数字图像处理技术及应用PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 数字图像处理 1

1.1.1 图像的概念及分类 1

1.1.2 数字图像处理的发展概况 2

1.1.3 数字图像处理的研究范畴 3

1.1.4 数字图像处理的基本特点 5

1.1.5 数字图像处理与相关学科的关系 5

1.1.6 数字图像处理的应用 6

1.2 图像识别 7

1.2.1 系统的基本构成 8

1.2.2 研究现状 9

1.2.3 应用现状 10

1.3 医学图像处理技术概述 10

第2章 X射线冠状动脉造影及图像的后处理 12

2.1 X射线造影概述 12

2.1.1 X射线成像的基本原理 12

2.1.2 X射线的衰减和对比度 14

2.1.3 X射线图像的特点 15

2.1.4 X射线血管造影 16

2.1.5 数字减影血管造影 17

2.2 X射线冠状动脉造影 18

2.2.1 成像原理 18

2.2.2 冠脉造影系统的分类 19

2.2.3 造影角度 20

2.2.4 造影系统的标定 21

2.2.5 冠状动脉造影的临床应用 22

2.2.6 冠状动脉狭窄的衡量 23

2.3 CAG图像的预处理 24

2.3.1 CAG图像的噪声及去噪 24

2.3.2 造影图像的畸变校正 24

2.4 CAG图像中二维信息的提取 25

2.4.1 区域的分割 25

2.4.2 骨架的提取 27

2.4.3 骨架特征点的识别 28

2.4.4 骨架树的拓扑结构描述 29

2.5 CAG图像中三维重建 30

2.5.1 三维重建的目的和意义 31

2.5.2 造影成像系统的几何模型 32

2.5.3 骨架点的三维重建 37

2.5.4 两个视角之间对应点的匹配 37

2.5.5 骨架的三维重建 40

2.5.6 表面的三维重建 43

2.5.7 三维重建的误差及评价方法 51

2.6 冠状动脉形态参数的定量测量 52

2.7 感兴趣血管段最佳造影视角的选取 55

2.7.1 感兴趣血管段最佳视角的定义 55

2.7.2 感兴趣血管段的投影缩短百分比 57

2.7.3 满足感兴趣血管段最小投影缩短造影角度的计算 59

2.7.4 满足感兴趣血管段最小遮盖造影角度的计算 62

2.8 二维运动跟踪和估计 64

2.8.1 冠脉运动估计的目的和意义 64

2.8.2 CAG图像中的运动跟踪 66

2.8.3 基于光流场的运动估计 71

2.8.4 基于弹性配准的运动估计 79

2.9 三维运动跟踪和估计 82

2.9.1 CAG图像序列中三维运动跟踪 83

2.9.2 三维运动估计 88

2.9.3 三维运动参数的计算和符号描述 93

参考文献 100

第3章 超声成像及图像的后处理 105

3.1 超声成像的原理 105

3.1.1 超声成像基础 105

3.1.2 人体组织的回声类型 105

3.1.3 超声成像的种类 106

3.2 超声成像技术和设备 107

3.2.1 超声成像系统的主要构成 107

3.2.2 超声成像原理 109

3.2.3 超声的临床应用 109

3.3 超声图像的特点 112

3.3.1 单帧IVUS图像的特点 112

3.3.2 IVUS图像序列的特点 115

3.3.3 IVUS图像中的伪影 115

3.4 超声图像的降噪 117

3.4.1 中值滤波 117

3.4.2 高斯滤波 117

3.4.3 各向异性扩散滤波 118

3.5 超声图像的分割 120

3.5.1 现有方法分类 120

3.5.2 基于snake模型的二维分割方法 121

3.5.3 模式识别类方法 122

3.5.4 三维分割方法 124

3.5.5 基于snake模型的三维分割方法 124

3.5.6 问题与展望 129

3.6 超声图像的组织标定 129

3.6.1 现有方法的分类 130

3.6.2 斑块纹理特征的提取和描述 131

3.6.3 分叉纹理特征的提取和描述 139

3.6.4 支架纹理特征的提取和描述 139

3.6.5 组织纹理特征的分类 143

3.7 超声图像的检索和配准 146

3.7.1 IVUS关键帧的自动检索 146

3.7.2 含钙化帧的弹性配准 149

3.8 冠状动脉内超声图像序列中运动伪影的抑制 157

3.8.1 ICUS图像序列中运动伪影的产生机制和表现形式 157

3.8.2 心电门控方法 158

3.8.3 基于图像的回顾性脱机门控方法 160

3.8.4 直接抑制运动伪影的方法 167

3.9 三维重建 169

3.9.1 X射线造影图像中导管路径的三维重建 171

3.9.2 确定各帧IVUS图像的轴向位置 172

3.9.3 确定各帧IVUS图像的空间方向 172

3.9.4 腔内外表面的拟合 175

3.10 形态参数的定量测量 176

3.10.1 长度和局部曲率 176

3.10.2 横截面积 177

3.10.3 容积 177

3.10.4 斑块的体积和厚度 178

3.11 流动规律参数的估算 180

3.11.1 基于三维血管模型的血管壁局部应力应变的估算 181

3.11.2 基于IVUS图像的血管壁局部应力应变的估算 183

3.12 形态参数与流动规律及参数的关系 184

3.12.1 斑块分布与血管曲率之间的关系 184

3.12.2 斑块分布与血管壁剪应力之间的关系 184

3.13 组织定征显像 184

3.13.1 虚拟组织成像 185

3.13.2 弹性图 186

参考文献 187

第4章 光学相干断层成像及其图像的后处理 195

4.1 光学相干断层成像 195

4.1.1 OCT的成像原理 196

4.1.2 OCT的成像技术 197

4.1.3 OCT的临床应用 198

4.1.4 OCT与超声的比较 199

4.1.5 OCT技术存在的不足 200

4.2 OCT图像的特点 201

4.2.1 OCT图像的特点 201

4.2.2 OCT图像中的伪影 202

4.3 OCT图像的分割 205

4.4 冠状动脉内OCT图像序列中运动伪影的抑制 206

4.4.1 抑制IC-OCT图像运动伪影的主要方法 206

4.4.2 基于平均帧间差异度的门控方法 207

4.4.3 基于运动分量补偿的直接抑制方法 212

4.5 超声与OCT图像的配准与融合 217

4.5.1 图像配准基础理论 218

4.5.2 图像融合基础理论 219

4.5.3 图像融合的主要方法 223

4.5.4 超声和OCT图像融合的研究现状 223

4.5.5 基于特征点的IVUS与IV-OCT图像配准 224

4.5.6 基于Bandelet变换的IVUS与IV-OCT图像融合 228

4.5.7 图像融合质量的评价 230

参考文献 232

第5章 基于多成像方法融合的虚拟内窥镜技术 236

5.1 虚拟现实技术简介 236

5.1.1 虚拟现实技术的原理 236

5.1.2 虚拟现实技术的特点和应用 238

5.2 虚拟现实造型语言简介 238

5.2.1 VRML基本概念 238

5.2.2 VRML的功能和执行模式 239

5.2.3 VRML编辑器和浏览器 240

5.3 虚拟内窥镜技术简介 241

5.3.1 基本原理 241

5.3.2 研究现状 242

5.3.3 主要特点 243

5.3.4 技术要点 244

5.4 冠状动脉虚拟内窥镜技术 245

5.5 基于CAG、IVUS和IV-OCT图像融合的冠状动脉虚拟内窥镜 248

5.5.1 虚拟场景下血管腔的表面拟合和显示 249

5.5.2 三维血管模型的交互式可视化 250

5.6 虚拟支架植入 254

5.6.1 建立虚拟支架库 256

5.6.2 查看及选择支架 259

5.6.3 模拟支架植入 259

5.6.4 血管支架与血管壁交互的有限元分析 260

参考文献 264

第6章 光声成像技术 268

6.1 光声成像及其在生物医学中的应用 268

6.1.1 光声效应 268

6.1.2 光声成像的原理 270

6.1.3 光声成像的优势 270

6.1.4 典型的光声成像系统 271

6.1.5 光声图像的重建 273

6.1.6 光声效应和光声成像在生物医学中的应用 273

6.2 光声成像 274

6.2.1 IVPA的成像原理 274

6.2.2 热IVPA成像（tIVPA） 275

6.2.3 光谱IVPA成像（sIVPA） 276

6.2.4 分子IVPA成像 277

6.2.5 冠状动脉支架的IVPA成像 278

6.2.6 IVPA成像导管 279

6.2.7 IVPA成像存在的问题与技术难点 280

6.3 光声图像的建模与仿真 281

6.3.1 建立横截面模型 281

6.3.2 仿真激光脉冲照射血管壁的过程 283

6.3.3 仿真多层血管壁组织产生的光声信号 284

6.3.4 重建横截面的IVPA图像 285

6.4 光声图像的重建 285

6.4.1 时间反演算法 286

6.4.2 滤波反投影算法 286

6.4.3 相控聚焦算法 287

6.4.4 基于傅里叶变换的重建算法 287

6.4.5 其他重建算法 287

6.4.6 IVPA图像重建存在的问题 289

参考文献 289