医学图像处理的难点与问题(同名198)课件.ppt

1、l遥感图像处理遥感图像处理 应用面窄应用面窄l医学图像处理医学图像处理 应用面宽应用面宽l高度复杂的成像机制高度复杂的成像机制l综合深厚的数学基础综合深厚的数学基础l精确实用的高新技术精确实用的高新技术l重大需求的应用前景重大需求的应用前景l生理评判的模糊性生理评判的模糊性l信息生成的随机性信息生成的随机性l物理求解的病态性物理求解的病态性l面对应用的实时性面对应用的实时性关于成像重建算法现研究热点集中在关于成像重建算法现研究热点集中在MR与与PET成像，而成像，而CT或螺旋或螺旋CT等的等的成像研究，大多是针对具体问题（如成像研究，大多是针对具体问题（如乳房、心脏）提出某种特殊技术去解乳房、

2、心脏）提出某种特殊技术去解决，不具普适性。决，不具普适性。主要问题主要问题采样密集度的改变常导致图像退化。采样密集度的改变常导致图像退化。相应对策相应对策K-K-空间中的任意重采样技术。空间中的任意重采样技术。工作基础工作基础因缺乏成像前数据，我们未开展此类研究。因缺乏成像前数据，我们未开展此类研究。MRMR图像图像存在问题存在问题图像分辨率低，噪声大，缺少结构信息，图像分辨率低，噪声大，缺少结构信息，无法定位病灶。无法定位病灶。相应对策相应对策 a.a.前处理：基于小波包门限估计的正则前处理：基于小波包门限估计的正则化抑噪技术。化抑噪技术。b.b.后处理：提出各种优化方法，如正则后处理：提出

3、各种优化方法，如正则化方法、最大似然法等滤噪。化方法、最大似然法等滤噪。PETPET图像图像已有工作已有工作 a.a.前处理：由于缺乏成像前数据，我们未从前处理：由于缺乏成像前数据，我们未从事其研究事其研究 b.b.后处理：我们提出了正则化参数自适应修后处理：我们提出了正则化参数自适应修改模型与改模型与 迭代快速算法（迭代快速算法（ARCTLSARCTLS），并），并从理论上首次证明了迭代解的存在性与稳从理论上首次证明了迭代解的存在性与稳定性，重建质量与速度均比国外最近同类定性，重建质量与速度均比国外最近同类算法（算法（RCTLSRCTLS）提高）提高3 3倍以上。倍以上。自适应图像重建自适应

4、图像重建(a)退化图像退化图像(b)正则化总体最小二乘法重建图像正则化总体最小二乘法重建图像(c)局部线化局部线化D.F.P方法重建图像方法重建图像(d)自适应正则化总体最小二乘法重建图像自适应正则化总体最小二乘法重建图像 注：实验在注：实验在P-II/166 上实现上实现主要问题主要问题 现有各种前处理技术（快速扫描、门控扫描、现有各种前处理技术（快速扫描、门控扫描、欠扫描、过扫描或可矫正重建模式）的校正欠扫描、过扫描或可矫正重建模式）的校正效果不理想效果不理想相应对策相应对策必须提出新的方法，能具普适性，又有优越必须提出新的方法，能具普适性，又有优越的校正的校正效果效果。工作基础工作基础(

5、1)(1)前处理：我们最新提出的前处理：我们最新提出的(2)(2)后处理：目前我们正想从统计学入手来展后处理：目前我们正想从统计学入手来展开此类研究。开此类研究。a.模板模板原始图像原始图像 b.平移伪影图像平移伪影图像 c.能量聚焦法修正能量聚焦法修正结果结果 d.逆向迭代修正结果逆向迭代修正结果a、e为原始图像；为原始图像；b、f为模拟伪影图像；为模拟伪影图像；c、g为能量聚焦法修正的结果；为能量聚焦法修正的结果；d、h为自动逆向迭代法修正的结果为自动逆向迭代法修正的结果模板模板图像图像头颅头颅图像图像腹部腹部图像图像信噪比信噪比（dB）EF2.0361.9982.141IIC15.716

6、8.6519.121时间时间（min）EF12.3013.6515.71IIC5.256.868.43注：实验在注：实验在P-III/1G 上实现上实现主要问题主要问题当前国际主流算法的误配率较大，难以实当前国际主流算法的误配率较大，难以实用。用。相应对策相应对策提出模糊或广义模糊相似准则来提高配准提出模糊或广义模糊相似准则来提高配准精度。精度。工作基础工作基础(1)(1)模糊弹性配准相似性测度方法正在研模糊弹性配准相似性测度方法正在研究中究中 (2)(2)我们提出的我们提出的。方法方法CT-MRPET-MRMI20%44%FS5%22%主要问题主要问题分割精度不高，灰度归类算法没有考虑空间分

7、割精度不高，灰度归类算法没有考虑空间特性。特性。相应对策相应对策要提出模糊随机分割模型，以提高分割的效要提出模糊随机分割模型，以提高分割的效果。果。工作基础工作基础实验数据采用哈佛大学附属医院提供在实验数据采用哈佛大学附属医院提供在Internet 网上的网上的20幅正常脑部幅正常脑部MR图像，分割图像，分割结果与其提供的手动分割结果（即金标准）结果与其提供的手动分割结果（即金标准）进行对比。进行对比。(a)原始图像原始图像,(b)ML 分割结果分割结果,(c)CGS 分割结果分割结果,(d)FGS分割结果分割结果 （a）（b）（c）（d）脑部冠状面磁共振图像 (a)为白质的重叠率为白质的重叠

8、率 (b)为灰质的重叠率为灰质的重叠率主要问题主要问题轮廓跟踪精度低，误差大。轮廓跟踪精度低，误差大。相应对策相应对策要提出新跟踪算法，解决精度与速度问题。要提出新跟踪算法，解决精度与速度问题。工作基础工作基础最新提出的广义模糊粒子滤波（最新提出的广义模糊粒子滤波（GFPF）算）算法，跟踪效果明显优于当前国际上最好的法，跟踪效果明显优于当前国际上最好的Unscented PF（UPF），跟踪精度提高约一），跟踪精度提高约一倍多。倍多。试验数据由美国试验数据由美国NIH心肺血液研究所提供，心肺血液研究所提供，对心脏图像的处理结果与其公布的手工勾画对心脏图像的处理结果与其公布的手工勾画左心房内壁（

9、即金标准）轮廓进行比较。左心房内壁（即金标准）轮廓进行比较。心脏序列图像的左心房边缘（心脏序列图像的左心房边缘（NIHNIH金标准）金标准）上行上行:GFPF的跟踪结果的跟踪结果;下行下行:UPF的跟踪结果的跟踪结果均方误差均方误差GFPF0.29740.29740.30790.30790.34230.34230.31140.3114UPF0.54010.54010.66440.66440.77080.77080.68320.6832主要问题主要问题医学序列图像的帧内冗余与帧间冗余度很大，失去医学序列图像的帧内冗余与帧间冗余度很大，失去一些无关细节不影响诊断，但迄今医学图像的有损一些无关细节不

10、影响诊断，但迄今医学图像的有损压缩没有一个公认的标准。压缩没有一个公认的标准。相应对策相应对策要提出新的有损标准及算法，实现高压缩比下的高要提出新的有损标准及算法，实现高压缩比下的高信噪比优质解码图像。信噪比优质解码图像。工作基础工作基础(a)OFC (b)LBGCT_head 码本大小为码本大小为980 (c)OFC (d)LBGMR_head 码本大小为码本大小为970（在有损压缩比相同条件下）（在有损压缩比相同条件下）1st frame 11th frame 提出了广义模糊边缘检测算子，是唯一满提出了广义模糊边缘检测算子，是唯一满足国际边缘检测三准则的快速算法足国际边缘检测三准则的快速算

11、法广义模糊边沿检测对比图广义模糊边沿检测对比图（采用国际标准图像测试）（采用国际标准图像测试）原图象原图象(带加性噪声带加性噪声)GFO算法边缘检测结果算法边缘检测结果Roberts算法边缘检测结果算法边缘检测结果LOG算法边缘检测结果算法边缘检测结果主要问题主要问题医学医学MR图像由于图像采集过程中射频磁场的非均图像由于图像采集过程中射频磁场的非均匀性，造成图像中灰度的非均匀分布，表现为图像匀性，造成图像中灰度的非均匀分布，表现为图像中局部过亮与过暗，掩盖了有效的诊断信息。中局部过亮与过暗，掩盖了有效的诊断信息。相应对策相应对策要提出非均匀性校正后处理方法。要提出非均匀性校正后处理方法。工作

12、基础工作基础主要问题主要问题仅利用仅利用2D2D信息不能导出信息不能导出3D3D血管空间结构。血管空间结构。相应对策相应对策国际上缺乏此类研究，我们提出从人体血管国际上缺乏此类研究，我们提出从人体血管标本标本 模型出发，建立模型出发，建立3D3D血管网络数字化模型作为血管网络数字化模型作为知识工程；然后以患者知识工程；然后以患者2D2D（两个以上不同（两个以上不同方位）方位）DSADSA图像为引导，采用智能分析与优图像为引导，采用智能分析与优化路径搜寻策略来重建患者真化路径搜寻策略来重建患者真3D3D环境环境。工作基础工作基础 由于工程较大，我们现正开始研究由于工程较大，我们现正开始研究精品课件精品课件！精品课件精品课件！