数字图像处理第5章图像复原与重建.ppt

5.5.2 三维形状的复原　　图像三维重建，是计算机图形学和数字图像处理技术在生物医学工程中的重要应用。它涉及到计算机图形学、数字图像处理、生物医学工程等多种技术，是一项多学科交叉的研究领域。三维图像可视化技术是从二维断层图像(如CT、 MRI等)组成的三维规则数据场中获得三维结构信息，并利用计算机图形学方法进行图形绘制的技术。它为医生提供了逼真的显示手段和定量的分析工具，广泛地应用于医学辅助诊断、手术前计划、术中引导等各方面。 　　图像三维重建算法主要分为两大类：一类是通过几何单元拼接拟合物体表面来描述物体三维结构，称为基于表面的三维绘制方法(SurfaceFitting)，又称为间接绘制方法；另一类是直接将体素投影到显示平面的方法，称为基于体数据的体绘制方法，又称为直接体绘制方法(DirectVolu meRendering)。其中，表面绘制方法是基于二维图像边缘或轮廓线提取，并借助传统图形学技术及硬件来实现的；而体绘制方法则是直接应用视觉原理，通过对体数据的重新采样来合成三维图像的。 　　典型的直接体绘制方法是光线投射方法。为了测出三维物体的形状，可以一面将检测器沿物体中心线一点点地栘动，一面求出多个垂直于通过物体中心线的断面，然后把它们依次连接起来，如图5.5.2所示，即根据一系列二维图像的位置变化构成三维图像。 　　 图5.5.2 光线投射方法示意图 　　一旦这样的物体三维信息被恢复，就可求出关于具有任意倾斜度平面的断面，或者可以由三维的任意方向来看物体，从而使对物体形状的判读变得非常容易。采用这种重建技术获得人体器官的三维图像，由各种各样的视点来观看人体器官的构像，对疾病的诊断特别重要。 　　从多个断面恢复三维形状的方法有：　　1．Voxel法(体素法)　　如果把断面的间隔加密，让断面内的抽样间隔和断面间的间隔相等，断面内的各像素就可以看成三维空间的小的立方体Voxel。因此，在多个断面图像中，给予相当于这个立方体高度的厚度，把它们三维地堆积起来就可以表现物体的三维图像。体素法能够表现任意复杂形状的物体，但通常因为体素比较大，所以在重建物体的表面上可以看到人为的凸凹不平现象。 　　2．分块的平面近似法　　这种方法是把物体的表面由小平面组合来表现的：为此，首先假设两个断面为i和i＋1，那么断面i和断面i＋1中物体的轮廓线可以用li( m)，li＋1(n)( m＝1，2，…， M；n＝1，2，…，N)和折线来表示。这时，如果从li(1)－li＋1(1)出发，连接li(1)－li＋1(2)或者li(2)－li＋1(1)，就可以构造一个三角形。研究li( m)－li＋1(n)的各种各样的组合，求出由此构造三角形面积的总和为最小的组合，把在这种情况下形成的这些三角形平面连接起来，描述物体表面。这种方法是使用三角形面积作为评价函数来描述表面的。　　图5.5.3是根据输入计算机的颅骨CT图片经重建后的图像实例。 　　 图5.5.3 颅骨重建后的图像 　　5.6.1 实验目的　　(1)了解图像复原的目的及意义，加深对图像复原的感性认识。　　(2)掌握常用滤波复原的方法。 5.6 上机实验 5.6.2 实验内容　　(1)在中值滤波程序的基础上，编程实现加权中值滤波的功能。　　(2)选择一幅图像，在Photoshop或 Matlab下对其添加噪声，然后应用中值滤波技术和均方误差最小滤波方法进行图像复原处理。 5.6.3 实验步骤　　(1)创建一个棋盘图像。　　(2)输入图像滤波，使图像变模糊。　　(3)给图像添加随机噪声。　　(4)分别对图像利用中值滤波方法和均方误差最小滤波方法对图像进行复原，并比较复原结果。 附： Matlab中使图像变模糊和产生随机噪声的语句　　 I＝checkerboard(8)； %创建一个棋盘图像 noise＝0.1*randn(size(I))；%产生随机噪声 PSF＝fspecial(‘ motion’，21，11)；Blurred＝i mfilter(I，PSF，‘circular’)； %输入图像滤波，使图像变模糊BlurredNoisy＝i m2uint8(Blurred＋noise)　%添加噪声 　　　　1.描述图像退化的基本模型，并画出框图。　　2.试写出离散退化模型。　　3.何谓图像复原？图像复原与增强有何区别？　　4.什么是约束复原?什么是无约束复原?在什么条件下进行选择？ 习 题 　　5.试对下图做3×3的中值滤波处理，并写出该图像复原处理结果。　　 1 　1 　7　 1　 8 　1　 7　 1　 1　　 1 　1　 1 　1 　5 　1　 1　 1　 1　　 1 　1　 1 　5　 5