过用人体头部的CT切片数据集进行的，同时优化了显示效果，讨论了实现效果的优劣。结果证明移动立方体算法使用灵活，具有重建步骤简单
3、、速度快、交互能力强等优点，可以被广泛应用于医学图像的三维重建中。关键词：关键词：VTK；科学可视化；移动立方体IIAbstractScientific visualization is an interdisciplinary science among the research and application fields, the main concern is the visualization of three-dimensional phenomena, such as architecture, meteorology, medicine or biology various s
4、ystems. Among them, the visualization of medical images has become a basic medical research and clinical diagnosis and treatment of important means. Visualization Toolkit is an object-oriented visualization library. It is engaged in the visualization of large scientific application development worke
5、rs to provide direct technical support. VTK has its powerful features. In this paper, the surface rendering based on VTK commonly used Marching Cube Algorithm principle and process. This article describes the case of two-dimensional image using Marching Squares principle of image rendering. Then ext
6、ended to the principle of three-dimensional case, Marching Cubes method is derived to achieve the algorithm principle. And the original algorithm will produce incompatible places a tentative improvement. Software through the use of human head CT slice data sets, and while optimizing the display, Dis
7、cussed the advantages and disadvantages to achieve results. Marching Cube proved flexible in use, with the renewal process is simple, fast, interactive capacity, etc, can be widely used in three-dimensional medical image reconstruction.Key words: VTK; Scientific Visualization; Marching CubesIII目目 录录
8、摘摘 要要I IAbstractAbstractIIIIContentContentV V第一章第一章 绪论绪论1 11.11.1 科学可视化简介科学可视化简介1 11.21.2 科学可视化内容科学可视化内容2 21.2.1 科学可视化主题21.31.3 VTKVTK 与与 ITKITK 5 51.3.1 VTK.51.3.2 ITK.61.3.3 VTK 与 ITK 的局限性 61.41.4 本文主要内容本文主要内容 8 8第二章第二章 算法原理和数据介绍算法原理和数据介绍9 92.12.1 VisualizationVisualization ToolkitToolkit 的机制的机制 9
9、 92.22.2 MarchingMarching CubesCubes 算法工作原理算法工作原理12122.2.1 Marching Squares 算法的主要步骤 122.2.2 Marching Cubes 算法的主要步骤 132.2.3 MC 算法流程小结 172.32.3 数据介绍数据介绍 18182.3.1 头部断层 CT 扫描数据18第三章第三章 VTKVTK 可视化实例和环境配置可视化实例和环境配置 21213.13.1 可视化实例可视化实例 21213.1.1 可视化数据.213.1.2 实现过程.213.23.2 CmakeCmake 简介与系统环境配置简介与系统环境配置2
10、7273.2.1 简介.273.2.2 Cmake 配置 .273.2.3 VC 配置 28第四章第四章 总结与展望总结与展望31314.14.1 论文总结论文总结3131IV参考文献参考文献3232致致 谢谢3434VContentChart 1 Preface11.1 Introduction of Scientific Visualization.11.2 Content of Scientific Visualization.21.2.1 Themes of Scientific Visualization.2 1.3 VTK 33(1):59-61.刘志远,郑永果. 基于 VTK 的
11、医学图像三维重建J. 信息技术与信息化, 2009,33(1):59-61.2 Raymond CM, Ryan O. Fluent VTK ExtractorJ. HPCMP Users Group Conference IEEE, 2006:384-388.3 Cheng WL, Chen CX, Qian ZY, et al. Research on medical image three dimensional visualization systemR. Inter Conf Comp Med Engin IEEE. 2007:919-923.4 Ageenko E, Russa G
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13、Hoffman W. Visualizing with VTK: a tutorialM. IEEE Comput Graph Appl IEEE. 2000;20(5):20-27.8 Schroeder WJ, Martin K, Lorensen B. The Visualization Toolkit:An Object Object-Oriented Approach to 3D GraphicsM. 3rd Edition.New York: Kitware, Inc, Publisher, 2003.9欧海峰. 基于 VTK 的医学图像三维重建及其可视化J. 中国科技信息, 20
14、07, 19(22):187-188.10廖其光,鲍苏苏,潘家辉,等. 基于 VTK 肝脏三维模型可视化研究与实现J.计算机与数字工程, 2008, 36(2):102-104.11黄姗姗,王博亮,闵小平. 基于 VTK 的可视化技术的研究J. 中国数字医学, 2008, 3(1):31-34.12 Dutra M, Rodrigues PS, Giraldi GA. Distributed Visualization using VTK in grid environmentsJ. IEEE Inter Symp Cluster Comp Grid. 2007:973-981.13 管伟光.
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