医学图像处理与分析
北京大学医药卫生分析中心杨建茹 2010.3.15
第一节图像处理概述
1.图像（image）的定义
?象，像
?图像的定义
＊图像是指景物在某种介质上的再现。
＊图像是人们对客观世界的景象、事物的观察，以及对人们的思维、想像的一种描述与记录。＊凡是能为人类视觉系统所感知的信息形式或人们心中的有形想像统称为图像。
＊图像是对客观存在的物体的一种相似性的生动模仿或描述。是物体的一种不完全、不精确，但在某种意义上是适当的表示。
图像是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或间接作用于人眼并进而产生视知觉的实体。
注：图像是人类从外界获得信息的主要来源。
各种观测系统的使用是人类视觉延续的原因。(显微镜、望远镜、CT等)
2.图像分类
总体而言分为：宏观、微观表面、内部
按色调不同分：无色调的黑白图像有色调的彩色图像
按亮度等级分：二值图像多值图像
按其内容的活动程度分：静态图像动态图像
按所占空间维数不同分：二维平面图像多维立体图像
按人眼观察的程度分：可见图像不可见图像
连续图像——离散图像
模拟图像——数字图像
3.模拟图像与数字图像
①模拟图像
a. 定义：图像是用各种观测系统以不同形式和手段观测客观世界而获得的，可以直接或间接
作用于人眼并进而产生视知觉的实体。
b. 存在形式：常见的各种照片、图片、海报、广告画等均属模拟图像.医学中的图像包括组
织胚胎学、病理学、细胞学、遗传学、分子生物学、放射学、超声、X线、CT、磁共振、PET、电子显微术和热像等图像。如果把图形（如心电图、脑电图等）都包括进去，则几乎医学基础研究和临床诊断就离不开图像（形）了。
c.函数表示：f (x,y,λ,t)
x,y ——表示图像在某点的坐标
f (x,y) ——表示图像在(x,y)点的强度（亮度）
②数字图像
a. 定义：将模拟图像变换成为计算机能够处理的数字矩阵或数组被称为数字图像。
b. 存在形式：必须以数字格式存储
c. 函数表示：
4．图像处理与分析
图像处理主要包括：图像变换、图像增强、图像恢复、图像重建、图像压缩和图像编码等
图像分析主要包括：图像分割、目标的表达和描述等
图像处理与分析的主要内容：
①改善图像的质量-----“图像→图像”
模糊图像经图像增强、消除噪声清晰图像
使图像的质量得到改善
图像处理：从图像到图像的变换。以完善图像的视觉效果为目标
②描述图像的目标特征-----“图像→描述”
目标：把对图像中感兴趣的某些区域称为目标。
图像经图像分割获取目标对图像中
并进行特征参数的测量某些特征的描述
图像分析：从图像到特征描述的变换。着重对图像中感兴趣的目标进行特征提取
③三维结构的重建 -----“描述→图像”
对一个立体结构按一定的方向，一定的间隔，连续切出二维断面，通过对二维图像的描述，再返推出三维图像。
CT就是图像重建处理的典型应用实例。
第二节图像处理与分析系统的组成
1．硬件组成—主要包括四个部分：
①输入系统:主要用于把图像的光信号转换为模拟电信号，即光电转换。
主要包括：显微镜
宏观器 CCD摄像头
解剖镜 (小鼠的椎骨、牙)
CCD（Charge coupled Device ）电荷耦合器件
CCD 可以将照射在其上的光信号转换为对应的电信号。
②图像采集系统--图像采集卡
③计算机
④输出系统：主要包括：显示器、打印机、显微照相、软盘、硬盘、光盘、U盘等
2.软件的主要功能
第三节图像数字化原理
对一幅黑白、静止的图像可用二维图像函数 f(x,y) 表示，它表示的是一幅模拟图像，即连续图像，计算机无法接收和处理这种空间分布和亮度取值为连续分布的图像。为了在计算机上处理，必须将模拟图像转换成数字图像。
1.图像数字化
图像数字化就是指把一幅灰度随空间位置作连续变化的图像变换成一幅离散的数字图像的过程。包括两个方面：空间采样、灰度量化
空间采样：从广义讲，指空间坐标的数字化。
是将在空间上连续的图像转换成离散的采样点（即像素）集的操作。由于图像是二维分布的信息，所以采样是在x轴和y轴两个方向上进行。以一定间隔将图像在水平方向和垂直方向上分割成若干个小区域，在X方向上取M个区域，在Y方向上取N个区域，这样就将这幅连续图像分成M?N 个小区域。
?每一个小区域为一个样本。小区域的中心点为样本点。
?空间采样的定义: 把一幅连续图像在空间上用M?N个样本点表示的方法称为空间采样。?在图像中，把一个样本点称为一个像素或像元(Pixel)
?每一个像素的明亮度被称为像素灰度（grey）
?采样定理（Nyquist）：在一定条件下，用离散的序列可以完全代表一个连续函数。
M*N必须满足奈奎斯特取样定理，否则会因取样点数不够产生混淆失真。
灰度量化：从广义讲，把采样所得到的图像灰度的数字化。
灰度量化是将各个像素所含的明暗信息离散化后，用数字来表示称为图像的量化，一般的量化值用整数来表示。充分考虑到人眼的识别能力之后，目前非特殊用途的图像均为8bit量化，即用0~255描述“黑~白”。在3bit以下的量化，会出现伪轮廓现象。
人眼鉴别绝对亮度的能力较低，但对相邻灰度区域的亮度差很敏感。
量化可分为:均匀量化和非均匀量化。
均匀量化是简单地在灰度范围内等间隔量化。
非均匀量化是对像素出现频度少的部分量化间隔取大，而对频度大的量化间隔取小。
例：假设模拟电信号在0-1伏之间变化，设量化级（灰度级）n=4
灰度量化 n = 2b
?n ──灰度级, 一般取2的整数次幂
?b──二进制位数
?如果把从黑到白分成n级，当n=
? n= 2，则b=1bit, 0 黑 , 1 白 (二值图像)
? n= 4，则b=2bit, 00, 01, 10, 11
? n=256，则b=8bit,
? n=256时，表示像素灰度从黑到白分成256个灰度级，则称这幅图像量化为8bit图像。
每个像素包括两个属性：位置和亮度（或色彩）
采样的多少与量化的级别的高低对图像质量的影响是很大的，原则上，M N的取值主要取决于其是否满足采样定理，灰度级的确定将根据图像的内容和要求来考虑。
数字图像的描述
二值图像是指图像的每个像素只能是黑或者白，没有中间的过渡，故称为二值图像。二值图像的像素值为0、1。
灰度图像是指每个像素的信息由一个量化的灰度级来描述的图像，没有彩色信息。
彩色图像是指每个像素的信息由RGB三原色构成的图像，其中RGB是由不同的灰度级来描述的。彩色图像一般是用三个矩阵同时来描述。
?RGB模型、HSB模型
2.灰度直方图
在数字图像处理中，灰度直方图是最简单且最有用的工具，可以说，对图像的分析与观察直到形成一个有效的处理方法，都离不开直方图。
?灰度直方图是灰度级的函数，在数字图像处理技术中主要用来说明图像各灰度级像素的组成情况。
?灰度直方图：用横坐标表示灰度级，纵坐标表示图像中该灰度级出现的个数（像素个数）。
即对一幅数字图像进行各灰度级像素数的统计，就可以得出图像的灰度直方图。
?有时直方图也采用某一灰度值的像素个数占整幅图像总像素数的百分比作为纵坐标。
性质一：直方图实际是一幅图像中各个像素灰度值出现次数的统计结果，它仅仅反映了图像中不同灰度值出现的次数,但是不能反映某一灰度值像素所在图像中的位置。(所有的空间信息全部丢失)
性质二：图像与直方图之间存在着多对一的映射关系。任意一幅图像，能够唯一求出一幅与之对应直方图，但是不同的图像，可能会有相同的直方图。
性质三：一幅图像各个子区的直方图之和应当等于对应全图的直方图。
灰度直方图应用：
有了图像直方图，就有了图像的改正方向，可以通过改变灰度直方图的形状来达到改变（增强）图像对比度的效果。
灰度直方图应用：阈值选取（图像分割）
假设某图像的灰度直方图具有二峰性，则表明这个图像较亮的区域和较暗的区域可以较好地分离，取二峰间的谷点为阈值点，可以得到好的二值处理的效果。
3. 图像压缩
如果图像的大小为M×N，灰度级为n=2b ，则存储一幅数字图像所需空间为 M×N×b (bits) M,N决定了图像的精度，b决定了图像对比度。
对于512×512，256个灰度级的图像
对于512×512，24位真彩色的图像
从存储容量、数据传输率来看，对图像数据进行压缩非常必要。
压缩方法
?按压缩后的信息与原信息间的关系来划分，有损压缩与无损压缩。
?无损压缩是指在压缩过程中不丢失任何信息的压缩方法，即压缩后的信息经解码后可百分之百地恢复出原来的信息。
?有损压缩则在压缩过程中会丢失一些不重要信息的压缩。
压缩标准
?制定图像标准的国际组织：
– ISO（国际标准化组织）
–CCITT（国际电报电话咨询委员会）联合组织下进行制定的
?标准的类型（三类）：
(1) 二值图像压缩标准：面向传真而设计
(2) 静止帧黑白、彩色压缩：面向静止的单幅图像（JPEG）
(3) 连续帧黑白、彩色压缩：面向连续的视频影像（MPEG）
MPEG(Moving/Motion Picture Expert Group)
4. 图像编码
无损压缩编码:解码后的数据与压缩之前的原始数据完全一致。
?无损压缩编码基于信息熵原理，属于可逆编码。其压缩比一般不高。
?所谓“可逆”，是指压缩的数据可以不折不扣地还原成原始数据。
?典型的可逆编码有：霍夫曼编码、算术编码、行程编码等。
有损压缩编码:解码后的数据与原始数据不一致。
?该编码在压缩时舍弃部分数据，还原后的数据与原始数据存在差异。有损压缩具有不可恢复性和不可逆性。
?有损压缩编码类型有：预测编码、变换编码等
霍夫曼（Huffman）编码基本思想：通过减少编码冗余来达到压缩的目的。
?统计符号的出现概率，
?建立概率统计表.
?将在图像中出现频度大的像素值,给一个比较短的编码，将出现频度小的像数值,给
一个比较长的编码
Huffman编码步骤：
?按照概率从大到小排列
?将两个最小概率相加，形成一个新的概率集合
?再将它们按照大小排列，依此方法做下去
?最后缩减到两个概率时就停止
?从最后两个概率开始逐步向前进行编码，如对概率大的赋予码元0，对概率小的赋予码元1。
注：如遇等概率时，可任意排列
医学图像处理实验报告 班级专业姓名学号 实验名称：图像增强 一、实验目的 1：理解并掌握常用的图像的增强技术。 2：熟悉并掌握MA TLAB图像处理工具箱的使用。 3：实践几种常用数字图像增强的方法，增强自主动手能力。 二、实验任务 对于每张图像(共三张图片)，实现3种图像增强方法。根据图像的特点，分别选用不用的图像增强算法。 三、实验内容（设计思路） 1、artery_vessel (1)直方图均衡化 直方图是图像的最基本的统计特征，它反映的是图像的灰度值的分布情况。直方图均衡化的目的是使图像在整个灰度值动态变化范围内的分布均匀化，改善图像的亮度分布状态，增强图像的视觉效果。灰度直方图是图像预处理中涉及最广泛的基本概念之一。 图像的直方图事实上就是图像的亮度分布的概率密度函数，是一幅图像的所有象素集合的最基本的统计规律。直方图反映了图像的明暗分布规律，可以通过图像变换进行直方图调整，获得较好的视觉效果。 直方图均衡化是指：采用累积分布函数（CDF）变化生成一幅图像，该图像的灰度级较为均衡化，且覆盖了整个范围[0，1]，均衡化处理的结果是一幅扩展了动态范围的图像。直方图均衡化就是通过灰度变换将一幅图像转换为另一幅具有均衡直方图，即在每个灰度级上都具有相同的象素点数的过程。主要用途是：将一幅灰度分布集中在较窄区间，细节不够清晰的图像，修正后使图像的灰度间距增大或灰度分布均匀，令图像的细节清晰，达到图像增强的目的。 (2)中值滤波加直方图均衡化 中值滤波法是一种非线性平滑技术，它将每一像素点的灰度值设置为该点某邻域窗口内的所有像素点灰度值的中值。 中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，中值滤波的基本原理是把数字图像或数字序列中一点的值用该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像素值接近的真实值，从而消除孤立的噪声点。方法是用某种结构的二维滑动模板，
C h a p t e r1 1.A n i m a g e m a y b e d e f i n e d a s a t w o-d i m e n s i o n a l f u n c t i o n,f(x,y),w h e r e x a n d y a r e s p a t i a l c o o r d i n a t e s,a n d t h e a m p l i t u d e o f f a t a n y p a i r o f c o o r d i n a t e s (x,y)i s c a l l e d t h e i n t e n s i t y o r g r a y l e v e l o f t h e i m a g e a t t h a t p o i n t. 2.I m a g e p r o c e s s i n g i n c l u d e s i m a g e a c q u i s i t i o n,i m a g e s t o r a g e,i m a g e t r a n s m i s s i o n a n d d i g i t a l i m a g e p r o c e s s i n g. 3.L o w l e v e l p r o c e s s i n v o l v e s p r i m i t i v e o p e r a t i o n s s u c h a s i m a g e p r e p r o c e s s i n g t o r e d u c e n o i s e,c o n t r a s t e n h a n c e m e n t,a n d i m a g e s h a r p e n i n g. 4.M i d-l e v e l p r o c e s s i n v o l v e s t a s k s s u c h a s s e g m e n t a t i o n,d e s c r i p t i o n,a n d c l a s s i f i c a t i o n (r e c o g n i t i o n)o f i n d i v i d u a l o b j e c t s. 5.A s f o r m i d-l e v e l p r o c e s s,i t s i n p u t s a r e i m a g e s,b u t i t s o u t p u t s a r e a t t r i b u t e s e x t r a c t e d f r o m t h o s e i m a g e s. 6.D i g i t a l i m a g e p r o c e s s i n g e n c o m p a s s e s p r o c e s s e s w h o s e i n p u t s a n d o u t p u t s a r e i m a g e s a n d,i n a d d i t i o n,e n c o m p a s s e s p r o c e s s e s t h a t e x t r a c t a t t r i b u t e s f r o m i m a g e s,u p t o a n d i n c l u d i n g t h e r e c o g n i t i o n o f i n d i v i d u a l o b j e c t s. 7.I m a g e r e s t o r a t i o n i s b a s e d o n m a t h e m a t i c a l o r p r o b a b i l i s t i c m o d e l s o f i m a g e d e g r a d a t i o n. 8.I m a g e c o m p r e s s i o n i s t o r e d u c e t h e s t o r a g e r e q u i r e d t o s a v e a n i m a g e,o r t h e b a n d w i d t h r e q u i r e d t o t r a n s m i t i t. 9.M o r p h o l o g i c a l p r o c e s s i n g i s t o e x t r a c t i m a g e c o m p o n e n t s t h a t a r e u s e f u l i n t h e
医学图像处理复习重点 1、图像：事物的一种表示、写真或临摹，…..，一个生动的或图形化的描述，是对事物的一种表示。 2、图像的分类：（1）数学函数产生的图像（2）可见的图像（3）不可见的物理图像 3、图像表示：常见图像是连续的，用f（x,y）表示一幅图像，其中x,y表示空间坐标点的位置，f 表示图像在点（x,y）的某种性质的数值，如亮度等。f ,x,y可以是任意实数。 4、数字图像处理的定义（两方面）：对一个物体的数字表示施加一系列的操作以达到某种预期的结果，它包括以下两方面内容：（1）将一幅图像变为另一幅经过加工的图像，是图像到图像的过程。（2）将一幅图像转化为一种非图像的表示，如一个决策等。 5、数字图象处理系统的基本组成结构：（1）图象数字化设备：扫描仪、数码相机、摄象机与图象采集卡等。（2）图象处理计算机：PC、工作站等，它可以实现通信（通信模块通过局域网等实现网络传输图像数据）、存储（存储模块采用磁盘、光盘）和图像的处理与分析（主要是运算，用算法的形式描述，用软件实现）。（3）图象输出设备：打印机等。 6、研究的内容：（1）图像增强技术（2）图像配准技术（3）图像分割技术（4）图像三维显示技术（5）医学图像数据库 7、黑白图像：是指图像的每个像素只能是黑或者白，没有中间的过渡，故又称为2值图像。2值图像的像素值为0、1。 8、灰度图像：每个象素的亮度用一个数值来表示，通常数值范围在0到255之间，即可用一个字节来表示，0表示黑、255表示白，而其它表示灰度。以上两种为非彩色图像。 9、彩色图像：彩色图象可以用红、绿、蓝三元组的二维矩阵来表示。通常，三元组的每个数值也是在0到255之间，0表示相应的基色在该象素中没有，而255则代表相应的基色在该象素中取得最大值，这种情况下每个象素可用三个字节来表示。 10、像素的性质：图像是由一些极小尺寸的矩形小块组合而成的。组成图像的这种最小基本元素称作象素（Pixel）。 例如，一幅MR图像在水平方向上有256个象素，垂直方向上也有256个象素。整幅图像共有256=65536 256个象素。这就是图像的大小（size），又称作图像的尺度。图像尺度的计算公式为 S＝Nx*Ny 11、物理尺寸：象素本身也有自己的大小，即对应实际物体空间的大小。 12、强度：对于黑白图像来说，图像的强度是用灰度的等级（Gray level）表示的。灰度等级往往用2的整数次幂表示，例如8bit（256 个灰度等级）。 13、图像的运算（算术运算加减乘除较多、逻辑运算较少）： 13.1算术运算 13.1.1加法运算的定义：C(x,y) = A(x,y) + B(x,y) 主要应用举例：（1）去除“叠加性”噪音（2）生成图象叠加效果 （1）去除“叠加性”噪音 对于原图象f(x,y),有一个噪音图象集{ gi(x,y) } i =1,2,...M其中：gi(x,y) = f(x,y) + h(x,y)iM 个图象的均值定义为：g(x,y) = 1/M (g0(x,y)+g1(x,y)+…+ gM(x,y))当：噪音h(x,y)i为互不相关，且均值为0时，上述图象均值将降低噪音的影响。 （2）生成图象叠加效果 对于两个图象f(x,y)和h(x,y)的均值有：g(x,y) = 1/2f(x,y) + 1/2h(x,y)会得到二次暴光的效果。推广这个公式为：g(x,y) = αf(x,y) + βh(x,y)其中α+β= 1我们可以得到各种图象合成的效果，也可以用于两张图片的衔接
实验1 图像的特性及图像处理初步 1 实验目的 了解MatLab软件/语言学，会使用MatLab的图像处理工具箱(Image Processing Toolbox)。使学生初步具备使用该软件处理图像信息的能力，并能够利用该软件完成本课程规定的其他实验和作业。 了解图像的基本特性，以及对图像进行简单运算后其性质的变化，学习对图像进行基本处理并评价处理结果。 2 实验要求 学生应当基本掌握MatLab的操作，掌握MatLab图像处理工具箱中最常用的函数的用法，会用该软件调入/保存图像数据，会利用该软件对图像进行简单的计算，例如四则运算等，并观察运算的结果加深对于象素和数值之间的关系的理解。 原始图像 3 实验内容与步骤 (1) 学习MatLab的基本操作 (2) 调入并显示图像 lena.gif lane = imread('lena.gif'); figure; imshow(lane); (3) 在图像 lena.gif 和图像的数据上进行加减乘除一个常数观察计算结果 l1 = imadd(lane,100); figure; imshow(l1); title('加法') l2 = imsubtract(lane,50); figure; imshow(l2); title('减法') l3 = immultiply(lane,0.6);
figure imshow(l3) title('乘法') l4 = imdivide(lane,2); figure imshow(l4); title('除法'); 从图中可以看出，当加法处理时，图像灰度值增加而变亮，减法时图像灰度值 减小而变暗，由于乘法参数为0.6，相当于减小灰度值；而 (4) 利用 imcrop 函数对图像 lena.gif 的头部进行剪裁，然后显示剪裁的结果 l5 = imcrop(lane,[55,50,180,212]); figure imshow(l5) 加法
填空题 1、（像素）是组成数字图像的基本元素 2、经过（采样）和（量化）两个过程，模拟图像就可以转化成数字图像 3、（采样）是指将空域上或时域上连续的图像(模拟图像)变换成离散采样点(像素)集合的一种操作。 4、在进行采样时，（采样间隔）的选取是一个非常重要的问题，它决定了采样后图像的质量，即忠实于原图像的程度。 5、（量化）就是把采样点上表示亮暗信息的连续量离散化后，用数值来表示的过程。 6、由模拟图像转换的数字图像质量由两个指标来衡量，分别是（采样密度）和（采样频率）。 选择题： 1、根据一维采样定理，若一维信号g(t)的最大频率为ω，以（ A ）为间 隔进行采样，则能够根据采样结果g(iT) (i=…， -1， 0， 1，…)完全恢复g(t) A T≤1/2ω B T≤ω C T≥1/2ω D T≥ω 2、连续图像经过采样之后所获得的数字图像的效果与以下（AB）评价参 数有关。 A采样密度B采样频率 C 灰度值 D 量化等级 3、一般，当限定数字图像的大小时，为了得到质量较好的图像可采用如下 原则：AB
A对缓变的图像，应该细量化，粗采样，以避免假轮廓 B对细节丰富的图像，应细采样，粗量化，以避免模糊（混叠） C对缓变的图像，应该粗量化，细采样，以避免假轮廓 D对细节丰富的图像，应粗采样，细量化，以避免模糊（混叠） 4、以下对矢量图的描述正确的是（ BC ）矢量图图像使得具有两个优点： 一是它的文件数据量很小；二是图像质量与分辨率无关 A 公式化表示 B文件数据量小 C图像质量与分辨率无关 D容易表示颜色丰富的图形 5、以下（ BCD ）属于位图： A线画稿 B灰度图像 C索引颜色图像 D真彩色图像 6、以下哪些描述是正确的CD A灰度直方图表示了图像的空间信息 B一幅灰度直方图对应一幅图像 C子图直方图之和为整幅图的直方图 D直方图反映了图像中某灰度的像素 数量 简答题： 1、与模拟图像比较，数字图像具有的特点和优势表现在那几个方面？并 解释模拟图像和数字图像的概念。 答：数字图像的优势和特点表现在：节省由于存储胶片需要的很大存储空间； 能够根据临床或医生的要求，对数字化图像进行各种后处理，可增加显示信息的能力；对模拟图像手工查找需要浪费大量时间，胶片的归档容易出错，图像数字化后纳入PACS就可以解决这个问题；利用模拟图像使得远 程会诊不便，以人工送胶片的方式传递信息，不仅传递时间长，延误诊断，
数字图像处理的应用 数字图像处理又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号，并通过计算机对图像进行去除噪声、增强、复原、分割、提取特征等处理的方法和技术。 数字图像处理的产生和迅速发展主要受三个因素的影响：一是计算机的发展；二是数学的发展;三是广泛的农牧业、林业、环境、军事、工业和医学等方面的应用需求的增长。 进行数字图像处理所需要的设备包括摄像机、数字图像采集器（包括同步控制器、模数转换器及帧存储器）、图像处理计算机和图像显示终端。 图像是人类获取和交换信息的主要来源，因此，图像处理的应用领域必然涉及到人类生活和工作的方方面面。随着人类活动范围的不断扩大，图像处理的应用领域也将随之不断扩大。 接下来，就讨论一下数字图像处理在医学上的应用。 自发现X射线以来,在医学领域可以用图像的形式揭示更多有用的医学信息,医学的诊断方式也发生了巨大的变化。随着科学技术的不断发展,现代医学已越来越离不开医学图像的信息处理。 目前的医学图像包括CT图像、核磁共振图像、B超扫描图像、数字X 光机图像、X 射线透视图像、各种电子内窥镜图像、显微镜下病理切片图像等。由于人眼识别度等客观因素的影响，大部分的图像需要依靠计算机的帮助。随着数字图像处理技术的发展，对这些图像的分析以及处理，会变得更加快捷，分析的结果也会更加精准。
与其他领域的应用相比较，医学影像等卫生领域信息更具独特性，医学图像较普通图像纹理更多，分辨率更高，相关性更大，存储空间要更大，并且为严格确保临床应用的可靠性，其压缩、分割等图像预处理、图像分析及图像理解等要求更高。 首先，对于一个病例，要进行图像采集，由于采集到的图像因试验测量系统和测量者个人因素存在较多噪声,所以要先通过预处理对图像进行去噪处理和灰度变换处理等使其变得较为清晰。预处理完成后再利用中心路径提取算法对所获取的图像进行进一步处理。 接下来要做的就是图像处理。 先对图像二值化，二值形态学的运算对象是集合给出一个图像集合和一个结构元素集合利用结构元素对图像进行操作。然后做中心线的提取等。 使用计算机进行图像的采集预处理以及二值化和计算排除了人为测 量的不精确性和误差提高了测量结果的可靠性。 随着信息技术的飞速发展和计算机应用水平的不断提高，利用计算机断层成像、正电子放射层析成像、单光子辐射断层摄像、磁共振成像、超声成像及其它医学影像设备所获得的图像被广泛应用于医疗诊断、组织容积定量分析、病变组织定位、解剖结构学习、治疗规划、功能成像数据的局部体效应校正、计算机指导手术和术后监测等各个环节。 医学图像处理借助于计算机图形、图像技术,使医学图像的质量和显示方法得到了极大的改善。这不仅可以基于现有的医学影像设备来极
实验一 yq1 I=imread('');%读黑白图像 subplot(2,2,1);imshow(I) %显示图像 subplot(2,2,2);imhist(I) %显示直方图 J=imadjust(I,[ ],[0 1]);%对比度增强 subplot(2,2,3);imshow(J) subplot(2,2,4);imhist(J) I1=imresize(I,;imview(I1)%缩小 I2=imresize(I,;imview(I2)%放大 I3=imrotate(I,45,'bilinear','crop');imview(I3)%旋转45°%%原图、直方图对比度增强、直方图 %%缩小
%%放大 %%旋转45°
yq2 I=imread(''); imshow(I); I1=rgb2gray(I);%把彩色图像转换成灰度图像figure,imshow(I1); info= imfinfo('')%查询文件信息 imwrite(I1,'D:\yq\小小.png'); %写图像
info = Filename:'C:\MATLAB7\toolbox\images\i mdemos\' FileModDate: '03-May-2003 13:53:58' FileSize: 554554 Format: 'png' FormatVersion: [] Width: 732 Height: 486 BitDepth: 24 ColorType: 'truecolor' FormatSignature: [137 80 78 71 13 10 26 10] Colormap: [] Histogram: [] InterlaceType: 'none' Transparency: 'none' SimpleTransparencyData: [] BackgroundColor: [] RenderingIntent: [] Chromaticities: [] Gamma: []XResolution: [] YResolution: [] ResolutionUnit: [] XOffset: [] YOffset: [] OffsetUnit: [] SignificantBits: [] ImageModTime:'20 Feb 2003 20:53:33 +0000' Title: [] Author: [] Description: [] Copyright: 'Copyright Corel' CreationTime: [] Software: [] Disclaimer: [] Warning: [] Source: [] Comment: [] OtherText: [] yq3 [I,map]=imread(''); imshow(I,map)
第一次练习 1.X线在人体内的透过率从大到小，其正确排列为：气体、脂肪、液体及软组织、骨。 2.X线成像因素是：( A ) A.密度与厚度 B.T1弛豫时间 C.T1弛豫时间 D.流空效应 3.与X线诊断和治疗无关的特性： ( B ) A.穿透性 B.衍射作用 C.荧光效应 D.摄影效应 4.X线检查方法的选用原则不包括：( D ) A.保证病人安全 B.检查结果准确 C.操作简便，费用低廉 D.在门诊即能检查 5.关于MRI检查安全性论述，错误的有： ( D ) A.体内有金属异物、人工铁磁性关节等不应进行MRI检查； B.带有心脏起搏器患者禁止MRI检查； C.幽闭症患者不宜做MRI检查； D.早期妊娠妇女接受MRI检查肯定是安全的 6.以下CT优于MRI检查的是：( B ) A.软组织分辨率高 B.显示钙化灶 C.多参数成像 D.多切层成像 7.哪一项不是MRI的优点与特点（ D ） A.无电离辐射 B.多切层多参数成像 C.软组织分辨率高 D.可显示钙化灶此项 8.彩色多普勒血流显像特点，错误的是： ( D ) A.血流朝向探头，显示红色； B.血流背离探头，显示蓝色； C.血流朝向或背离探头，流速高均显示亮度大； D.动脉血流显示为红色 9.下列X特性中用于诊断的是（ ADE ） A.穿透性 B.生物效应 C.电离效应 D.感光效应 E.荧光效应 10.请指出X线检查三大类别（ ACE ） A.常规检查 B.电视透视 C.特殊摄影检查 D.体层摄影 E.造影检查 11.产生X线必须具备的条件是（ BDE ） A.光电管 B.电子源 C.旋转阳极 D.适当的障碍物（靶面）
医学图像处理综述 墨南-初夏2010-07-24 23:51:56 医学图像处理的对象是各种不同成像机理的医学影像。广泛使用的医学成像模式主要分为X射线成像(X—CT) ，核磁共振成像(MRI)，核医学成像(NMI)和超声波成像(UI) 这四类。 （1）x射线成像：传统x射线成像基于人体不同器官和组织密度不同。对x射线的吸收衰减不同形成x射线影像。（例如人体中骨组织密度最大，在图像上呈白影，肺是软组织并且含有气体，密度最低，在照片上的图像通常是黑影。）常用于对人体骨骼和内脏器官的疾病或损伤进行诊断和定位。现代的x射线断层成像(x—cT) 发明于20世纪70年代，是传统影像技术中最为成熟的成像模式之一，其速度已经快到可以对心脏实现动态成像。其缺点是医生要在病人接收剂量和片厚之间进行折衷选择，空间分辨率和对比度的还需进一步提高。 （2）核磁共振成像(MIR) 发展于20世纪70年代，到80年代才进入市场，这种成像设备具有在任意方向上的多切片成像、多参数和多核素成像、可实现整个空问的真三维数据采集、结构和功能成像，无放射性等优点。目前MRI的功能成像(fMRI) 是MIR设备应用的前沿领域，广泛应用于大脑功能性疾病的诊断,并为肿瘤等占位性病变提供功能信息。MRI 受到世人的广泛重视，其技术尚在迅速发展
过程中。 （3）核医学成像(NMI ) ，目前以单光子计算机断层成像(SPECT) 和正电子断层成像(PET) 为主，其基本原理是向人体注射放射性核素示踪剂，使带有放射性核素的示踪原子进入人体内要成像的脏器或组织通过测量其在人体内的分布来成像。NMI不仅可以提供静态图像，而且可提供动态图像。 （4）超声波成像(Ultrasonic Imaging ) ，属于非电离辐射的成像模态，以二维平面成像的功能为主，加上血液流动的彩色杜普勒超声成像功能在内，在市场上已经广泛使用。超声成像的缺点是图像对比度差、信噪比不好、图像的重复性依赖于操作人员。但是，它的动态实时成像能力是别的成像模式不可代替的 在目前的影像医疗诊断中，主要是通过观察一组二维切片图象去发现病变体．这往往需要借助医生的经验来判定。至于准确地确定病变体的空间位置、大小、几何形状及与周围 生物组织的空间关系，仅通过观察二维切片图象是很难实现的。因此，利用计算机图像处理技术对二维切片图象进行分析和处理。实现对人体器官，软组织和病变体的分割提取，三维重建和三维显示，可以辅助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性甚至定量的分
第一章绪论 1 数字图像处理的基本概念； 数字图像：x，y和f的幅值都是有限的离散值时，该图像为数字图像。数字图像处理：简单的说就是用计算机处理数字图像，广义上而言，包括所有与图像有关的处理。 2 数字图像处理的三个层次； 低级处理：对图像进行各种加工，以改善图像的视觉效果或突出目标，如降低噪声，增强对比度等，是一个从图像到图像的过程；中级处理：图像分割（把图像分为不同区域或目标物）及减缩对目标的描述，以方便计算机的识别，输入时图像输出是从图像提取的特征（如边缘、轮廓）；高级处理：目标物体及相互关系的理解，进而进行决策及指导行动，是最高级别的处理，即机器视觉，是人工智能的分支。 3 从成像来源的角度了解DIP的划分及应用场合； 电磁波普成像（从伽马射线到无线电波）、显微镜成像、声波/超声波成像。 例题1：依据成像来源，写出三种常见的数字医学图像类型： 、和。答案：伽马射线成像图像、X射线成像图像(CT成像图像)、无线电波成像图像(MRI成像图像)、超声波成像图像等。 例题2：( )图像处理领域处在图像分析和计算机视觉两个学科之间。答案：× 例题3：()由一个二维函数f(x, y)确定的图像称为数字图像。 答案：× 例题4：简述数字图像处理的三个层次。 答案：数字图像处理分三个层次，分别是： 低级处理：对图像进行预处理，如降低噪声、增强对比度和图像锐化等，目的是提高一幅图像的质量，使其更清晰或更好看； 中级处理：涉及图像分割、图像描述以及物体的识别，目的是将一幅图像转化为更适合计算机处理的形式； 高级处理：涉及对一幅图像中被识别物体的总体理解，如应用在图像分析中，使图像更易懂。 第二章图像处理基础 1 视觉感知要素、图像感知和获取； 锥状体数目600万~ 700万，负责颜色和细节识别，锥状视觉又称白昼视觉；杆状体数目约7500万~15000万，无彩色感觉，称夜视觉。 三种基本的图像采集形式：单元成像传感器、线成像传感器、阵列成像传感器。 2 图像采样和量化；
1、模拟图像：空间坐标和明暗程度都是连续变化的、计算机无法直接处理的图像。 2、数字图像：空间坐标和灰度均不连续的、用离散的数字（一般整数）表示的图像（计算机能处理）。是图像的数字表示，像素是其最小的单位。 3、当一幅图像的 x和 y坐标及幅值 f都为连续量时，称该图像为连续图像。 为了把连续图像转换成计算机可以接受的数字形式，必须先对连续的图像进行空间v和幅值的离散化处理。 (1)图像的采样：对图像的连续空间坐标 x和 y的离散化。 (2)图像灰度级的量化：对图像函数的幅值 f的离散化。 4、均值平滑滤波器可用于能否锐化图像？为什么？不能，均值滤波法有力的抑制了噪声，同时也引起了模糊，模糊程度与邻域半径成正比。 5、均匀采样： 对一幅二维连续图像 f(x, y)的连续空间坐标 x和 y的均匀采样，实质上就是把二维图像平面在 x方向和 y方向分别进行等间距划分，从而把二维图像平面划分成 M × N个网格，并使各网格中心点的位置与用一对实整数表示的笛卡尔坐标(I, j)相对应。二维图像平面上所有网格中心点位置对应的有序实整数对的笛卡尔坐标的全体就构8成了该幅图像的采样结果。 6、*均匀量化： 对一幅二维连续图像 f(x, y)的幅值 f的均匀量化，实质上就是将图像的灰度取值范围[0， Lmax]划分成L个等级（L为正整数， Lmax=L-1），并将二维图像平面 上 M× N个网格的中心点的灰度值分别量化成与 L个等级中最接近的那个等级的值。 7、图像增强技术根据处理空间的不同，可以分为哪两种方法？空域方法和频域方法 8、**空间分辨率 ( 1 )空间分辨率是图像中可分辨的最小细节，主要由采样间隔值决定。 (2**)一种常用的空间分辨率的定义*是单位距离内可分辨的最少黑白线对数目(单 位是每毫米线对数)，比如每毫米80线对。另外，当简单地把矩形数字化仪的尺寸看作是“单位距离”时，就可把一幅数字图像的阵列大小 M×N称为该幅数字图像的空间分辨率。 (3)对于一个同样大小的景物来说，对其进行采样的空间分辨率越高，采样间隔就越小，景物中的细节越能更好地在数字化后的图像中反映出来，也即反应该景物的图像的质量就越高。 (4)一幅数字图像的阵列大小（简称为图像大小）通常用 M×N表示。在景物大小不变的情况下，采样的空间分辨率越高，获得的图像阵列 M×N就越大；反之，采
医学影像成像原理复 习题
一、选择题 1.下列常用的临床检查方法中无电离辐射的是(c） A、CT和PET B、超声和CT C、超声和MRI D、CT和MRI E、PET和MRI 2.X线信息影像传递过程中，作为信息源的是（b） A、X线 B、被照体 C、增感屏 D、胶片 E、照片 3.X线胶片特性曲线组成，不包括（d） A、趾部 B、直线部 C、肩部 D、顶部 E、反转部 4.摄影时，可以人为控制的运动模糊是（a） A、呼吸 B、痉挛 C、胃蠕动 D、肠蠕动 E、心脏搏动 5.与散射线量产生无关的因素是（c） A、被照体厚度 B、被照体密度 C、被照体姿势 D、照射野面积 E、被照体体积 6.影响散射线因素的叙述，错误的是（a） A、物体越厚，产生散射线越少 B、管电压越高，产生散射线越多 C、物体受照面越大，产生散射线越多 D、X线波长越短，产生散射线越多 7.X线照片上相邻两点之间的密度差是（b） A、密度 B、对比度 C、清晰度 D、锐利度 E、失真度 8.减小运动模糊的叙述，错误的是（c） A、需固定肢体 B、缩短曝光时间
C、尽量缩短焦-片距 D、将肢体尽量移近胶片 E、选择运动小的机会曝光 9.使用增感屏摄影的论述，错误的是（b） A、影像颗粒性变差 B、增加影像的清晰度 C、增加影像的对比度 D、减少X线照射量 E、降低影像的清晰度 10.X线影像的转换介质，不包括（e） A、屏-片系统 B、影像增强器 C、成像板（IP） D、荧光屏 E、滤线栅 11.构成照片影像的几何因素是（a） A、失真度 B、对比度 C、颗粒度 D、锐利度 E、密度 12.胶片密度与曝光量成正比关系的是（c） A、足部 B、肩部 C、直线部 D、反转部 E、全部 13.屏-片系统X线信息影像传递过程中，作为信息载体的是（a） A、X线 B、胶片 C、被照体 D、增感屏 E、显影液 14.下到哪个不是影响X线照片对比度的因素（c） A、胶片γ值 B、X线质和量 C、被照体形态 D、增感屏的使用 E、冲洗技术 15.X线检查程序可以简化为（a） A、X线→被照物→信号→检测→图像形成 B、被照物→X线→信号→检测→图像形成 C、X线→被照物→检测→图箱像成→信号 D、被照物→X线→检测→信号→图像形成 E、X线→被照物→检测→信号→图像形成
X射线物理学 一、X射线的基本特性 1. X射线在均匀的、各向同性的介质中，是直线传播，具有光的一切特性，具有波粒二象性。 2. X射线不带电，不受外界磁场和电场影响； 3. X射线具有贯穿本领；（不同组织穿透性不同：骨骼--软组织--脂肪--肺、肠道） 4. X射线的荧光作用；(X射线照射荧光物质可发出荧光)透视、增感屏 5. X射线的电离作用；（X光子撞击电子--一次电离--撞击其它原子--二次电离）X射线损伤和治疗基础 6．X射线的热作用； 7. X射线的化学和生物效应：与物质进行光化学反应，生物体内电离和激发作用 二、X射线的产生 医学成像用的X射线辐射源都是利用高速运动的电子撞击靶物质而产生的。 1.产生X射线的四个条件： （1）具有电子源（阴极）产生发射电子； （2）有加速电子使其增加动能的电位差（高管电压） （3）有一个高度真空（P<10-4Pa）的环境（玻璃外壳），使电子在运动过程中尽可能减少能量损耗，保护灯丝不被氧化。 （4）有一个受电子轰击而辐射X射线的物体（阳极靶） 三、X射线管的阴极体作用： ①使电子初聚焦：达到初聚焦作用，增加X线的产生率。 ②防止二次电子危害：阴极体可收集二次电子，防止危害。 四、阳极的作用： 1,、是一个导电体，它接收从阴极发射出的电子并将它们传导至与X射线管相连的电缆， 2、使其能返回高压发生器； 3、为靶提供机械支撑；良好的热辐射体。 五、焦点： 1、实际焦点：灯丝发射的电子，经聚焦加速后，撞击在阳极靶上的面积。 2、有效焦点：X射线管的实际焦点在垂直于X射线管轴线方向上投影的面积，即X射线照射在胶片上的有效面积。 3、补充：影响焦点大小的因素有哪些？ 答：灯丝的形状、大小及在阴极体中的位置、管电流、管电压和阳极的靶角θ有关。管电流升高，焦点变大；管电压升高，焦点变小。 4、实际焦点和有效焦点大小的影响： 答：实际焦点面积增大，散热好，但有效焦点面积也增大，胶片影像模糊；实际焦点面积减小，阳极靶单位面积上的电子密度增大，实际焦点温度增大，阳极损坏； 5、焦点对成像的影响： 有效焦点越小，影像越清晰； 有效焦点为点光源时：胶片图象边界清晰； 有效焦点为面光源时：胶片图象边界模糊 有半影；半影大小为： d（小焦点，短距离）； 管电流增大，焦点增大，影像质量下降； 管电压增大，焦点增大，影像质量下降；
㈠名词解释 ⒈CT值：CT影像中每个像素所对应的物质对X线线性平均衰减量大小的表示。CT值定义为 将人体被测组织的吸收系数与水的吸收系数的相对值 ⒉TR（重复时间）：从90°脉冲开始至下一次90°脉冲开始的时间间隔。 ⒊SNR（信噪比）：图像中的信号能量与噪声能量之比。 ⒋PACS（图像存档与传输系统）：是适应医学影像领域数字化、网络化、信息化发展势的要求，一数字成像、计算机技术和网络技术为基础，以全面解决医学影像获取、显示、处理、储存、 传输和经管为目的的综合性规划方案及系统。 ⒌螺距：（pitch,P）有关螺旋CT的一个概念。对单层螺旋CT，各厂家对此定义是统一的, 即螺距=球管旋转360度的进床距离/准直宽度。也即扫描时床进速度与扫描层厚之比。 ⒍阳极效应：又称足跟效应，是指在通过X线管长轴且垂直于有效焦点平面内，近阳极端X线 强度弱，近阴极端强，最大值约在10°处，其分布是非对称性的，这种现象称为阳极效应。阳极倾角越小，阳极效应越明显。 ⒎自旋-晶格弛豫：又称纵向弛豫(longitudinal relaxation)或T1弛豫。指平行于外磁场Bo方向的磁化矢量的指数性恢复的过程。 ⒏灵敏度：（Sensitivity）也称敏感度，在MR范畴内，是反映磁性核的MR信号可检测程 度的指标。 ㈡简答与分析论述题 ⒈分析CR成像基本原理 答：X射线入射基于光激励荧光粉（PSP）的成像板（IP）产生一帧潜影（latent image），潜影存储于成像板中。用激光激励成像板，成像板会发射出和潜影能量分布一致的光，这些光 被捕捉后被转换成电信号，从而潜影被转换成可以传输和存储的数字图像。 ⒉分析MRI空间分辨力优化的方法与作用 答：⑴调整扫描矩阵、FOV 扫描矩阵的大小决定序列中相位编码梯度的步数及频率编码步数，即数据的采样点数。FOV一定时，相位编码步数越多，体素的尺寸就越小，图像分辨力就越高。 ⑵调整层面厚度为了尽量减小部分容积效应的影响，一般应该选择较薄的层面进行扫描。 ⑶增加NEX ⒊简述MRI成像过程 答：通过对静磁场(Bo)中的人体施加某种特定频率的射频脉冲(RF)电磁波，使人体组织中的 氢质子受到激励而发生磁共振现象，当RF脉冲中止后，氢质子在弛豫过程中发射出射频信号，被接收线圈接收，再利用梯度磁场进行空间定位，最后进行图像重建而成像。 ⒋磁共振成像系统主要有哪几部分组成？ 答：磁体、梯度系统、射频系统和计算机系统组成。 ⑴磁铁系统 ①静磁场：又称主磁场。 ②梯度场：用来产生并控制磁场中的梯度，以实现NMR信号的空间编码。这个系统有三组线圈，产生x、y、z三个方向的梯度场，线圈组的磁场叠加起来，可得到任意方向的梯度场。 ⑵射频系统 ①射频（RF）发生器：产生短而强的射频场，以脉冲方式加到样品上，使样品中的氢核产生NMR现象。 ②射频（RF）接收器：接收NMR信号，放大后进入图像处理系统。 ⑶计算机图像重建系统 由射频接收器送来的信号经A/D转换器，把模拟信号转换成数学信号，根据与观察层面各体 素的对应关系，经计算机处理，得出层面图像数据，再经D/A转换器，加到图像显示器上， 按NMR的大小，用不同的灰度等级显示出欲观察层面的图像。 ⒌何为薄层扫描，其优点是什么？
2009年第1期 福建电脑 医学图像处理技术综述 周贤善 (长江大学计算机科学学院湖北荆州434023) 【摘要】：医学影像已成为医学技术中发展最快的领域之一，临床医生在医学图象处理技术的帮助下，对人体内部病变部位的观察更直接、更清晰，确诊率也更高。本文对图像分割、图像配准和图像融合等医学图像处理技术的现状和发展进行了综述。 【关键词】：医学图像处理；图像分割；图像配准；图像融合 0、引言 医学图像处理的对象是各种不同成像机理的医学影像，临床广泛使用的医学成像模式主要分为X-射线成像（X-CT）、核磁共振成像（MRI）、核医学成像（NMI）和超声波成像（UI）四类。在目前的影像医疗诊断中，主要是通过观察一组二维切片图象去发现病变体，这往往需要借助医生的经验来判定。利用计算机图象处理技术对二维切片图象进行分析和处理，实现对人体器官、软组织和病变体的分割提取、三维重建和三维显示，可以辅助医生对病变体及其它感兴趣的区域进行定性甚至定量的分析，从而大大提高医疗诊断的准确性和可靠性；在医疗教学、手术规划、手术仿真及各种医学研究中也能起重要的辅助作用。医学图像处理技术包括很多方面，本文主要从图像分割、图像配准、图像融合技术方面进行介绍。 1、图像分割 医学图像分割就是一个根据区域间的相似或不同把图像分割成若干区域的过程。目前，主要以各种细胞、组织与器官的图像作为处理的对象。传统的图像分割技术有基于区域的分割方法和基于边界的分割方法，前者依赖于图像的空间局部特征，如灰度、纹理及其它象素统计特性的均匀性等，后者主要是利用梯度信息确定目标的边界。结合特定的理论工具，图象分割技术有了更进一步的发展。比如基于三维可视化系统结合FastMarching 算法和Watershed变换的医学图象分割方法，能得到快速、准确的分割结果[1]。 近年来，随着其它新兴学科的发展，产生了一些全新的图像分割技术。如基于统计学的方法、基于模糊理论的方法、基于神经网络的方法、基于小波分析的方法、基于模型的snake模型(动态轮廓模型)、组合优化模型等方法。虽然不断有新的分割方法被提出，但结果都不是很理想。目前研究的热点是一种基于知识的分割方法，即通过某种手段将一些先验的知识导入分割过程中，从而约束计算机的分割过程，使得分割结果控制在我们所能认识的范围内而不至于太离谱[2]。比如在肝内部肿块与正常肝灰度值差别很大时，不至于将肿块与正常肝看成2个独立的组织。 医学图像分割方法的研究具有如下显著特点：现有任何一种单独的图像分割算法都难以对一般图像取得比较满意的结果，要更加注重多种分割算法的有效结合；由于人体解剖结构的复杂性和功能的系统性，虽然已有研究通过医学图像的自动分割区分出所需的器官、组织或找到病变区的方法[3]，但目前现成的软件包一般无法完成全自动的分割，尚需要解剖学方面的人工干预[4]。在目前无法完全由计算机来完成图像分割任务的情况下，人机交互式分割方法逐渐成为研究重点；新的分割方法的研究主要以自动、精确、快速、自适应和鲁棒性等几个方向作为研究目标，经典分割技术与现代分割技术的综合利用(集成技术)是今后医学图像分割技术的发展方向。 2、图像配准 图象配准是图象融合的前提,是公认难度较大的图象处理技术,也是决定医学图象融合技术发展的关键技术。在临床诊断中,单一模态的图像往往不能提供医生所需要的足够信息，常需将多种模式或同一模式的多次成像通过配准融合来实现感兴趣区的信息互补。在一幅图像上同时表达来自多种成像源的信息，医生就能做出更加准确的诊断或制定出更加合适的治疗方法。医学图像配准包括图像的定位和转换,即通过寻找一种空间变换使两幅图像对应点达到空间位置和解剖结构上的完全一致。要求配准的结构能使两幅图象上所有的解剖点，或至少是所有具有诊断意义以及手术区域的点都达到匹配[5]。1993年Petra等综述了二维图像的配准方法,并根据配准基准的特性,将图像配准的方法分为基于外部特征的图象配准(有框架)和基于图象内部特征的图象配准(无框架)两种方法。后者由于其无创性和可回溯性,已成为配准算法的研究中心。 近年来,医学图像配准技术有了新的进展,在配准方法上应用了信息学的理论和方法,例如应用最大化的互信息量作为配准准则进行图像的配准,基于互信息的弹性形变模型也逐渐成为研究热点[6]。在配准对象方面从二维图像发展到三维多模医学图像的配准。一些新算法，如基于小波变换的算法、统计学参数绘图算法、遗传算法等，在医学图像上的应用也在不断扩展。向快速和准确方面改进算法,使用最优化策略改进图像配准以及对非刚性图像配准的研究是今后医学图像配准技术的发展方向。 3、图像融合 图像融合的主要目的是通过对多幅图像间的冗余数据的处理来提高图像的可读性，对多幅图像间的互补信息的处理来提高图像的清晰度。多模态医学图像的融合把有价值的生理功能信息与精确的解剖结构结合在一起，可以为临床提供更加全面和准确的资料。融合图像的创建分为图像数据的融合与融合图像的显示两部分来完成。目前，图像数据融合主要有以像素为基础的方法和以图像特征为基础的方法。前者是对图像进行逐点处理,把两幅图像对应像素点的灰度值进行加权求和、灰度取大或者灰度取小等操作，算法实现比较简单,不过实现效果和效率都相对较差，融合后图像会出现一定程度的模糊。后者要对图像进行特征提取、目标分割等处理,用到的算法原理复杂，但是实现效果却比较理想。融合图像的显示常用的有伪彩色显示法、断层显示法和三维显示法等。伪彩色显示一般以某个图像为基准,用灰度色阶显示,另一幅图像叠加在基准图像上,用彩色色阶显示。断层显示法常用于某些特定图像,可以将融合后的三维数据以横断面、冠状面和矢状面断层图像同步地显示,便于观察者进行诊断。三维显示法是将融合后数据以三维图像的形式显示，使观察者可更直观地观察病灶的空间解剖位置，这在外科手术设计和放疗计划制定中有重要意义。 在图像融合技术研究中,不断有新的方法出现，其中小波变换、基于有限元分析的非线性配准以及人工智能技术在图像融合中的应用将是今后图像融合研究的热点与方向。随着三维重建显示技术的发展,三维图像融合技术的研究也越来越受到重视，三维图像的融合和信息表达,也将是图像融合研究的一个重点。 在计算机辅助图像处理的基础上，开发出综（下转第33页） 34