３．２三维重建

    三维重建是指通过处理二维断层图像生成和提取人体三维组织结构的过程，基于ＣＴ和ＭＲＩ重建出的三维模型在几何分辨率、拓扑闭合性、光滑性和真实感等方面不能得到较好的保证，这样建立的模型往往只能应用于三维显示和浏览，不能应用于虚拟手术中的真实感体现、模型切割、形变等实时交互中。当前应用于虚拟手术的三维模型大部分基于人体切片数据集重建而成。

    三维重建一般包括以下四个过程：

    ①图像配准图像配准的问题包括一系列层面的平移和旋转，个体组织的重叠或碎片，固定和脱水时的组织收缩以及切割带来的组织压缩和拉伸等。可以在组织切片制作过程中，放置４根标记物作为配准标识点，采用基于外部标记点的配准方法，搜索４个特征参数，包括水平位移、垂直位移、旋转角度和缩放尺度，以最小距离为测度，用Ｐｏｗｅｌｌ算法作为配准过程的优化策略，用基于仿射变化的配准过程对图像做精确配准，使配准后的图片层与层之间较为连续；

    ②对图像进行裁剪，将多余的不含组织信息的背景去除，以减小计算量；同时进行格式转换，使数据量变小；

    ③图像分割是图像三维重建的基础，进行图像分割的目的是将感兴趣的组织区域提取出来，现多采用图像自动识别＋人工干预的方法进行数据分割。对一些颜色或灰度差别明显的结构，采用计算机自动初步分割，然后由人工逐幅检查，手工纠正错误的分割并完成尚未分割的部分；

    ④人体组织模型重绘可采用面绘制和体绘制重建两种技术。人体鼻腔组织具有结构复杂、层次简单的特点，仅仅是在鼻黏膜下包含一层骨板，在对鼻腔和鼻窦进行三维模型重绘时常采用面绘制的方案，这是医学图像显示中应用最多的技术。面绘制的优点是轮廓数据量小，绘制速度快。缺点是需要预先提取可视化结构的轮廓，这个提取过程切断了结构轮廓与体数据的联系，使重建结果不能显示三维物体内部信息；此外，由于可视化表面的选定在轮廓提取时就已经确定了，因此这种技术不能交互的、动态的绘制内部结构。

    体绘制重建法则直接基于体元绘制，能显示物体丰富的内部细节，已成为三维医学图像可视化的首选方法。该方法不需要先做表面或物体的分割就可以直接观看体图像，并保存了原始图像体数据值的前后关系。体绘制重建的图像效果较好，但该方法运算的数据量大，可视化计算成本高。

    ３．３触觉与力觉反馈