【正文】 DICOM 數(shù)據(jù)元素結(jié)構(gòu) (1) 標(biāo)簽（ Tag） 標(biāo)簽是一個(gè) 4字節(jié)無(wú)符號(hào)整數(shù) 。為此， 美國(guó) 放射學(xué)會(huì)（ ACR）和全美電子廠商聯(lián)合會(huì)（ NEMA）認(rèn)識(shí)到急需建立一種標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范醫(yī)學(xué)影像及其相關(guān)信息的交換， DICOM（ Digitalimaging and Communications in Medicine）標(biāo)準(zhǔn)就是在這樣的背景下產(chǎn)生的。 BMP 文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，圖像的掃描方式是按從左到右、從下到上的順序。每個(gè)像素包含 RGB 三基色數(shù)據(jù)，每個(gè)基色用 1 個(gè)字節(jié)表示，則每個(gè)像素的數(shù)據(jù)為 3個(gè)字節(jié)?；叶葓D像只能表達(dá)圖像的亮度信息而沒(méi)有顏色信息。其格式與一般圖像有所不同，要利用 matalb 處理醫(yī)學(xué)圖像就需要先了解 di 格式的相關(guān)內(nèi)容； （ 2） 邊緣提?。哼吘壧崛∈潜疚难芯?jī)?nèi)容的關(guān)鍵，只有在完成邊緣提取的 基礎(chǔ)上才能繼續(xù)其它研究。 醫(yī)學(xué)圖像處理的特點(diǎn)之一是針對(duì)具體問(wèn)題提出某種特殊技術(shù)去解決 ， 不具普適性。 本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。在臨床應(yīng)用中常需要獲取 醫(yī)學(xué)圖像 的如區(qū)域質(zhì)心，圓弧的圓心及半徑及兩點(diǎn)間距離等量化信息，而目前很少有專門的應(yīng)用軟件來(lái)解決這類具體問(wèn)題。 關(guān)鍵詞 : di 骨科 圖像 邊緣檢測(cè) 質(zhì) 心提取 圓心提取 廈門大學(xué)通信工程系 20xx 級(jí)本科畢業(yè)論文 2 Processing of medical orthopaedic images based on matlab 【 Abstract】 DICOM standard is the international standard of medical imaging informatics areas. It is often needed to obtain quantified information in the clinical application of medical images, such as centroid of the region, center and radius of the arc and the distance between two points while there is little specialized application software to address these specific issues. This paper studied the method of obtaining related information by processing of medical orthopedics images based on matlab. First, we studied two mon methods of edge detection: classical edge detection operator method and methods based on mathematical morphology. On this basis, we put forward a method for the orthopedic medical image edge detection. Then we studied the measurement methods to quantify information of regional gravities, the center and radius of the arc and the distance between two points . Finally, we designed a information processing system for medical orthopedics images based on matlab platform. Key words: di Orthopaedic Image centroid extraction extraction of the centre of a circle 廈門大學(xué)通信工程系 20xx 級(jí)本科畢業(yè)論文 3 獨(dú) 創(chuàng) 聲 明 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )，是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議。 而實(shí)現(xiàn)醫(yī)學(xué)圖像的處理和分析是進(jìn)行放射醫(yī)療診斷的前提和基礎(chǔ) ，因此 具有相當(dāng)重要的意義和價(jià)值 。 本文所要研究的是對(duì)醫(yī)學(xué)骨科圖像的 處理 ，主要包括對(duì)醫(yī)學(xué)骨科圖像 的邊緣提取 ，區(qū)域質(zhì)心，圓心半徑以及兩點(diǎn)之間 距離 的測(cè)量 等 。其文件存儲(chǔ)的格式也非常多，因此在對(duì)圖像進(jìn)行處理之前，我們有必要對(duì)這些進(jìn)行一個(gè)基本的了解。 廈門大學(xué)通信工程系 20xx 級(jí)本科畢業(yè)論文 9 （ 3）彩色圖像 彩色圖像的數(shù)據(jù)不僅包含亮度信息，還包含顏色信息。 （ 1） BMP 格式 BMP 是一種與硬件設(shè)備無(wú)關(guān)的 圖像 文件格式 ，使用非常廣。 圖像中重復(fù)或不重要的資料會(huì)被丟失，因此容易造成 圖像數(shù)據(jù) 的損傷 。文件頭由 128 個(gè)預(yù)定義引導(dǎo)字節(jié)和 4字節(jié)前綴（“ DICOM”，用來(lái)判斷文件是否為 DICOM 文件）構(gòu)成。 VR一般為兩個(gè)字節(jié) ， 例如 ， 一個(gè)數(shù)據(jù)元素的 VR是 DA， 表示該數(shù)據(jù)元素中存儲(chǔ)的是日期型數(shù)據(jù) 。 目前 DICOM 圖像一般都是 16 位 ， 即其顯示范圍可以達(dá)到 65 536， 然而屏幕的顯示范圍只有 0～ 255， 故需要定義像素的 CT 值到屏幕對(duì)應(yīng)的灰度值的映射 。 imshow(a，[])。增強(qiáng)算法將鄰域中灰度有顯著變化的點(diǎn)突出顯示。 圖 邊緣檢測(cè)的流程 經(jīng)典邊緣算子簡(jiǎn)介 特征提取作為圖像邊緣檢測(cè)的一個(gè)重要內(nèi)容，發(fā)展了眾多的方法。 Sobel 使用的 窗口算子如 圖 所示 (一個(gè)水平方面 ， 一個(gè)垂直方面 )。一般來(lái)說(shuō)，距離越大，產(chǎn)生的影響越小 。高斯 拉普拉斯算子通常具有如下形式： 廈門大學(xué)通信工程系 20xx 級(jí)本科畢業(yè)論文 17 2224 2 21( ) ( ) (1 ) e xp ( )22rrGr ? ? ? ?? ? ? ? ? (3 6)? 式中，σ是方差， r 是離原點(diǎn)的徑向距離，即 ， 為圖像的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)。 Canny 方法也使用拉普拉斯算子，該方法與其它邊緣檢測(cè)方法的不同之處在于，它使用2種不同的閾值分別檢測(cè)強(qiáng)邊緣和弱邊緣，并且僅當(dāng)弱邊緣與強(qiáng)邊緣相連時(shí)才將弱邊緣包含在輸出圖像中，因此這種方法容易檢查出真正的弱邊緣 [2]。形態(tài)學(xué)圖像處理的應(yīng)用可以簡(jiǎn)化圖像數(shù)據(jù)，保 持它們基本的形狀特性，并除去不相干的結(jié)構(gòu)形態(tài)學(xué)。所有滿足上述條件的 a 點(diǎn)組成的集合稱做 X被 B膨脹的結(jié)果。 開(kāi)運(yùn)算的描述 見(jiàn)圖 。一般來(lái)說(shuō)，閉運(yùn)算能夠填平 小孔 ，彌合小裂縫，而總的位置和形狀不變， 這就是閉運(yùn)算的作用。所謂骨架，可以理解為圖象的中軸，例如一個(gè)長(zhǎng)方形的骨架是它的長(zhǎng)方向上的中軸線；正方形的骨架是它的中心點(diǎn)；圓的骨架是它的圓心，直線的骨架是它自身，孤立點(diǎn)的骨架也是自身 [2]。 基于以上結(jié)果 可以考慮對(duì)圖像進(jìn)行 邊緣提取操作前先對(duì)目標(biāo)圖像進(jìn)行歸一化的預(yù) 處理 。本文針對(duì)臨床醫(yī)學(xué)對(duì)骨科圖像處理的具體要求，設(shè)計(jì)了一個(gè)對(duì) 醫(yī)學(xué)骨科圖像 進(jìn)行 信息處理 的骨科圖像信息處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)區(qū)域質(zhì)心，圓弧的圓心和半徑以及兩點(diǎn)之間的距離等信息的測(cè)量。 廈門大學(xué)通信工程系 20xx 級(jí)本科畢業(yè)論文 28 圖 骨科圖像信息處理系統(tǒng)介面 圖 圖片導(dǎo)入模塊 圖 邊緣提取模塊 （ 3） 特征點(diǎn)的 測(cè)量和 顯示模塊 （如圖 ） 廈門大學(xué)通信工程系 20xx 級(jí)本科畢業(yè)論文 29 圖 特征點(diǎn)測(cè)量模塊 圖 運(yùn)行結(jié)果顯示 該模塊由四個(gè)功能按鈕和一個(gè)信息顯示框組成，當(dāng)點(diǎn)擊“質(zhì)心提取 ” 按鈕時(shí)，區(qū)域的質(zhì)心顯示在圖上，如圖 （ b）所示，同時(shí)質(zhì)心的坐標(biāo)信息顯示在信息框上，如圖 所示。最小二乘法是利用 法是用最簡(jiǎn)的方法求得一些絕對(duì)不可知的真值，而令誤差平方之和為最小 [7]。 本文的特色和優(yōu)點(diǎn) 本文研究的內(nèi)容有以下幾個(gè)特色和優(yōu)點(diǎn)： ◆針對(duì)骨科圖像的 具體 特點(diǎn) ， 結(jié)合圖像預(yù)處理 ， 經(jīng)典邊緣算子 ，數(shù)學(xué) 形態(tài)學(xué) 等方法較好的 提取了目標(biāo)圖像的 邊緣； ◆充分利用 MATLAB 強(qiáng)大的數(shù)學(xué)計(jì)算功能 ， 在提取出邊緣的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了對(duì) 圖像相關(guān)信息的 定量測(cè)量 ； ◆利用 GUIDE 設(shè)計(jì)出一個(gè)處理以上信息的 信息處理系統(tǒng)， 使研究的成果能夠更好的展現(xiàn)以及應(yīng)用于實(shí)踐 。 ◆設(shè)計(jì)出功能更強(qiáng)大 ， 測(cè)量 信息更多更精確， 更具實(shí)踐性和操作性的系統(tǒng) 。, gui_Singleton, ... 39。, [])。 function varargout = bishe_OutputF(hObject, eventdata, handles) varargout{1} = 。 [pathstr, name, ext, versn] = fileparts(fname)。請(qǐng)輸入 DICOM 或 JPEG 圖片文件 39。 =(rect(2):rect(2)+rect(4),rect(1):rect(1)+rect(3))。 M0=。 X0=I1。 。 g=zeros(row,col)。 [row,col]=size(I1)。 imshow(,[])。Warning!39。.dcm39。*.dcm。amp。, bishe_OpeningF, ... 39。在此對(duì)趙老師致以誠(chéng)摯的感謝！同時(shí)我還要感謝 108 實(shí)驗(yàn)室的學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐以及我身邊的朋友們，感謝他們?cè)谕瓿僧厴I(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中曾給予的幫助和支持。 為了使所用的算法具有一定的普遍適應(yīng)性 ， 將多種方法結(jié)合起 ， 最后通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)將圖像歸一化 ， 經(jīng)典算子和形態(tài)學(xué) 廈門大學(xué)通信工程系 20xx 級(jí)本科畢業(yè)論文 33 方法結(jié)合起來(lái) ， 效果不錯(cuò) 。對(duì) 求偏導(dǎo) 得并令其為 0 得： 222222( , , ) 2 ( ) 0( , , ) 2 ( ) 0( , , ) 2 ( ) 0i i i i ii i i i ii i i iQ a b c X Y a X b Y c XaQ a b c X Y a X b Y c YbQ a b c X Y a X b Y cc?? ? ? ? ? ? ?? ???? ? ? ? ? ? ?? ???? ? ? ? ? ? ?? ????? (49)? 解此方程組可得 的極值，由于平方差大于 0，因此存在極小值，無(wú)極大值，比較所有的極值點(diǎn)即可得到極小值。當(dāng)點(diǎn)擊“兩點(diǎn)距離”按鈕時(shí)，鼠標(biāo)變成十字，在圖上單擊一個(gè)點(diǎn)確定起點(diǎn)，雙擊另外一點(diǎn)確定終點(diǎn)，此時(shí)兩點(diǎn)的相關(guān)信息顯示在信息框中，如圖 所示。 邊緣提取 信息點(diǎn)測(cè)量 信息處理系統(tǒng) 圖片顯示 廈門大學(xué)通信工程系 20xx 級(jí)本科畢業(yè)論文 27 圖 骨科圖像信息處理系統(tǒng) 的功能模塊示意圖 其中信息測(cè)量點(diǎn)包含了 區(qū)域重心，圓弧的圓心半徑以及兩點(diǎn)之間的距離等信息 的測(cè)量。由于 不同的醫(yī)學(xué)成像 因素 造成相同性質(zhì)的 組織 在 圖像 灰度 信息 上的不一致， 灰度歸一化就是在 保留 具有診斷價(jià)值的灰度差異的同時(shí) ， 減小甚至消除圖像中灰度不一致而進(jìn)行的圖像 轉(zhuǎn)換 方法 ， 以便計(jì)算機(jī) 自動(dòng)分析 處理 [6]。 廈門大學(xué)通信工程系 20xx 級(jí)本科畢業(yè)論文 23 (a)原圖像