虚拟内窥镜的中心线提取与交互式成像分析-(6153)

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1、方法1.研究环境1.1.硬件环境作为虚拟内窥镜的研究，国外多使用Sun与SGI公司的高端图形工作站，本研究致力于保证虚拟内窥镜成像精度的同时，提高其速度的，因此降低了对硬件的要求。研究中采用Dell@的PC机，具体配置如下。处理器IntelXeon01.7G内存1G显示器19时显示分辨率1280x1024pixel操作系统Windowso2000ProfessionalSP4开发语言SunJavaoDevelopmentKit1.41开发环境Borland]Builder@81.2.编程工具研究中采用的编程语言为」ava。它是一种新型面向对象语言，源代码编译后形成不依赖于平台的

2、字节码形式，由Java虚拟机解释运行程序，虽然速度上会造成一定影响，但是可以保证程序员所写的Java程序具有高度的可移植性和稳定性。同时，Java具有完备的继承性和扩展机制，适于日后功能模块的更新。此外，Java语言本身的设计利于在网络上进行开发。JBuilder是Borland公司的Java开发集成环境，其8.0版本集成了JDK1.4.1，同时可以方便地进行人机交互界面的设计。JDK1.4.1是Sun公司推出的最新」ava开发人员版本，其解决了以往版本某些功能上的缺陷，提高了性能，是当前稳定、高效的版本。2.原始数据的获得虚拟内窥镜在医学上的应用领域很多，包括结肠、支气管、血

3、管、胆道等都有应用。本研究选取的目标为结肠，亦即虚拟结肠镜。结肠是比较有代表性的虚拟内窥镜应用领域。光学纤维肠镜虽然效果良好，但对病理状态下的粘连、畸形、梗阻常常有观察上的困难，此时虚拟内窥镜就体现出它的优势。我们只需要对结肠进行清洁处理后，获取C丁扫描的连续断层图像，即可让病人休息。以后则完全是虚拟内窥镜系统的工作了。2.1.C丁原始数据来源本研究的原始数据来于C下数据集，断层序列为经过灌肠和充气处理的腹部扫描图像。CT为GE公司的LightSpeed螺旋CT，扫描层厚1.5-0.75mm,层间距5mm，断层数150层，图像大小为512x512象素。病例取自上海第二医科大学附

4、属瑞金医院放射科。2.2.DICOM3.0图像的载入医学图像格式(如C工MRI尸E下)不同于日M只JPEG等一般格式。医学图像经过C下、MR等设备的数字化之后，按照DICOM标准存储到介质。为此，必须首先将数字图像按照DICOM标准进行解读，将其转换为可供计算机处理的数据矩阵。DICOM是国际电气厂商联盟制定的医学图像存储兼容性标准，它对系统硬件、网络传输、信息对象模型、功能模型等方面作了明确规定，使得各种不同的医疗影像设备可以进行通讯和信息共享。DICOMI0标准中详细规定了医学图像的编码方式。本课题通过复旦大学数字医学研究中心开发的DICOM3.0标准的读取模块来读取临床C

5、下资料，载入后进行层间插值处理，获得512X512X300的数据场。4.DT场的建立我们的虚拟内窥镜中心线自动提取算法是在DT场中完成的，所谓DT场是距离尺度变换〔DistanceTransform)的英文缩写。距离尺度变换是一种非常有用的图像处理方法，是以距离尺度(DistanceMetric)来测量图像上点与点之间的距离。它不仅是反映距离的远近，更重要的是反映出在某种距离尺度变换的规则作用下，点与点之间的关系。因而它的应用范围也不局限在图像处理上。4.1.足巨离尺度的概念我们以二维图像来阐述什么是距离尺度:计算机图形学中的图像一般是由平面网格状的点阵组成。对于任何一个象素点

6、O,其与周围邻近点的关系如图3所不:ba己ObaR13.二维距离尺度图3中对于中央的点O来说，标记为a的点与它的距离都一样，性质相同，而标记为b的点到O的距离也是相同，不过与标记为a的点的距离属性特征却不一样。我们可以将点O的周围点的距离属性表示为(a,b)，如果定义a的距离为3,b的距离为4，则距离尺度可表示为(3,4)(也叫chamfer尺度)，如果用(1,0)来表示距离尺度，那更反映的图像上点与点之间，相对于中央点O的距离在属性上的不同，而非真正意义上的距离差异。下面将距离尺度扩展到三维。在三维空间坐标系中，一个中心点与邻近坐标点之间的关系分为:面邻接点:即上、下、左、右

7、、前、后共6个;边邻接点:处于坐标轴所在平面的对角线位置上，共12个:顶邻接点:一个空间坐标点周围26邻接点所形成的立方体中，位于角上的8个点。三维空间坐标系中一个坐标点与其26邻接点的关系就是这三种，距离尺度也按此标定。如果我们将chamfer的距离尺度扩展到二维就是(3,4,5),即在二维空间坐标系中，邻近坐标点之间的距离设定为:面邻接点距离3，边邻接点距离4，顶邻接点距离距离5.在距离尺度中还包括欧氏空间尺度(Euclideanmetric)，表示为(1,r2-r石)，鉴于空间坐标系实