医学图像三维可视化中任意平面切片的研究与实现

对医学图像的三维重建技术进行研究,利用介于面绘制和体绘制之间的切片法来实现三维体数据可视化,并针对断层图像序列所生成三维体数据的切片方法进行了深入讨论。提出一种可操作性很强的切片方法,能较好地实现三维体数据中冠状面、矢状面、特别是任意平面的切片。同时,该方法已经用VC6．0结合VTK（Visualization Toolkit）编程进行实现,效果符合医学诊断要求,并得到了有关应用。     

基于磁共振影像层间插值的超分辨率及多视角融合

针对磁共振（MR）图像切片内分辨率高而切片间分辨率低,导致MR在冠状面和矢状面上缺乏医学诊断意义的问题,提出了一种基于层间插值及多视角融合网络的医学图像处理算法。首先,引入了层间插值模块,用来将MR体数据沿冠状和矢状方向从三维数据切割成二维图像;然后,在分别对冠状面和矢状面进行特征提取之后,通过空间矩阵滤波器动态计算权重用于任意大小的上采样因子放大图像;最后,将冠状图和矢状图在层间插值模块中得到的结果聚合成三维数据后再次沿轴状方向切割成二维图像,对得到的二维图像两两进行融合并通过轴状方向数据进行修正。实验结果表明,所提算法相较于其他超分辨率算法在×2、×3、×4尺度下的峰值信噪比（PSNR）均有1 dB左右的提升,可见所提算法有效提升了图像的重建质量。     

一种基于主动轮廓模型的医学图像序列分割算法

介绍了一种结合live wire算法和活动轮廓模型的医学图像序列的分割方法.通过把live wire算法和图像分割中一般的区域增长方法结合,对传统live wire算法进行了改进,并用改进后的算法对医学图像序列中的单张或多张切片进行交互式地准确分割.然后计算机利用活动轮廓模型自动分割相邻的未分割切片.还通过在活动轮廓模型的边缘点中引入记录已分割物体边缘附近局部区域特征的灰度模型,把已分割切片中的物体与背景的局部区域特征带入相邻的未分割切片中,并用由灰度模型定义的区域相似性代替活动轮廓模型中的外能来引导边缘轮廓收敛到物体的实际边缘.最后介绍了一种基于live wire算法思想的简单的分割结果交互式修复方法.实验结果表明该算法仅需少量用户交互就能快速准确地从医学图像序列中分割出感兴趣的物体,在医学图像分析中具有实用价值.     

一种脑切片图像分割新法

针对脑切片的特点和普通分割方法的不足,提出一种基于改进的Otsu分割方法,在Otsu分类后的交叉区域,预先指定若干个前、背景点,再以这些关键点的阈值进行最小类间方差分割,同时用关键点的阈值建立等高线,根据相邻切片图像的组织阈值具有相似性,依次将单张切片的分割结果作为相邻切片分割的初始值,进而实现整个数据集中的组织连续自动分割。结果表明：该方法能准确从彩色人脑切片图像中分割提取出复杂的器官组织,克服了其它方法的缺陷和交互式方法的人工依赖,并提高了分割的精度。     

工业CT三维体数据边缘面提取

采用了新近发展起来的边缘提取技术——细胞神经网络（CNN）,从工业CT（Computed Tomography,计算机断层成像）体数据出发,提取被扫描工件的内外表面（称为边缘面）。当一个边缘面与沿某方向切片序列中的某切片重合时,采用二维边缘提取方法不易从该切片序列中提取出边缘面。针对这种情形,将工业CT体数据沿三个互相垂直的方向剖分,得到相应的切片序列。然后对每个切片,采用两组二维细胞神经网络实现边缘提取。再将同方向的切片边缘数据重组,得到对应方向的边缘体数据。最后,综合各方向的边缘体数据得到边缘面。该算法由于考虑了体数据点在三个方向的灰度变化,分割结果比仅考虑单一方向的算法更接近真实情形。对边缘分割后的体数据的三维显示表明,该算法能得到比较完整真实的边缘面。     

神经切片染色图像边缘的二次提取方法研究

针对神经切片染色图像的边缘模糊不连续、色泽不均匀、区域不规则的特点,提出了一种效果良好的神经切片染色图像边缘提取方法.通过改进的均值漂移滤波改善图像质量,获得第一次的连续边缘;考虑到切片图像的复杂性,对提取得到的连续边缘运用区域填充及数学形态学的方法处理后进行第二次边缘提取,从而提取到最终的较为准确、光滑的边缘;最后在人体周围神经组织切片图像上的实验证明,该方法具有提取效果好、抗噪声能力强等特点.     

基于最大流的交互式目标提取算法

医学图像处理中,目标提取在准确区分组织结构中起了重要的作用,论文介绍了基于最大流的交互式的目标提取算法,该方法把基于区域和基于边界方法结合起来,并用分水岭算法对图像做预分割,在其所分的区域上计算能量函数,然后最小化能量函数求最优边界。笔者结合自己研究的课题,针对目标标记步骤中聚类种子F和#色彩值的k-means算法进行改进,并把改进算法应用到人体器官切片目标分割中。     

基于分割的三维医学图像表面重建算法

提出了一种基于分割的三维医学图像表面重建算法,它将图像分割与MC(marching cubes)算法有机地结合,这样可以根据不同医学图像的特点,采用适合的分割方法,实现对不同组织的准确分割,并利用分割结果精确地提取等值面,避免了MC只适合于阈值分割的局限性.同时采用一种基于区域增长的立方体检测方法,提高了表面跟踪的效率.实验证明,运用本算法,重建速度和显示效果均有提高.     

基于DICOM医学图像的虚拟切片提取技术研究与实现

针对现有大多数医学影像设备只能按某一个指定方向获取医学图像的问题, 同时为避免三维重建后切割方法中占用资源大、耗时、不易交互等缺点, 通过建立三维数据场来获得DICOM医学图像的实时虚拟切片。结合VTK工具包, 建立一个三维数据场, 对DICOM医学图像进行实时切片, 并将结果保存为TIFF格式文件。三维数据场的建立使得切片时运算速度快、交互流畅。切片图像的保存功能为医生日后观察或者会诊提供了方便。这种虚拟切片的方法可以弥补大多数医学影像设备只能获得一个方向二维切片的不足, 其速度比现在主流的三维重建后的切割方法更快, 节约了医生的诊断时间, 符合医学诊断要求。     

三维CT数据任意切片的交互式获取技术

基于VTK开发包提出了一种交互式获取三维CT数据任意切片的方法。首先由CT图像序列构造出三维体数据,并实现了体数据切片的显示,然后利用VTK的交互功能实现体数据任意切片信息的获取和显示。结果表明该方法有助于医生从不同截面对同一组织进行观察和诊治。     

一种DICOM图像数据库储存系统的设计与实现

针对临床教学中使用的医学图像临床信息丢失的问题．提出一种基于DICOM文件格式的图像数据库存储方案。通过对DICOM文件的分析,提取图像数据和病人信息独立存储,更好地保存医学影像的临床信息,提高DICOM文件的使用效率     

体绘制技术在医学可视化中的新发展

科学计算可视化体绘制算法能反映出体数据的内部信息，在医学，它已经从辅诊断发展成为辅助治疗的重要手段，体可视化技术是医学可视化的重要研究内容，其处理过程包括体数据的获取，模型的建立，数据的映射，绘制等操作，该文介绍了医学可视化中常使用的几种光照模型，针对基于图象空间和对象空间两种体绘制算法，介绍了它们的基本思想方法，并详细阐述了在近期的主要加速技术和提高图象质量方法的新进展，最后给出了实验数据和结论。     

A new method for automated detection and identification of neurons in microscopic images of brain slices

A new combined mathematical method is proposed, implemented, and experimentally tested for extracting information necessary for modeling and, in future, predicting Parkinson??s disease (PD) from microscopic images of brain slices of experimental animals. The method allows one to detect and identify as neurons a set of small informative extended objects with well distinguished (by brightness) oval inclusions. The result is a binary image of the contours of detected objects and their inclusions and a list of characteristics calculated for each detected object. The method is based on the joint application of image processing methods, methods of mathematical morphology, methods of segmentation, and the methods of classification of microscopic images.     

Semiautomatic Transfer Function Initialization for Abdominal Visualization Using Self-Generating Hierarchical Radial Basis Function Networks

Being a tool that assigns optical parameters used in interactive visualization, Transfer Functions (TF) have important effects on the quality of volume rendered medical images. Unfortunately, finding accurate TFs is a tedious and time consuming task because of the trade off between using extensive search spaces and fulfilling the physician's expectations with interactive data exploration tools and interfaces. By addressing this problem, we introduce a semi-automatic method for initial generation of TFs. The proposed method uses a Self Generating Hierarchical Radial Basis Function Network to determine the lobes of a Volume Histogram Stack (VHS) which is introduced as a new domain by aligning the histograms of slices of a image series. The new self generating hierarchical design strategy allows the recognition of suppressed lobes corresponding to suppressed tissues and representation of the overlapping regions which are parts of the lobes but can not be represented by the Gaussian bases in VHS. Moreover, approximation with a minimum set of basis functions provides the possibility of selecting and adjusting suitable units to optimize the TF. Applications on different CT/MR data sets show enhanced rendering quality and reduced optimization time in abdominal studies.     

基于各向异性扩散的图像平滑及在三维重构预处理中的应用

采用基于各向异性扩散的偏微分方程，其初始值为输入图像，转化为差分格式迭代求解滤波结果。在去除噪声的同时，保持重要的边缘和局部细节。在此基础上提出了8向的各向异性扩散和边缘增强的处理技术，取得了满意的结果，并将此切片图像经聚类分群运用到三维重构中，使重构的效果更好。     

应用剖分遥感影像模板快速提取作物种植面积

全球剖分理论为全球海量遥感影像数据的组织管理和多尺度遥感影像的作物提取和识别提供新的解决思路．结合基于地图分幅扩展的全球剖分模型及其剖分面片的几何特征,阐述剖分遥感影像模板的概念模型和数据模型,提出利用剖分遥感影像模板来提取作物种植面积的处理流程．并给出不同尺度范围提取作物面积适宜选取的剖分级别和影像分辨率。采用高分辨率遥感影像初步尝试对河南省许昌地区小麦种植面积进行提取,通用遥感影像处理软件相比,其精度和速度都有一定的提高．     

基于结构特征的遥感影像匹配

影像数据的获取受到传感器、大气、光照等多种因素影响,影像数据本身即存在成像的不确定性,且用于匹配的影像数据间常存在较大的尺度、旋转差异,因此利用传统的基于区域灰度的匹配方法很难实现遥感影像的自动匹配.针对遥感影像数据的复杂性,结合不变矩的优良性质,提出一种基于地物结构特征的影像自动匹配方法.首先基于RANSAC(random sample consensus)算法提取影像直线特征,并进一步根据地物构造特征,在直线特征的基础上,设计并实现结构特征提取方法;然后利用结构特征的不变矩及空间相似性测度自动检测最优匹配特征对,实现影像的初始匹配;最后采用松弛匹配等方法,并对松弛匹配结果进行优化,实现影像全局匹配.为了验证算法性能,采用仿真数据和实地遥感影像进行测试,实验结果表明,本文方法不受旋转、缩放等因素影响,能实现遥感影像的自动快速匹配.     

极轨气象卫星资料的多维空间查询检索

文章针对极轨气象卫星资料的时空分布特点,提出了对其进行数据处理、信息提取和建库的方法,并采用Ora-cle9i的空间数据技术,设计了从数据库中检索经过指定区域的卫星轨道资料的方法,解决了资料的多维空间查询检索问题。同时利用ISAPI编程接口和IDL可视化工具,实现了基于Web的区域投影图像生成、结果显示和数据下载。     

Interactive image segmentation via kernel propagation

In this paper, we propose a new approach to interactive image segmentation via kernel propagation (KP), called KP Cut. The key to success in interactive image segmentation is to preserve characteristics of the user?s interactive input and maintain data-coherence effectively. To achieve this, we employ KP which is very effective in propagating the given supervised information into the entire data set. KP first learns a small-size seed-kernel matrix, and then propagates it into a large-size full-kernel matrix. It is based on a learned kernel, and thus can fit the given data better than a predefined kernel. Based on KP, we first generate a small-size seed-kernel matrix from the user?s interactive input. Then, the seed-kernel matrix is propagated into the full-kernel matrix of the entire image. During the propagation, foreground objects are effectively segmented from background. Experimental results demonstrate that KP Cut effectively extracts foreground objects from background, and outperforms the state-of-the-art methods for interactive image segmentation.