医学图像三维重建是一个多学科交叉的研究领域,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,涉及数字图像处理、计算机图形学以及医学领域的相关知识。它通常是指利用人类的视觉特性,通过计算机对二维数字断层图像序列形成的三维体数据进行处理,将其变换为具有直观立体效果的图像来展示人体组织的三维形态,为医生的临床诊断和治疗提供有用的可视化信息。因此,它不仅在理论研究方面有重要意义,而且对于临床医学等有着重大的意义和应用价值,是当前医学图像处理的研究热点。医学图像三维可视化技术通常可分为面绘制和体绘制两大类。本文首先对几种典型的面绘制和体绘制方法进行了分析,并对及其优缺点做了评述。与面绘制相比,体绘制算法不仅能够表现物体表面信息,而且还能够可视化物体内部信息,是本文的研究重点。接下来,本文系统地探讨了体绘制算法中的经典算法——光线投射法,深入研究了它的基本原理以及关键技术,包括数据分类、颜色和不透明度赋值、Phong光照模型、深度调制、重采样和三线性插值、空间变换、投影变换、图像合成等。光线投射算法能够产生高质量的图像,但是计算量较大,绘制速度慢。针对以上问题,本文提出了两种加速算法,以达到减少投射光线的目的。其一,计算体数据包围盒及其投影,避免发出与体数据场不相交的光线；其二,将自适应与像空间相关性结合,利用双线性插值计算部分像素点颜色。此外,本文将四元数法应用于三维旋转中,取代传统的矩阵方法,从而大大减少计算量,提高计算的效率最后,利用VC++6.0在计算机上设计完成了交互式医学图像三维重建系统,可实现三维重建的基本功能,并对本文提出的加速方法进行验证,取得了良好的效果。