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微創手術模擬技術

  • 作者：師為禮//魏國棟//殷雷//苗語//何巍等|責編:肖姝
  • 出版社：國防工業
  • ISBN：9787118131192
  • 出版日期：2023/12/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：254
人民幣：RMB 94 元      售價：元
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內容大鋼
    微創手術模擬是電腦圖形學、數字圖像處理、機器視覺等工科技術在外科學中的應用。本書整個系統架構可分為視覺渲染、人機交互和生物力學模擬三層。視覺渲染層涉及醫學圖像處理與分析相關的演算法和原理，包括醫學圖像分割、醫學圖像配准、醫學圖像的三維可視化等；人機交互層涉及機器視覺相關的演算法和原理，包括近紅外光學定位與跟蹤、內窺鏡位置和姿態的估計、混合現實頭盔顯示器的顯示與標定等；生物力學模擬層涉及電腦圖形學相關的演算法和原理，包括碰撞檢測、生物力學模擬與建模等。
    本書可供從事微創手術模擬研究的讀者學習參考，也可供從事醫學圖像處理與分析、醫學圖像的可視化、近紅外光學定位手術引導等相關工作的讀者閱讀。
作者介紹
師為禮//魏國棟//殷雷//苗語//何巍等|責編:肖姝
目錄
第1章  緒論
第2章  醫學圖像分割
  2.1  基於區域的圖像分割方法
    2.1.1  閾值分割演算法
    2.1.2  區域生長和分裂合併
    2.1.3  分水嶺演算法
  2.2  基於邊緣的圖像分割方法
    2.2.1  並行微分運算元
    2.2.2  串列邊界查找法
    2.2.3  基於曲面擬合法
    2.2.4  基於能量最小化的圖像分割方法
  2.3  圖割演算法
  2.4  其他圖像分割方法
    2.4.1  基於海森矩陣的管狀圖像分割方法
    2.4.2  基於馬爾可夫隨機場的圖像分割演算法
    2.4.3  基於卷積神經網路的醫學圖像分割演算法
第3章  醫學圖像配准
  3.1  醫學圖像配准分類
    3.1.1  按照圖像模式分類
    3.1.2  按照圖像特徵分類
    3.1.3  按照待配准結構分類
    3.1.4  基於第三方模態配准方法
  3.2  醫學圖像配准原則及典型配准方法
    3.2.1  典型配准方法簡介
    3.2.2  空間幾何交換
  3.3  優化方法
    3.3.1  Levenberg-Marquardt演算法
    3.3.2  Powell演算法
    3.3.3  模擬退火演算法
  3.4  相似性測度分類及評估
    3.4.1  主觀評價
    3.4.2  客觀評價
    3.4.3  測度函數性質分析
    3.4.4  改進測度函數的構建
    3.4.5  測度函數合理性分析
  3.5  相似性測度函數改進
    3.5.1  測度函數與結構描述符集的實驗結果
    3.5.2  基於量化不確定性的結構描述符集
    3.5.3  改變Patch尺寸的抗旋轉實驗
    3.5.4  壓縮有效位深的抗旋轉實驗
    3.5.5  基於Brain Web腦部圖像的配准實驗
    3.5.6  抗平移實驗
    3.5.7  分組配准誤差實驗
  3.6  腹腔鏡配准實例
    3.6.1  特徵對的提取，篩選及匹配
    3.6.2  實驗結果與分析
第4章  醫學圖像三維可視化
  4.1  面繪製
  4.2  多平面重建
  4.3  體繪製

    4.3.1  光線跟蹤演算法
    4.3.2  最大密度投影
    4.3.3  足跡法
    4.3.4  剪切-曲變法
    4.3.5  3D紋理映射
    4.3.6  快速傅里葉變換法
    4.3.7  小波變換法
  4.4  基於GPU加速的體繪製方法
    4.4.1  並行繪製體系結構
    4.4.2  負載均衡
    4.4.3  基於sort-first架構的光線跟蹤演算法
第5章  近紅外光學定位及跟蹤技術
  5.1  近紅外光學定位基本理論
    5.1.1  引言
    5.1.2  近紅外光學定位系統構成與設計
    5.1.3  雙目視覺定位技術
    5.1.4  雙目攝像機標定實驗
  5.2  標誌點投影提取方法
    5.2.1  傳統方法概述
    5.2.2  基於邊緣特徵的標誌點投影提取方法
    5.2.3  實驗結果與分析
  5.3  多器械跟蹤方法研究
    5.3.1  引言
    5.3.2  傳統方法概述
    5.3.3  基於點集匹配的多器械識別方法
    5.3.4  基於最小二乘預測的標誌點跟蹤方法
    5.3.5  手術器械工作點跟蹤
    5.3.6  實驗結果與分析
  5.4  近紅外光學定位系統性能測試
    5.4.1  評估方法
    5.4.2  實驗結果與分析
第6章  內窺鏡位置和姿態估計
  6.1  基於跟蹤系統的內窺鏡位置和姿態估計
    6.1.1  方法概述
    6.1.2  對偶四元數與空間變換
    6.1.3  基於對偶四元數的手眼標定
    6.1.4  改進的手眼標定方法
    6.1.5  實驗結果及分析
  6.2  基於圖像的內窺鏡位置和姿態估計
    6.2.1  方法概述
    6.2.2  對極幾何
    6.2.3  基於圖像的內窺鏡運動跟蹤
    6.2.4  實驗結果及分析
第7章  混合現實頭盔顯示器註冊標定
  7.1  系統框架
    7.1.1  系統框架概述
  7.2  HoloLens前置相機在動捕系統中的標定
    7.2.1  標定過程簡述
    7.2.2  運動樣本的選取規則
  7.3  混合現實顯示

  7.4  體繪製構建虛擬模型和坐標定義
    7.4.1  模型構建
    7.4.2  模型坐標系定義
  7.5  真實場景中的點坐標變換與標記點的選擇
    7.5.1  真實脊柱模型上的標記點選擇
    7.5.2  標記點的坐標變換
  7.6  虛實模型註冊方法
    7.6.1  演算法概述
    7.6.2  演算法推導
第8章  碰撞檢測
  8.1  碰撞檢測演算法概述
    8.1.1  碰撞檢測過程
    8.1.2  碰撞檢測分類
  8.2  層次包圍盒演算法
    8.2.1  層次包圍盒類型
    8.2.2  層次包圍盒樹的構造
    8.2.3  層次包圍盒樹的遍歷
  8.3  並行計算技術
    8.3.1  常見並行計算技術
    8.3.2  MPI
  8.4  基於OBB的分段並行碰撞檢測演算法
第9章  生物力學模擬與建模
  9.1  彈性力學基礎
    9.1.1  應力
    9.1.2  應變
  9.2  人體軟組織結構及力學特性
  9.3  軟組織非物理建模基本原理及方法
  9.4  軟組織物理建模基本原理及方法
    9.4.1  質點彈簧模型
    9.4.2  有限元模型
    9.4.3  模型優缺點對比及選擇
  9.5  基於質點彈簧的虛擬應力層模型
    9.5.1  虛擬應力層模型的概念及特點
    9.5.2  虛擬應力層模型的構建
    9.5.3  模型的受力分析
    9.5.4  運動方程的數值求解
  9.6  觸覺交五模擬技術
    9.6.1  力反饋設備
    9.6.2  虛擬力覺原理
    9.6.3  基於OpenHaptic的力覺渲染
參考文獻

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