醫(yī)學(xué)影像圖像處理

前言

　　醫(yī)學(xué)影像圖像處理是在計(jì)算機(jī)科學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門科學(xué)?！　∽詘射線應(yīng)用于醫(yī)療診斷以來，UT（超聲成像）、X-CT（x射線計(jì)算機(jī)斷層成像）、MRI（磁共振成像）、CR（計(jì)算機(jī)x射線成像）、電子內(nèi)鏡、PET（正電子發(fā)射斷層成像）和MI（分子影像）等醫(yī)學(xué)影像設(shè)備不斷涌現(xiàn)，使得傳統(tǒng)的醫(yī)學(xué)診斷方式發(fā)生了革命性的變化。利用計(jì)算機(jī)對醫(yī)學(xué)影像設(shè)備采集到的圖像進(jìn)行后處理的技術(shù)被稱為醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像圖像處理越來越多地受到人們的重視，并被廣泛用于臨床醫(yī)學(xué)，輔助醫(yī)生進(jìn)行清晰、準(zhǔn)確的醫(yī)學(xué)診斷與鑒別?！　【歪t(yī)學(xué)影像圖像處理而言，算法是其發(fā)展的原動(dòng)力。醫(yī)學(xué)影像圖像處理算法方面的研究與應(yīng)用主要包括醫(yī)學(xué)影像圖像分割、醫(yī)學(xué)影像圖像配準(zhǔn)及三維可視覺化。目前雖然已經(jīng)有了非常多的成熟的算法，但隨著計(jì)算機(jī)性能的提升，具有更強(qiáng)能力和更豐富功能的新算法仍不斷涌現(xiàn)?！　H上，醫(yī)學(xué)影像圖像處理作為一門新興的交叉學(xué)科，已成為許多高校、醫(yī)療單位和科研機(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)，其在發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已如計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)專業(yè)般普及。也正基于此，我們以天津醫(yī)科大學(xué)2000年醫(yī)學(xué)影像圖像處理課程教學(xué)大綱與講義為基礎(chǔ)，經(jīng)與中國圖像圖形學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)影像專業(yè)委員會(huì)和中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)教育分會(huì)有關(guān)專家充分討論，聯(lián)合天津大學(xué)和南開大學(xué)等高校具體從事同類課程教學(xué)工作的教師，歷時(shí)三年，共同完成了本書?！　”緯饕嫦蚋叩仍盒ａt(yī)學(xué)影像學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)五年制及七年制學(xué)生授課使用，也可用做電子科學(xué)與工程類、控制理論與工程類、計(jì)算機(jī)理論與技術(shù)類、儀器科學(xué)與技術(shù)類等相關(guān)專業(yè)學(xué)生選修課教材。

內(nèi)容概要

醫(yī)學(xué)影像圖像處理是在計(jì)算機(jī)科學(xué)、醫(yī)學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一門科學(xué)，它可以輔助臨床醫(yī)生進(jìn)行研究、診斷和治療，算法是其發(fā)展的原動(dòng)力。    本書在系統(tǒng)講述醫(yī)學(xué)影像信號(hào)處理理論的基礎(chǔ)上，有針對性地介紹了醫(yī)學(xué)影像計(jì)算機(jī)斷層成像、醫(yī)學(xué)影像圖像分割、醫(yī)學(xué)影像圖像配準(zhǔn)、醫(yī)學(xué)圖像模式識(shí)別及醫(yī)學(xué)影像三維重建與可視化算法。    本書可作為高等院校醫(yī)學(xué)影像學(xué)和生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)五年制及七年制學(xué)生必修課教材，也可供電子科學(xué)與工程類、控制理論與工程類、計(jì)算機(jī)理論與技術(shù)類、儀器科學(xué)與技術(shù)類等相關(guān)專業(yè)學(xué)生選修課使用，還可供相關(guān)領(lǐng)域與專業(yè)的科研人員參考。

書籍目錄

第1章 概述  1.1 有關(guān)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的基本概念    1.1.1 圖像、圖形與圖像處理    1.1.2 描述圖像的基本物理量  1.2 醫(yī)學(xué)影像圖像處理研究的內(nèi)容  1.3 醫(yī)學(xué)影像圖像處理系統(tǒng)第2章 醫(yī)學(xué)影像圖像數(shù)字化及其運(yùn)算  2.1 對醫(yī)學(xué)影像圖像的數(shù)字化處理    2.1.1 Shah函數(shù)與信號(hào)采樣    2.1.2 量化    2.1.3 二維圖像信號(hào)數(shù)字化    2.1.4 圖像的矩陣表示與圖像數(shù)據(jù)量  2.2 圖像灰度直方圖  2.3 圖像的基本運(yùn)算    2.3.1 圖像的點(diǎn)運(yùn)算    2.3.2 圖像直方圖的均衡化與匹配    2.3.3 代數(shù)運(yùn)算與圖像直方圖    2.3.4 圖像的幾何運(yùn)算第3章 醫(yī)學(xué)影像圖像增強(qiáng)處理  3.1 對醫(yī)學(xué)影像圖像的空域法增強(qiáng)    3.1.1 圖像空域?yàn)V波基礎(chǔ)    3.1.2 平滑空間濾波器    3.1.3 銳化空間濾波器  3.2 信號(hào)的頻域?yàn)V波    3.2.1 頻域?yàn)V波基本過程    3.2.2 頻域?yàn)V波與空間濾波的對應(yīng)關(guān)系  3.3 對醫(yī)學(xué)影像圖像的頻域法增強(qiáng)    3.3.1 平滑頻域?yàn)V波器    3.3.2 頻域銳化濾波器  3.4 對傅里葉變換和卷積的再討論    3.4.1 傅里葉變換及其實(shí)現(xiàn)    3.4.2 對卷積的討論    3.4.3 Z變換與濾波器設(shè)計(jì)第4章 醫(yī)學(xué)影像圖像重建  4.1 以x-CT為代表的醫(yī)學(xué)影像圖像重建設(shè)備與過程    4.1.1 X-CT影像設(shè)備與圖像重建流程    4.1.2 X-CT反投影重建成像算法  4.2 X-CT平行射束濾波反投影圖像重建    4.2.1 X-CT影像濾波——反投影重建算法    4.2.2 X-CT中的濾波函數(shù)與內(nèi)插函數(shù)    4.2.3 X-CT影像濾波——反投影重建的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)  4.3 X—CT扇形束投影圖像重建  4.4 MRI圖像重建第5章 醫(yī)學(xué)影像圖像分割  5.1 基于區(qū)域的醫(yī)學(xué)影像圖像分割    5.1.1 區(qū)域增長和分裂合并    5.1.2 基于最大熵閾值分割法及其應(yīng)用    5.1.3 基于高斯混合分布的圖像分割方法  5.2 基于邊緣的醫(yī)學(xué)影像圖像分割    5.2.1 基于模糊連接的圖像分割方法    5.2.2 分水嶺圖像分割方法    5.2.3 基于參數(shù)形變的醫(yī)學(xué)圖像分割      5.2.4 基于幾何形變的圖像分割    5.3 醫(yī)學(xué)影像圖像分割的研究特點(diǎn)與分割評價(jià)    5.3.1 醫(yī)學(xué)影像圖像分割的研究特點(diǎn)    5.3.2 醫(yī)學(xué)影像圖像分割結(jié)果和分割評價(jià)第6章 醫(yī)學(xué)圖像描述  6.1 醫(yī)學(xué)圖像形狀特征描述    6.1.1 關(guān)部圖像形狀描述的幾個(gè)基本概念    6.1.2 對圖像區(qū)域內(nèi)部的描述    6.1.3 對圖像區(qū)域邊界的描述    6.1.4 小波矩描述    6.1.5 三維圖像描述  6.2 醫(yī)學(xué)圖像紋理特征分析    6.2.1 空間灰度共生矩陣    6.2.2 紋理圖像的譜分析    6.2.3 圖像紋理結(jié)構(gòu)分析  ……第7章 醫(yī)學(xué)影像圖像配準(zhǔn)第8章 醫(yī)學(xué)圖像模式識(shí)別第9章 醫(yī)學(xué)影像三維重建與可視化

章節(jié)摘錄

　　第1章 概述　　1.1 有關(guān)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的基本概念　　影像一詞最初是攝影術(shù)語，它特指在光學(xué)上由透鏡或鏡子所反映的物體形象，也指感光材料經(jīng)曝光、顯影等產(chǎn)生的與被攝體基本相同的平面形象，分為黑白影像和彩色影像、負(fù)像和正像等?，F(xiàn)在，醫(yī)學(xué)影像與工程技術(shù)領(lǐng)域中的圖像一詞的內(nèi)涵基本相通?！　』A(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)中的許多內(nèi)容都與圖像相關(guān)，如組織胚胎學(xué)、病理學(xué)、寄生蟲學(xué)、細(xì)胞學(xué)、放射學(xué)、電子顯微手術(shù)和熱成像技術(shù)等。若再將圖形（graph）——如心電圖、腦電圖、肌電圖和電阻抗斷層圖（electric impedance tomogramy）等都包括進(jìn)去，則幾乎疾病的診斷和治療就離不開圖像圖形了?！　?.1 有關(guān)數(shù)字圖像處理系統(tǒng)的基本概念　　1.1.1 圖像、圖形與圖像處理　　直觀上，圖形的含義要較圖像更廣泛。圖形主要是指利用計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的字符、專用符號(hào)、點(diǎn)、線和面所構(gòu)成的圖，但現(xiàn)在它也包括由計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備（如掃描儀、攝像機(jī)）輸入的或由計(jì)算機(jī)本身生成的照片類圖像?，F(xiàn)代科技文獻(xiàn)一般將圖形定義為可“用數(shù)學(xué)方法描述的圖形”。而其余即景象、形象、圖像則一般籠統(tǒng)稱為圖像（image）。而圖像是指照片圖像，其圖案不是以字符、符號(hào)、線或面為單位，基本組成是點(diǎn)（dot）或像素（pixel）。不過現(xiàn)在圖形圖像已不能也不需要加以嚴(yán)格區(qū)分了?？梢哉J(rèn)為圖像是圖形的一種，圖形也可以看成是圖像。現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)軟件中，多數(shù)情況下，圖形圖像處理是包含在同一個(gè)軟件中的?！　↑c(diǎn)（dot）與像素是不一樣的兩個(gè)概念，點(diǎn)是硬件設(shè)備最小的顯示單元，而像素則既可是一個(gè)點(diǎn)，又可是多個(gè)點(diǎn)的集合。只有在掃描儀掃描圖像時(shí)，掃描儀的每一個(gè)樣點(diǎn)都是和所形成圖像的每一個(gè)像素相對應(yīng)，此時(shí)兩者可以畫等號(hào)。但在許多情況下，兩者的區(qū)別是相當(dāng)大的?！　∧M圖像就是人們在日常生活中接觸到的各類圖像，如照相機(jī)所拍的照片、醫(yī)學(xué)用的x線底片一類的光學(xué)圖像以及眼睛所看到的一切景物圖像等，它們都是由連續(xù)的各種不同顏色、亮度的點(diǎn)組成的。

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