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1、基于PACS系统在医学图片压缩数字化研究-->1绪论1.1课题研究背景和意义近年来,越来越多的医院加入了数字化的行列,数字化医院的建立对PACS系统的需求也不断增加,PACS系统是指包括医学图像釆集、存储、传输和显示等过程的全数字化系统。PACS系统的功能是首先将医院中各类设备产生的图像进行数字化,然后将其用计算机进行分类处理,并通过医院内部的网络传输到各个科室和部门,或通过远程网络传输以便医生进行远程诊断。PACS系统使得医学图像信息得到最大限度的利用。同时,数字成像技术被广泛应用到现代医学中,如计算机X线摄影技术(putedradiogr
2、aphy;CR)、计算机体层摄影技术(putedtomography;CT)、磁共振成像技术(magicresonanceimage;MRI)、数字减影血管造影技术(digitalsubtractionangiography;DSA)等,这些技术的应用使医学数据量急剧上升。对一家小型医院进行调查,统计显示该医院各种检查设备一年产生的医学图像约为200万幅,其中CT图像占十分之一。假设存放一幅CT图像需要的空间为500KB,则该医院一果对医学图像进行有损压縮,虽然会获得高的压缩比,但极有可能造成病变部分信息的损失,从而导致医生的误诊,甚至引起法
3、律上的纠纷。..............................1.2医学图像压縮技术的发展与现状20世纪40年代,在香农理论出现之后,人们开始研究图像压缩理论。随后T.Berger等人又对其进行了进一步研究。该研究取得了相应的成果,为后人继续研究该领域奠定了理论基础。1980年后,出现了很多新的学科,这些学科给图像压缩的研究添加了活力和动力。许多新的压缩方法应运而生:M.Kunt于1985年提出了第二代图像编码技术,该技术充分利用了人眼视觉特性,1988年M.Bamsley提出了分形图像编码技术,该技术是基于迭代函数系统的,1989
4、年S.Mallat首次将小波分析技术引入到图像压缩领域等等近几年的研究中,一些学者又提出了分别基于模型(Model-Based)、人工神经网络(AritifieialNeuralNetbeddedBlockCodingizedTruncation)算法等这些方法根据小波系数的特点进行边编码,输出的码流具有嵌入特性。随着图像压缩技术在不同领域中的广泛应用,人们相继制定了不同的图像压缩国际标准,其中最新的静态图像压缩标准是建立在小波变换基础上的JPEG2000标准。图像压缩技术在很多领域中都有涉及,而医学图像压缩技术因其具有应用。于临床的特殊性,
5、逐渐成为图像压缩技术应用研究领域的焦点。德国特里尔的梅内尔教授、美国的a教授、南京大学张福炎教授、东南大学的罗立民和顾遠迤教授等都对医学图像无损压缩方法进行了研究并取得了一定的成果。目前,基于小波变换的医学图像无损压缩技术在不断的改进和完善。由于无损压缩比较低,仅能达到10-20,这对爆炸式增长的医学数据来说是远远不够。近年来,经过众多学者的研究,出现了很多新的医学图像有损压缩算法,例如基于小波变换结合使用Huffman编码对超声波图像进行压缩的方法,基于小波变换和改进的SPIHT编码的医学图像压缩方法。...................
6、.........2剪切波变换2.1剪切波相关理论2.1.1合成小波理论2007年,Guo和Labate等人将几何与多分辨分析和经典仿射系统理论结合起来,并提出了合成小波理论。则称该系统所构成的框架为紧支撑框架(Parseval框架),并将这个系统里的元素称为合成小波。其中,矩阵>对尺度分解有贡献,对剪切或旋转变换有贡献,这些变换都是为了保持面积不发生变化。合成小波能够进行多分辨分析,我们可以给在不同尺度和各个方向上的元素任意构造其Parseval框架。2.1.2剪切波系统的构造从上面的讨论可知,剪切波有许多优越的性能,具体表现为:(1)接近
7、最优的稀疏表示性能。(2向局部化。该实现方式较简单,但其缺点是对图像进行分解后产生了多个与原图像大小相同的方向子图像,反而增加了数据量,不利于我们的压缩。而Wang-Q在文献中用可分离函数构造了一个新的紧支撑剪切波框架,提出了一种新的离散剪切波变换的快速实现方法-扩展离散剪切波变换。该方法在原来剪切波构造框架的基础上增加额外的基函数从而为每个剪切矩阵来获得标准正交基,其中每一个标准正交基都提供了一个各向异性的窗函数,这些窗函数的方向沿剪切矩阵的截切方向,然后通过正交变换将一幅图片分解到各个方向上。.......................
8、.............2.2图像的剪切波分解由上一节的分析可知,快速离散剪切波变换的实现是在剪切波的构造框架下,分别从水平锥方向和垂直锥方向通过剪切变换和尺度变
