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《武汉科技大学》 2016年
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基于三维超声图像的牛卵泡监测系统关键技术研究

姜宏维  
【摘要】:超声医学图像以其快速、实时、安全和价格低廉等优点在各个领域都得到了广泛的应用。其中,超声成像技术作为一项新技术运用于黄牛繁殖和胚胎生产,是提高黄牛繁殖的有效手段,基于三维超声的黄牛卵泡的动态变化的监测和分析对提高黄牛妊娠率有着重大的理论和实践意义。目前,基于三维超声的黄牛卵泡图像处理技术包含对三维超声图像的斑点抑制,卵泡的检测和分割,卵泡体积度量等相关研究。与传统的二维超声相比,三维超声图像具有显示直观、定位准确、采集效率高、结构参数可度量性好等诸多优点,利用三维超声图像处理技术能大大提高黄牛在繁殖过程中卵泡动态变化监测的准确性,三维超声下的图像处理技术在其中扮演了非常重要的角色。本文主要针对三维超声图像下的牛卵泡斑点抑制、边缘检测、三维重建等技术进行了深入研究,提出了基于各向异性扩散滤波的斑点抑制算法及其在CUDA加速下的实现,基于扩展的类Harr特征和梯度直方图在AdaBoost机器学习下的边缘检测算法,以及基于离散点云的三维牛卵泡图像的重建算法,最后介绍了基于MFC框架及OpenGL技术开发的黄牛卵泡超声监测系统的实现技术。
【关键词】:三维超声图像 斑点抑制 各向异性扩散 边缘检测 机器学习 三维重建
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S823.81;TP391.41
【目录】:
  • 摘要4-5
  • ABSTRACT5-8
  • 第1章 绪论8-14
  • 1.1 课题研究背景及意义8
  • 1.2 国内外研究现状8-9
  • 1.3 本文的主要工作9-10
  • 1.4 超声图像概述10-14
  • 1.4.1 二维超声10-11
  • 1.4.2 三维超声11
  • 1.4.3 三维图像采集11-14
  • 第二章 黄牛卵泡超声图像去噪14-29
  • 2.1 自适应滤波14-15
  • 2.1.1 Lee滤波器14-15
  • 2.1.2 Frost滤波器15
  • 2.2 各向异性扩散滤波15-20
  • 2.2.1 经典各向异性扩散滤波算法15-16
  • 2.2.2 斑点抑制各项异性扩散滤波算法16
  • 2.2.3 三维超声图像的各向异性扩散滤波算法16-20
  • 2.3 基于CUDA的 3DRDPAD加速算法20-24
  • 2.3.1 CUDA编程模型20-21
  • 2.3.2 算法设计与实现21-24
  • 2.4 讨论与总结24-29
  • 2.4.1 几种滤波器的比较24-25
  • 2.4.2 算法评价标准25-26
  • 2.4.3 实验结果26-29
  • 第3章 黄牛卵泡边缘检测算法29-39
  • 3.1 牛卵泡超声图像特点29
  • 3.2 传统的边缘检测算法29-33
  • 3.2.1 梯度算子29-31
  • 3.2.2 Canny算子31-33
  • 3.3 基于机器学习的边缘检测算法33-38
  • 3.3.1 创建样本集33-34
  • 3.3.2 特征提取34-36
  • 3.3.3 分类器训练36-38
  • 3.4 实验结果38-39
  • 第4章 黄牛卵泡三维重建39-48
  • 4.1 概述39-40
  • 4.2 基于轮廓线的表面重建40-42
  • 4.2.1 相似轮廓线拼接41-42
  • 4.2.2 非相似轮廓拼接42
  • 4.3 基于离散点云三角剖分的表面重建42-47
  • 4.3.1 Delaunay三角剖分43-45
  • 4.3.2 基于CGAL的三维点云重建45-47
  • 4.4 实验结果47-48
  • 第5章 黄牛卵泡超声监测系统48-54
  • 5.1 开发环境48-49
  • 5.2 系统模块划分49-50
  • 5.3 系统显示与交互50-54
  • 5.3.1 绘图环境初始化50
  • 5.3.2 人机交互50-54
  • 第6章 总结与展望54-55
  • 6.1 总结54
  • 6.2 展望54-55
  • 参考文献55-59
  • 致谢59-60
  • 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文及成果60-61
  • 附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目61-62
  • 详细摘要62-64

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