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《--關(guān)于基于模糊聚類(lèi)算法的醫(yī)學(xué)圖像分割-》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、關(guān)于基于模糊聚類(lèi)算法的醫(yī)學(xué)圖像分割圖像分割是圖像分析和處理的關(guān)鍵步驟,醫(yī)學(xué)圖像分割是圖像分割的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。本文討論了醫(yī)學(xué)圖像分割的目的和意義,對(duì)醫(yī)學(xué)圖像分割的常用技術(shù)進(jìn)行了研究。和圖像有關(guān)的技術(shù)統(tǒng)稱(chēng)為圖像科學(xué)與技術(shù)，它涉及到多個(gè)相關(guān)學(xué)科，例如光學(xué)、數(shù)字信號(hào)處理、計(jì)算機(jī)科學(xué)、機(jī)器視覺(jué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、物理學(xué)等，形成了一個(gè)飛速發(fā)展的交叉學(xué)科[2][3]。特別是隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，圖像科學(xué)與技術(shù)得到了極大的重視和長(zhǎng)足的進(jìn)展，出現(xiàn)了許多有關(guān)的新理論、新方法、新裝置，并且在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生、教育、娛樂(lè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，為社會(huì)發(fā)展、提高人類(lèi)的生活
2、水平起到了重要的作用。近年來(lái)，由于信息高速公路、數(shù)字地球概念的提出以及互聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用，圖像科學(xué)與技術(shù)的需求與日倍增。數(shù)字圖像以其信息量大、傳輸速度快、作用距離遠(yuǎn)等一系列優(yōu)點(diǎn)成為人類(lèi)獲取信息的重要和利用信息的重要手段。目前，圖像科學(xué)與技術(shù)向其他學(xué)科滲透并為其他學(xué)科所利用，在信息社會(huì)中無(wú)論是理論上還是實(shí)踐上都具有巨大的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中，醫(yī)學(xué)影像已成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷和治療最重要的技術(shù)手段之一，可以使醫(yī)生對(duì)人體解剖結(jié)構(gòu)及功能的認(rèn)識(shí)更加全面，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷、治療、術(shù)前計(jì)劃和術(shù)后監(jiān)測(cè)各個(gè)環(huán)節(jié)中。隨著醫(yī)學(xué)圖像的種類(lèi)和數(shù)量的與日俱增，計(jì)算機(jī)自動(dòng)
3、分析醫(yī)學(xué)圖像已成為醫(yī)學(xué)影像中最重要的研究?jī)?nèi)容和熱點(diǎn)問(wèn)題。目前，醫(yī)學(xué)圖像處理和分析已經(jīng)形成一個(gè)完整的科學(xué)體系結(jié)構(gòu)，從圖像處理到計(jì)算機(jī)視覺(jué)這個(gè)連續(xù)的過(guò)程中，可以簡(jiǎn)單的分為三種典型的圖像技術(shù)，即低級(jí)、中級(jí)和高級(jí)處理。其中，低級(jí)處理用于醫(yī)學(xué)圖像的獲取和低級(jí)操作。例如降低圖像噪聲的預(yù)處理，輸入的是醫(yī)學(xué)圖像，輸出的還是醫(yī)學(xué)圖像。中級(jí)處理涉及到圖像分割、對(duì)圖像中目標(biāo)物的描述和分類(lèi)識(shí)別。中級(jí)圖像處理輸入的是醫(yī)學(xué)圖像，輸出的是醫(yī)學(xué)圖像中獲取的特征。高級(jí)圖像處理通過(guò)特征分析得到對(duì)感興趣目標(biāo)的總體理解，和人的視覺(jué)感知類(lèi)似。醫(yī)學(xué)圖像分割類(lèi)似于人眼對(duì)客觀世界中不同對(duì)象進(jìn)行分類(lèi)的
4、過(guò)程，它從圖像中把相關(guān)的結(jié)構(gòu)（或感興趣區(qū)）分離出來(lái)，是圖像分析與識(shí)別首要解決的問(wèn)題，也是制約醫(yī)學(xué)圖像處理中其它相關(guān)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的瓶頸。所以，醫(yī)學(xué)圖像分割是一種重要的圖像處理技術(shù)，是自動(dòng)圖像模式識(shí)別、場(chǎng)景分析和理解的一個(gè)至關(guān)重要的處理步驟，是從低層次圖像處理到高層次圖像理解的橋梁[4-6]?？梢哉f(shuō)，如果沒(méi)有好的醫(yī)學(xué)圖像分割方法，人們就無(wú)法利用計(jì)算機(jī)對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行自動(dòng)分析，高層次的圖像理解更是無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，醫(yī)學(xué)圖像分割得到了廣泛的重視和研究，一直都是醫(yī)學(xué)影像學(xué)研究中最為熱點(diǎn)的問(wèn)題之一。圖像分割在不同學(xué)科領(lǐng)域中還有其他名稱(chēng)，例如目標(biāo)檢測(cè)、邊界提取、目標(biāo)識(shí)
5、別和運(yùn)動(dòng)跟蹤等，這些技術(shù)的本質(zhì)也是圖像分割[3-6]。醫(yī)學(xué)圖像分割的重要意義在臨床上具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[7-13]：(1)醫(yī)學(xué)圖像分割是圖像后繼處理，特別是圖像分析和理解的必備前提條件，如不同醫(yī)療設(shè)備的圖像的配準(zhǔn)、融合、識(shí)別。這些技術(shù)極大的擴(kuò)展了醫(yī)生對(duì)醫(yī)學(xué)圖像的利用能力。(2)可用于臨床醫(yī)學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)中，例如醫(yī)學(xué)圖像的3D重建、外科手術(shù)方案的制定和仿真、病理研究、解剖參考以及放療計(jì)劃中的3D定位等。這些系統(tǒng)極大的豐富了醫(yī)生的診斷和治療手段，受到病人的歡迎。(3)可用于對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行定量分析，例如測(cè)量人體器官、組織或病灶的體積、血管的曲率和半徑。通過(guò)在
6、治療前后對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行定量測(cè)量和分析，可以幫助醫(yī)生進(jìn)行定量化診斷、預(yù)后評(píng)估、制定或修改對(duì)病人的治療方案以及對(duì)藥物療效的評(píng)估。(4)醫(yī)學(xué)圖像分割的結(jié)果可以在不丟失有用信息的前提下對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮和傳輸，降低了傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量，這對(duì)開(kāi)發(fā)PACS系統(tǒng)、研究遠(yuǎn)程醫(yī)療和提高互聯(lián)網(wǎng)中的圖像傳輸速度至關(guān)重要。(5)醫(yī)學(xué)圖像分割也是人類(lèi)視覺(jué)研究的一個(gè)重要方面，通過(guò)研究分割方法可以加深對(duì)視覺(jué)本質(zhì)的理解，對(duì)相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，如計(jì)算機(jī)視覺(jué)，圖形學(xué)都有很大的促進(jìn)作用。近年來(lái)，大量的研究者投入到醫(yī)學(xué)圖像分割方法的研究中，但是分割研究仍然處于初級(jí)階段。目前提出的算法雖然很多，但局
7、限性很大，醫(yī)學(xué)圖像分割仍然是一個(gè)非常困難的任務(wù)[14-16]。從理論上看，醫(yī)學(xué)圖像分割是一個(gè)信息不足的不適定問(wèn)題，經(jīng)典的數(shù)學(xué)方法求解這類(lèi)問(wèn)題很困難，無(wú)法利用數(shù)學(xué)模型來(lái)簡(jiǎn)單的描述，而且人們分割的目標(biāo)也不盡相同。從實(shí)踐上看，醫(yī)學(xué)圖像常表現(xiàn)為對(duì)比度低，組織器官的可變性復(fù)雜、不同軟組織之間或軟組織與病灶之間的邊界模糊、形狀結(jié)構(gòu)和微細(xì)結(jié)構(gòu)（血管、神經(jīng)）分布復(fù)雜、同時(shí)不同人的器官形狀和特征有較大的差異。此外，不同模態(tài)的圖像因成像原理不同具有各自的特點(diǎn)。由于成像設(shè)備的場(chǎng)偏移效應(yīng)、患者體位的移動(dòng)、以及感興趣區(qū)域的解剖結(jié)構(gòu)形狀的復(fù)雜性和易變性,使得解剖結(jié)構(gòu)的邊界變得不明
8、確和不連續(xù)。同時(shí)由于醫(yī)學(xué)圖像采樣數(shù)據(jù)量很大，采樣偽影、局部體效應(yīng)、空間混疊等因素使圖像中存在許
