医学图象处理与可视化技术方法研究-浙江大学计算机学院.PDF

致谢 本论文是在我的导师石教英教授的支持、鼓励和精 心指导下完成的。自 1992 年我进入 CADCG 国家重点 实验室，参与计算机图象处理和科学计算可视化领域时， 一切还都是比较陌生的。今天，我之所以能够较扎实地 掌握图象处理及可视化的基础理论，在应用工作中和研 究工作中取得一定成果，是与石老师的关心、帮助分不 开的。石老师宽阔的视野、渊博 的知识、严谨的科学作 风，给我留下了深刻印象，并将使我受益终身。 同时，要感谢蔡文立副教授在我工作中自始至终在 各个方面给予帮助。本文许多工作，是在与蔡文立老师 的建议、合作中完成的。蔡文立老师在可视化方面的扎 实的理论知识，敏锐的思维能力使我受益非浅。 感谢课题组的董峰、杨旭波、薛强、王健宁、严锡 峰等同学给予的帮助。 感谢浙江大学 CADCG 国家重点实验室的全体工 作人员对我的帮助，创造了良好愉快的工作环境。 1 目录 致谢 1 目录1 摘要 1 ABSTRACT 1 第一章 医学图象处理和可视化概论1 第 1 节 图象处理方法概述1 第 2 节 可视化技术概述 2 第 3 节 视觉与数字图象 3 1. 图象的生成3 2. 数字图象的特征 5 第 4 节 医学图象7 第 5 节 医学图象处理和可视化研究8 1. 医学图象处理8 2. 医学图象可视化的功能9 第 6 节 本人在医学图象处理与可视化研究方向的工作 10 第二章 序列组织切片自动分割与序列图象定位 12 第 1 节 概述组织切片检查技术 12 第 2 节 图象恢复、去噪声13 1. 组织切片制作、采集过程及图象噪声的分析 13 2. 去污点 15 3. 图象灰度矫正15 4. 序列切片的灰度矫正 18 第 3 节 组织切片图象自动分割算法 22 1. 组织切片图象识别基本方法──邻域特性相关联的区域增长方法 22 2. 人工智能方法──基于评价的识别 27 第 4 节 图象自动定位匹配方法31 1. 图象匹配概述31 2. 校正对齐前提 33 3. 硬定位方法 33 4. 软定位方法 34 1 5. 应用 35 6. 校正几何形变 36 第 5 节 序列组织切片处理结果与讨论 36 第三章 数学形态学图象处理 38 第 1 节 形态学基础及图象形态处理 38 第 2 节 基于沉浸与涌出的分水岭算法 40 1. 概述 40 2. 概念和定义 41 3. 算法实现 45 4. 结果与讨论 51 第 3 节 形态处理实现及其在医学图象处理中的应用 52 1. 算法实现 52 2. 在医学图象上的应用 54 第 4 节 精子图象的处理 54 1. 应用背景 54 2. 医学图象的测量参数55 3. 精子分析设备的硬件配置 57 4. 基于对象特征的静态图象处理 57 5. 动态图象的处理 60 6. 结果与讨论 61 第 5 节 结果与讨论 62 第四章 图象处理的分布 63 第 1 节 分布处理概述 63 第 2 节 分步处理基础 63 1. 客户机/服务器机制 64 2. 形态处理软件包 65 3. 消息发送65 4. 信箱与调度 66 5. 任务划分与分配 67 6. 子任务的粒度 69 第 3 节 分布算法的讨论 69 第 4 节 应用结果与讨论 71 第五章 标量场体数据分割与细节绘制 72 第 1 节 三维标量数据场的对象识别 72 1. 基本的数据分割算法 72 2 2. 模糊分割 74 3. 结果与讨论 78 第 2 节 面与体细节的绘制 79 1. 引言79 2. 混合散射模型-CSM 80 3. 光