仿真内窥镜中的模拟导航与腔内漫游
光学内窥镜的一个最重要的特点就是医生可以操纵镜体在器官腔道内移动，动态观察腔内和腔壁的情况。在仿真内窥镜中，利用某些算法及仿真模型模仿光学内窥镜在数字化的器官腔道中漫游，观察腔道内的情况。一、视野检测。 视野检测的目的是在三维数据构成的虚拟气管内，找出空腔及腔壁表面的位置。由于仿真内窥镜成对实施时交互操作要求较高，在保证高质量图像的前提下，一般要求尽可能缩短监测的计算时间。典型的视野检测方法是三维景物分割法和光线跟踪法，光线跟踪法在绘制技术中可查阅。
三维景物分割法首先对景物区域进行分割，然后对分割后的区域进行边界提取，再通过几何变换把原始图像的位置眏射到内壁图像上，最后对内窥图像进行裁剪。三维景物分割法包裹三种具体算法，它们是阀值法、梯度法和Mart-Hildreth法。阀值法是对相机焦距处的灰度值和当前光线位置上（体素点）的灰度值进行比较，确定表面边界。为了减少噪声的影响，取前后多个体素点的灰度值的均值作为当前体素点的灰度值。阀值法计算速度快，检测精度与每次前进的步长有关(采样频率），通过提高采样频率和三线性插值的方法可获得子体素级精度的图像。灰度梯度法主要采用梯度算子来获取当前点的梯度灰度强度，从而确定物体表面边界。Mart-Hiltneth法采用基于几何或正交矩的方法，可提供子体素级的表面精度，缺点是计算量大，通常先采用阀值法确定表面的大致位置，再用矩算子获取表面方向和位置，可减少计算量，提高检测速度。
二、碰壁检测。 碰壁检测的目的是保证视点在腔道内漫游时，不会出现“破壁而出”的现象。检测方法是每次视点移动前首先计算视点即将达到的位置距腔壁最近的距离，若此距离大于此时即将移动的步距，说明此次移动不会出现“破壁”现象，碰壁检测通过，视点移动并绘制移动后看到的场景。否则，给出出界警示信息，并终止进一步绘制场景的步骤。如果关闭碰壁检测功能，则虚拟相机可无阻挡的达到任务位置。
三、路径跟踪技术。 在光学内窥镜检查时，医生根据镜中观察的腔内及周围环境情况，操作镜体沿着一定路径移动，路径的选择是医生根据其专业知识和临床经验作出的。仿真内窥镜在虚拟的数字化器官腔内漫游，也应该沿着一定的路径移动，才能产生真实感的影象效果。如何实现虚拟内窥镜在腔道内漫游，这就是路径跟踪技术要解决的问题。按自动化程度不同，目前路径跟踪方法分为两种，他们分别是人工交互方式和自动漫游方式。
人工交互方式是操作者通过键盘或鼠标操纵虚拟相机镜头移动、转向或改变焦距观察腔内情况。在移动过程中通常要参考导航方位图，确定镜头移动的路径及方向。人工操作费时、费事、且对于某些路径腔道空间狭小的器官，不适宜人工操作，因此，由计算机根据器官的具体结构自动生成一条或多条漫游路径，具有非常重要的实用价值。
自动漫游的关键是要确定虚拟相机在腔道中移动的位置，也就是说如何才能保证相机移动的路径始终位于腔道中心。目前关于自动路径漫游实现的方法，具有代表性的有以下几种：1、距离眏射法；2、反复调整法；3、瘦身法；4、变形的中心轴算法。值得一提的是目前在临床实践中，还不能完全实现自动漫游，多采用人工交互和自动漫游相结合的方式观察腔道病变。
河南 新安 医院维修师 王工 参考文献：现代医学影像技术学等医学影像专著 学习顶一个
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