医学图像三维重建及其可视化技术不仅能提高医疗诊断水平,同时还在手术规划与模拟、解剖学教育和医学研究中发挥着重要作用。面绘制和体绘制是医学三维可视化的两种实现技术。体绘制是针对面绘制这种传统的技术而提出的全新的绘制方法。本论文主要研究的是基于体绘制的医学三维可视化技术,这是当今医学可视化的研究热点之一。本文的研究内容是将可视化技术应用于医学图像数据的分析与处理中,充分考虑国内医学图像处理的需要与医疗设备的现状,针对CT机、核磁共振及其所形成图像数据的特点,利用可视化技术,在微机上对医学图像数据进行各种可视化处理,以达到一般成像设备所不能完成的许多功能,使得处理功能更强,信息更丰富,操作更方便。本文的目标是结合实际应用的需求,通过改进三维重建算法,以及综合使用几种体绘制的加速技术,解决体绘制中体数据量大,绘制速度慢的缺点,有效提高体绘制的速度,从而在微机环境中开发出一套实时交互的医学图像三维重建系统。本文主要完成的工作及成果包括:首先,本文对体绘制的基本原理、关键技术及其加速算法进行了深入系统的研究。其次,详细分析了光线投射体绘制算法的基本原理、流程步骤,并针对医学断层图像的特点,提出和实现了改进的三线性插值算法,从而大大提高了光线投射法的绘制速度。再次,为了进一步提高体绘制速度,本文还采用了Shear-Warp算法。Shear-Warp算法目前被认为是一种速度最快的体绘制方法,它通过中间投影面的引入,大大加快了算法的速度。本文对这一算法进行了深入的研究,并针对Shear-Warp算法产生图像失真的两种原因,提出了一种改进方法。该方法是通过两步求取采样点来合成最终图像,即先按光线投射的办法求出一部分正确的采样点,然后按Shear-Warp算法求剩下的采样点,这样既提高了最终图像的质量,又确保了算法的运行速度。实验证明这是一种行之有效的方法。最后,在VC++6.0环境下利用OpenGL技术编程。实现了Shear-Warp算法以及光线投射算法的二值阻光度模型与多值阻光度模型的体绘制。从而验证了改进算法的正确性和可行性,最终在微机环境下开发出了一套实时交互的医学图像三维重建系统。