第1章 绪论 1
1.1 医学成像与医学图像处理的意义 1
1.1.1 医学影像对于现代医学的意义 1
1.1.2 算法与软件对于医学影像的意义 1
1.2 医学成像与医学图像处理的研究内容 2
1.2.1 医学影像成像技术 2
1.2.2 医学影像处理与分析技术 3
1.2.3 医学影像算法与应用平台 5
1.3 本书的涵盖内容及章节组织 6
思考与练习 7
参考文献 7
第2章 MITK与3DMed的总体框架 10
2.1 MITK总体介绍 10
2.1.1 传统平台VTK和ITK简介 10
2.1.2 MITK的设计目标 12
2.1.3 MITK的工程结构 13
2.1.4 MITK的计算模型 18
2.1.5 MITK的基础设施搭建 21
2.1.6 MITK对医学影像数据的封装 30
2.2 3DMed总体介绍 41
2.2.1 相关工作 41
2.2.2 3DMed的设计目标 42
2.2.3 3DMed的工程结构 43
2.2.4 3DMed的插件接口 47
2.2.5 3DMed的主框架 54
2.2.6 3DMed的支持模块：MITK相关的辅助工具集 58
思考与练习 60
参考文献 60
第3章 医学图像重建 62
3.1 三维医学图像重建概述 62
3.2 计算机断层扫描成像图像重建 62
3.2.1 CT基本原理和发展 62
3.2.2 二维重建 65
3.2.3 三维重建 67
3.3 自发荧光成像图像重建 72
3.3.1 BLT的基本原理及生物应用 72
3.3.2 BIT的重建算法 73
3.4 激发荧光成像图像重建 76
3.4.1 基本原理和发展 76
3.4.2 三维重建算法 77
3.5 光声层析成像图像重建 80
3.5.1 PAT基本原理、发展及应用 80
3.5.2 PAT的重建算法 82
3.6 正电子发射断层成像图像重建 84
3.6.1 PET基本原理、发展和应用 84
3.6.2 PET重建算法的发展 86
3.6.3 PET重建算法 87
3.7 基于MITK的多模态三维图像重建框架 90
3.7.1 重建框架设计 90
3.7.2 CT重建子框架 91
3.7.3 多模态重建框架使用实例 92
思考与练习 95
参考文献 95
第4章 医学图像分割 99
4.1 医学图像分割概述 99
4.2 医学图像分割方法分类 100
4.2.1 基于区域的分割方法 101
4.2.2 基于边缘的分割方法 106
4.2.3 基于区域和边缘混合的分割方法 112
4.3 医学图像分割方法评价 117
4.3.1 评价方法 118
4.3.2 Ground Truth数据集 122
4.4 MITK中的分割算法框架 125
4.4.1 MITK中的分割算法框架概述 126
4.4.2 阈值分割算法在MITK中的实现 127
4.4.3 区域生长算法在MITK中的实现 127
4.4.4 Live wire算法在MITK中的实现 132
4.4.5 Graph Cuts算法在MITK中的实现 139
4.5 小结 147
思考与练习 147
参考文献 148
第5章 医学图像配准 152
5.1 医学图像配准概述 152
5.2 医学图像配准算法构成与分类 154
5.2.1 基于灰度的图像配准 155
5.2.2 基于特征的图像配准 173
5.2.3 刚性与仿射配准 184
5.2.4 非刚性配准 187
5.3 MITK配准总体框架 190
5.3.1 框架设计 190
5.3.2 图像相似性测度 192
5.3.3 几何变换 196
5.3.4 图像插值 197
5.3.5 函数优化 200
5.4 基于点集的图像配准原理与实现 202
5.4.1 基于kd树的点集描述 202
5.4.2 迭代最近邻点配准算法 208
5.4.3 几何变换参数的最小二乘估计 211
5.5 基于特征区域的图像配准原理与实现 215
5.5.1 区域特征提取 215
5.5.2 区域特征匹配 217
5.5.3 MITK-REG-SFR配准子框架的设计 220
5.6 应用实例与分析 222
5.6.1 基于灰度的三维核磁图像刚性配准 222
5.6.2 基于标记点的弹性图像配准 224
5.6.3 基于B样条自由形变模型的非刚性图像配准 226
5.7 小结 228
思考与练习 229
参考文献 229
第6章 医学图像可视化 233
6.1 医学图像可视化概述 233
6.2 可视化场景与模型参数 233
6.2.1 相机参数 234
6.2.2 模型参数 236
6.2.3 光源参数 236
6.2.4 基本人机交互 237
6.3 三维表面提取与面绘制 240
6.3.1 三维表面提取 240
6.3.2 分割基础上的表面提取 242
6.3.3 表面绘制 243
6.4 体绘制 243
6.4.1 体绘制的主要模型 243
6.4.2 体绘制的基本算法 247
6.4.3 光线投射算法的优化 250
6.4.4 体绘制中的分类技术 252
6.5 MITK中的可视化框架 255
6.5.1 MITK中的可视化环境搭建 255
6.5.2 MITK中的面绘制框架 262
6.5.3 MITK中的第一套体绘制框架 264
6.5.4 MITK中的第二套体绘制框架 284
6.6 小结 327
思考与练习 327
参考文献 327
第7章 三维人机交互 330
7.1 背景介绍 330
7.2 以3D Widgets为核心的三维人机交互的框架设计 331
7.2.1 3D Widgets的设计准则 331
7.2.2 以3D Widgets为核心的三维交互框架总体结构 331
7.2.3 以3D Widgets为核心的三维交互框架设计 331
7.3 以3D Widgets为核心的三维人机交互的实现 333
7.3.1 Manipulator的实现 333
7.3.2 实现具体的WidgetModel 336
7.4 三维交互的应用实例 341
7.4.1 mitkLineWidgetModel3D的应用实例 341
7.4.2 mitkAngleWidgetModel3D的应用实例 342
7.4.3 mitkClippingPlaneWidget的应用实例 342
7.4.4 mitkReslicePlaneWidget的应用实例 343
7.5 小结 343
思考与练习 343
参考文献 343
第8章 数字医学影像存储与传输标准 345
8.1 DICOM标准简介 345
8.1.1 DICOM标准的产生和演化 345
8.1.2 DICOM标准的主要特点 347
8.1.3 DICOM标准的总体结构和主要内容 348
8.2 MITK中DICOM标准的实现 350
8.2.1 DICOM数据编码方式和文件结构 351
8.2.2 DICOM文件读写模块的实现 357
8.2.3 DICOM Utility在MITK中的封装 364
8.3 小结 367
思考与练习 368
参考文献 368
第9章 平台扩充和应用开发实例 369
9.1 算法平台功能扩充举例 369
9.1.1 预备知识 369
9.1.2 实例之一：扩充Reader功能 371
9.1.3 实例之二：扩充Filter功能 373
9.2 基于MITK的应用开发举例 380
9.2.1 MFC+MITK实现简单图像浏览 380
9.2.2 Qt+MITK实现简单图像浏览 400
9.2.3 Qt+MITK实现面绘制 411
9.2.4 Qt+MITK实现体绘制 413
9.3 3DMed的插件开发举例 418
9.3.1 基于MITK的简单插件 418
9.3.2 与主界面融合的插件 425
9.3.3 使用自定义数据类型 434
思考与练习 441
参考文献 441
附录A MITK网站介绍 442
展望和结语 445