基于流域分割的醫(yī)學(xué)圖像偽彩色處理.pdf

1、醫(yī)學(xué)圖像的可視化是計(jì)算機(jī)可視化技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)工程上的重要應(yīng)用，為醫(yī)療診斷和醫(yī)學(xué)研究提供了對(duì)人體組織進(jìn)行觀察和分析的重要手段，在醫(yī)學(xué)臨床與醫(yī)學(xué)研究中都具有重要的意義和價(jià)值，醫(yī)學(xué)圖像的偽彩色化處理是醫(yī)學(xué)圖像可視化方面的重要應(yīng)用之一。目前醫(yī)學(xué)圖像普遍采用灰度圖像的表示形式，由于人眼對(duì)灰度圖像的分辨能力遠(yuǎn)低于對(duì)色彩圖像的分辨能力，以及醫(yī)學(xué)圖像本身所固有的復(fù)雜性、模糊性和邊界不清晰等特點(diǎn)，導(dǎo)致了醫(yī)學(xué)臨床診斷上的困難和不確定性。因此，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像中的

2、病變組織或感興趣區(qū)域進(jìn)行識(shí)別和分割，并應(yīng)用醫(yī)學(xué)圖像偽彩色處理技術(shù)以合理的色彩進(jìn)行顯示或進(jìn)行三維重構(gòu)，可以較好地提高醫(yī)學(xué)診斷的準(zhǔn)確性。三維醫(yī)學(xué)圖像可視化是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將醫(yī)學(xué)影像設(shè)備測(cè)量得到的醫(yī)學(xué)體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成三維圖像，并能夠進(jìn)行交互處理的理論、方法與技術(shù)，是計(jì)算機(jī)可視化在生物醫(yī)學(xué)工程上的重要應(yīng)用。醫(yī)學(xué)圖像分割顯示是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)問題，是一個(gè)多學(xué)科交叉的研究領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理在生物醫(yī)學(xué)工程中的重要應(yīng)用。它

3、涉及數(shù)字圖像處理、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)。醫(yī)學(xué)圖像繪制在診斷醫(yī)學(xué)、手術(shù)規(guī)劃及模擬仿真、整形及假肢外科、放射治療規(guī)劃、解剖教學(xué)等方面都有重要應(yīng)用。因此，對(duì)醫(yī)學(xué)圖像三維分割和繪制的研究，具有重要的學(xué)術(shù)意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文以三維醫(yī)學(xué)圖像的可視化為基礎(chǔ)，探討了醫(yī)學(xué)圖像的流域分割與醫(yī)學(xué)圖像的彩色增強(qiáng)，在結(jié)合了兩種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于流域分割的醫(yī)學(xué)圖像偽彩色處理。在圖像分割階段，本文采用基于區(qū)域信息的流域算法，在流域算

4、法中加入用戶信息，使得分割效率明顯提高。在圖像彩色增強(qiáng)階段，依據(jù)人眼對(duì)色彩分辨特征，采用適合于醫(yī)學(xué)圖像的偽彩色編碼，將灰度醫(yī)學(xué)圖像轉(zhuǎn)化為彩色，并通過基于人眼視覺統(tǒng)計(jì)特性假彩色增強(qiáng)對(duì)圖像整體色彩矯正。在圖像三維重建過程中，首先采用改進(jìn)的流域分割算法將選定器官組織從醫(yī)學(xué)體數(shù)據(jù)中分離出來(lái)，然后通過灰度－彩色變換將各器官圖像賦予合理的色彩，再將各組織合成繪制出具有三維效果的彩色圖像，最后通過假彩色處理對(duì)圖像的整體色彩矯正，使矯正后的圖像特征符合

5、人眼視覺統(tǒng)計(jì)特性。本文實(shí)現(xiàn)了基于分割的三維醫(yī)學(xué)圖像彩色化顯示系統(tǒng)，該方法對(duì)圖像灰度特性的變化具有良好的適應(yīng)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明通過本文方法處理后的彩色圖像與原灰度醫(yī)學(xué)圖像相比較，分辨率顯著提高，色彩柔和，更適合于人眼觀察，各組織器官色彩區(qū)分明顯，突出顯示了感興趣組織，該方法在圖像灰度范圍變化時(shí)具有很好的適應(yīng)性，在輔助醫(yī)療診斷中，對(duì)提高診斷準(zhǔn)確性和科學(xué)性及診斷水平有很大幫助。 本文的主要工作有： （1）研究了基于流域算法的醫(yī)學(xué)

6、體數(shù)據(jù)分割方法。該方法是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的一種十分有效的圖像分割技術(shù)，它基本上克服了傳統(tǒng)的圖像分割方法的缺點(diǎn)。經(jīng)典的流域算法存在過度分割以及計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)的問題，本文采取了基于區(qū)域信息的交互式流域算法，在流域算法中加入用戶信息，從而使得醫(yī)學(xué)圖像分割的效果大大改善。 （2）對(duì)彩色圖像增強(qiáng)的基本原理、方法及流程進(jìn)行了探討和綜述；研究了偽彩色圖像處理編碼，以及基于人眼視覺統(tǒng)計(jì)特性的假彩色處理的方法，并將其應(yīng)用于醫(yī)學(xué)圖像的繪