医学数字图像基础知识

时间:2024-10-12 16:16:24

目录

一、数字图像

二、数字图像的基本类型

三、常用的医学图像设备(CT,MRI,PET,B超,X光)

四、血管造影减影

五、读、写、显示图像的OpenCV函数

六、图像的放大、缩小、旋转、镜像的原理及OpenCV函数

1、图像缩小

2、图像的放大

3、图像的旋转

4、镜像

七、数字图像处理应用

八、PACS系统

1、什么是PACS系统

2、PACS系统的用途

3、PACS系统的构成

九、图像格式(Dicom)


一、数字图像

  1. 数字图像的基本概念:将一幅图像通过有限个离散点来表示就成为数字图像,其中的每个点称为图像元素,即为像素。
  2. 图像的基本格式:TIF,JPG,BMP,DICOM(即医学数字成像和通信,是医学图像和相关信息的国际标准。)

二、数字图像的基本类型

  1. 二值图像:只有黑色和白色,像素值只有0、1
  2. 灰度图像:每个像素信息由一个量化的灰度级来描述的图像,没有色彩信息
  3. 彩色图像:每个像素的信息有RGB三通道构成的图像

三、常用的医学图像设备(CT,MRI,PET,B超,X光)

  1. X光:X射线成像

  2. CT:计算机断层扫描成像

  3. PET:正电子发射型计算机断层扫描成像

  4. MRI:磁共振成像

  5. B超:二维超声波成像

  6. OCT:光学相干断层成像

四、血管造影减影

  1. 数字减影血管造影(DSA)

    原理:将注入造影剂前后拍摄的两帧X线图像,通过减影、增强过程来获得清晰的纯血管影像。

五、读、写、显示图像的OpenCV函数

 世界上最大的计算机视觉库OpenCV有这三个内置功能,如下:

  • Imread()帮助我们读取图像
  • mshow(0在窗口中显示图像
  • imwrite()将图像写入文件目录

六、图像的放大、缩小、旋转、镜像的原理及OpenCV函数

1、图像缩小

  • 图像缩小实际上是对原有的多个数据进行挑选或处理,获得期望缩小尺寸的数据,并且尽量保持原有的特征不丢失
  • 最简单的方法就是等间隔地选取数据

这里的x、y分别除去对应的倍数的结果作为选取即可(上图的0.75改为0.74

2、图像的放大

  • 思路是将原图像放大为K倍,则将原图像中的每个像素值,填在信徒想中对应的k*k的子块中。

3、图像的旋转

旋转公式如下 :

  • 这个公式算出来的值为小数而坐标为正整数,计算的结果值和所在范围与原来的值所在的范围不同。因此需要进行前期处理:扩大画布,取整处理,平移处理

4、镜像

镜像分为水平镜像和垂直镜像

水平镜像公式如下:

因为表示图像的矩阵坐标不能为负,因此需要在进行镜像计算之后再进行坐标平移

镜像的垂直镜像公式:

因为表示图像的矩阵坐标不能为负,因此需要在进行镜像计算之后再进行坐标平移

七、数字图像处理应用

  1. 图像分割:通过图像分割技术,获得视网膜血管,可以对所提取的血管进行定量测量。
  2. 图像增强:使模糊或对比度低的图像变得清晰
  3. 细胞计数:图像分割、形态学处理、特征提取等算法
  4. 图像融合:通过对多幅图像的互补信息的处理,提高图像的可读性
  5. 手术导航系统:将病人术前或者术中影像数据和手术床上病人解剖结构准确对应
  6. 对二维图像进行三维重构和可视化:将复杂的三维器官结构直观地显示出来
  7. AI辅助诊断系统
  8. 非医学邻域应用举例:

    工业方面:

    产品缺陷检测

    指纹识别

    人脸识别

    视频跟踪

    车牌识别

八、PACS系统

1、什么是PACS系统

PACS系统是医学影像处理中常用的术语,它代表Picture Archiving and Communication System(影像存档和通信系统)。PACS系统是一种集成的解决方案,用于数字化医学影像的存储、检索、传输和显示。

2、PACS系统的用途

PACS系统的主要目标是取代传统的胶片和纸质报告,将医学影像从传统的模拟形式转换为数字形式,并通过计算机网络进行管理和共享.

3、PACS系统的构成

以下主要组件和功能:

  1. 影像获取:PACS系统可以从多种医学影像设备(如X射线、CT、MRI、超声等)接收和获取数字影像数据。这些设备将生成的数字影像发送到PACS系统进行存储和管理。

  2. 影像存储:PACS系统提供存储和管理大量的数字医学影像数据。这些数据以数字格式存储在*服务器或分布式存储系统中,并采用可靠的存储和备份策略,以确保数据的安全性和可靠性。

  3. 影像检索:PACS系统具有强大的检索功能,使医生和医务人员能够快速访问和检索特定患者的影像数据。通过使用患者身份信息、日期、影像类型等关键字,可以准确地定位和检索相关的影像数据。

  4. 影像传输:PACS系统支持影像数据的快速和安全传输。医院内部的各个部门和医疗工作者可以通过网络访问和共享影像数据,实现实时的影像传输和交流。

  5. 影像显示:PACS系统提供高质量的影像显示功能,使医生和医疗工作者能够在计算机屏幕上查看和分析数字医学影像。它还支持各种图像处理和分析工具,以辅助诊断和治疗决策。

九、图像格式(Dicom)

即医学数字成像和通信,是医学图像和相关信息的国际标准。它定义了质量能满足临床需要的可用于数据交换的医学图像格式。

DICOM文件数据集除了包括图像外,还包括许多与图像相关的信息,如病人姓名、性别、年龄、检查设备、传输语法。