随着计算机技术、微电子技术和图像处理技术的飞速发展,数字图像处理、分析与识别技术在生物医学工程和临床医学等应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就。
由于数字心血管图像的数据量巨大,且图像通常受噪声污染严重,对比度低,存在多种影响视觉效果的伪像。若由医生手动完成对图像的分析和解读(包括找出存在病变的图像、提取血管壁内外膜(包含斑块)的边缘、对血管腔、血管壁和斑块组织的形态进行定量测量以及分析斑块成分等),将是一项非常烦琐的工作,而且结果易受操作者的专业知识和临床经验影响。利用先进的计算机技术和图像处理技术,对心血管图像进行自动分析和处理,可获得精确、客观、可重复性高的分析结果。
本书主要介绍数字图像(包括X射线造影、超声、OCT、光声成像等)的成像原理和计算机后处理技术的基础理论和实用算法,以及近年来该领域的相关新研究成果。全书分为6章,每章都结合对临床图像的具体实例叙述其相关的理论和算法。
第1章介绍数字图像处理的概念与分类、发展概况、基本特点图像识别及医学图像处理的应用等。
第2章结合实例介绍X射线冠状动脉造影图像的成像及后处理,包括图像的滤波去噪、图像分割(分割血管区域和提取血管腔轮廓及骨架)、形态参数(腔径、长度和容积、曲率、挠率、分支夹角等)的定量测量、运动参数的定量估计、三维重建、佳造影视角的估算等。介绍上述内容的基本技术、研究现状和目前的发展趋势等。
第3章结合实例介绍超声图像的成像及后处理,主要包括图像的滤波去噪、图像分割(提取血管壁内外膜的轮廓和斑块边缘)、形态参数的定量测量、斑块的自动识别和分类、伪影的去除、脱机门控、三维重建、血流动力学参数的定量测量、血管组织定征显像、与其他图像的融合等。介绍上述内容的基本技术、研究现状和目前的发展趋势等。
第4章结合实例介绍光学相干断层扫描图像的成像及后处理,主要包括图像分割(提取血管壁轮廓和斑块边缘)、抑制运动伪影、回顾性脱机门控以及与超声图像的配准和融合等。介绍上述内容的基本技术、研究现状和目前的发展趋势等。
第5章介绍融合多种成像方法的冠状动脉虚拟内窥镜技术,包括该技术的原理、典型方法和应用实例等。
第6章介绍新兴的内光声成像技术的原理、研究现状、主要的图像重建算法以及目前存在的问题等。
本书各章之间具有一定的相关性和独立性,每一章既相关邻域的研究综述,又提供了具体算法的原理和对临床数据的实验结果。可帮助读者了解数字成像技术的基本原理、图像后处理的典型方法和发展趋势,了解国内外相关领域的研究现状和一些新研究成果与实用技术。
全书由孙正编写。徐智、黄家祥、胡春红和姜浩提供了第2章相关的图片资料。康元元、杨宇、郭晓帅、田美影、丁伟荣、韩少勤、刘存、刘冰茹、白桦、纪四稳、周雅、董艺、李梦婵、王立欣、胡宏伟、苑园和韩朵朵等硕士研究生完成了书中的图表制作、文字录入编排和实验程序的编写调试等工作。另外,本书的出版得到了国家自然科学基金资助项目(编号:61372042)和中央高校基本科研业务费专项资金(项目号:2014ZD31)的资助,在此一并表示衷心的感谢。
由于作者水平与能力有限,书中难免存在错误和不妥之处,敬请广大读者批评指正。
孙正(1977-),女,河北保定人,博士,硕士生导师,华北电力大学电气与电子工程学院电子与通信工程系教授。1999年毕业于天津大学精密仪器与光电子工程学院光学技术与光电仪器专业,获得工学学士学位。分别于2002年和2004年在天津大学光学工程专业获得工学硕士和博士学位。此后进入天津大学生物医学工程博士后流动站工作。2005年12月,完成博士后研究工作,并在天津大学精密仪器与光电子工程学院任教。2006年10月调入华北电力大学电气与电子工程学院电子与通信工程系任教至今。主要从事生物医学信号处理、医学图像处理、光纤光电仪器开发等方面的教学和科学研究工作。作为负责人承担3项国家自然科学基金项目,1项中国博士后基金资助项目,2项中央高校基本科研业务费专项资金资助重点项目。已在国内外重要学术刊物和国际会议上发表学术论文60余篇(首席作者),出版一本教材《数字图像处理与识别》,获得10项国家发明专利授权和3项软件著作权(首席发明人)。