医学图像处理的难点与问题

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,遥感图像处理 应用面窄,医学图像处理 应用面宽,一、视觉信息处理的支撑性,高度简单的成像机制,综合深厚的数学根底,准确有用的高新技术,重大需求的应用前景,二、医学图像处理的前瞻性,生理评判的模糊性,信息生成的随机性,物理求解的病态性,面对应用的实时性,三、医学图像处理的特殊性,四、医学图像处理的主要问题,与我们的工作,关于成像重建算法现争论热点集中在MR与PET成像，而CT或螺旋CT等的成像争论，大多是针对具体问题如乳房、心脏提出某种特殊技术去解决，不具普适性。,1,、优质重建,主要问题,采样密集度的转变常导致图像退化。,相应对策,K-空间中的任意重采样技术。,工作根底,因缺乏成像前数据，我们未开展此类争论。,MR,图像,存在问题,图像区分率低，噪声大，缺少构造信息，无法定位病灶。,相应对策,a.前处理：基于小波包门限估量的正则化抑噪技术。,b.后处理：提出各种优化方法，如正则化方法、最大似然法等滤噪。,PET,图像,已有工作,a.前处理：由于缺乏成像前数据，我们未从事其争论,b.后处理：我们提出了正则化参数自适应修改模型与 迭代快速算法ARCTLS，并从理论上首次证明白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算法RCTLS提高3倍以上。,自适应图像重建,(a),退化图像,(,b),正则化总体最小二乘法重建图像,(c),局部线化方法重建图像,(d),自适应正则化总体最小二乘法重建图像,信噪比与计算耗时的比较,注：试验在P-II/166 上实现,2,、伪影校正,MR,成像中，运动伪影几乎无所不在，损害了图像质量。,主要问题,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效果不抱负,相应对策,必需提出新的方法，能具普适性，又有优越的校正效果。,工作根底,(1)前处理：我们最新提出的逆向迭代修正算法(IIC)对MR图像中的仿真平移运动伪影处理,比美国最近算法(EF)的信噪比提高约个dB,计算速度提高一倍以上,且稳健性好,(2)后处理：目前我们正想从统计学入手来开放此类争论。,a.,模板,原始图像,b.,平移伪影图像,c.,能量聚焦法修正,结果,d.,逆向迭代修正结果,MR平移运动伪影消退,a,、,e,为原始图像；,b,、,f,为模拟伪影图像；,c,、,g,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,EF和IIC在信噪比和运行时间上的比照,注：试验在P-III/1G 上实现,3,、图像配准,多模态医学图像信息融合是当前争论热点，而前提是配准技术。,主要问题,当前国际主流算法的误配率较大，难以有用。,相应对策,提出模糊或广义模糊相像准则来提高配准精度。,工作根底,(1)模糊弹性配准相像性测度方法正在争论中,(2)我们提出的医学图像刚性配准的模糊相像性测度函数FS，稳健性与计算精度明显优于当前同类争论MI，配准精度提高2倍。,试验承受美国Vanderbilt大学Retrospective Registration Evaluation ProjectRREP工程组供给的国际通用刚性配准图像数据，评估方式承受配准获得的结果与工程组已有的金标准进展比较。,基于模糊边缘场的CT与MR刚性配准,FS与MI配准方法的误配率比较,4,、目标分割,医学图像目标分割也是当前国际争论热点，是准确量化诊断的重要依据。,主要问题,分割精度不高，灰度归类算法没有考虑空间特性。,相应对策,要提出模糊随机分割模型，以提高分割的效果。,工作根底,我们提出的广义模糊Gibbs分割算法FGS可自动猎取最优分割效果，且算法稳健性优于国外同类算法ML与CGS。,试验数据承受哈佛大学附属医院供给在Internet 网上的20幅正常脑部MR图像，分割结果与其供给的手动分割结果即金标准进展比照。,(a),原始图像,(b)ML,分割结果,(c)CGS,分割结果,(d)FGS,分割结果,a b,c d,脑部冠状面磁共振图像,脑部MR图像的分割算法比较,(a),为白质的重叠率,(b),为灰质的重叠率,5、运动估量,心脏序列图像分析中，左心室内壁的廓线运动跟踪是心功能量化评价的重要依据。,主要问题,轮廓跟踪精度低，误差大。,相应对策,要提出新跟踪算法，解决精度与速度问题。,工作根底,最新提出的广义模糊粒子滤波GFPF算法，跟踪效果明显优于当前国际上最好的Unscented PFUPF，跟踪精度提高约一倍多。,试验数据由美国NIH心肺血液争论所供给，对心脏图像的处理结果与其公布的手工勾画左心房内壁即金标准轮廓进展比较。,心脏序列图像的左心房边缘NIH金标准,上行,:GFPF,的跟踪结果,;,下行,:UPF,的跟踪结果,跟踪结果误差比照,主要问题,医学序列图像的帧内冗余与帧间冗余度很大，失去一些无关细节不影响诊断，但迄今医学图像的有损压缩没有一个公认的标准。,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信噪比优质解码图像。,6,、图像压缩,工作根底,提出了模糊聚类的软分类问题的最优分类测度与算法OFC，自动实现优化分类，且运算速度比国际通用算法LBG提高56倍。,(a)OFC,(b)LBG,CT_head,码本大小为,980,(c)OFC,(d)LBG,MR_head,码本大小为,970,基于最优模糊矢量量化的图像压缩,试验结果与分析,在有损压缩比一样条件下,基于模糊聚类优化的序列图像分形压缩,测试图像为标准QCIF格式的运动图像序列，包括由150帧图像(176144)组成的标准序列和22帧医学图像序列128128。只对亮度信号进展编码，色度信号的压缩原理完全一样。,表 基于OFC算法不同运动图像序列试验结果比较,两种算法下重建运动图像序列Foreman的每帧PSNR比较,1st frame,11th frame,7,、边缘检测,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,广义模糊边沿检测比照图,承受国际标准图像测试,原图象,(,带加性噪声,),GFO,算法边缘检测结果,Roberts,算法边缘检测结果,LOG,算法边缘检测结果,主要问题,医学MR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，表现为图像中局部过亮与过暗，掩盖了有效的诊断信息。,相应对策,要提出非均匀性校正后处理方法。,8、MR非均匀性校正,工作根底,提出了基于Gibbs随机场理论与EM算法的MR图像非均匀性校正算法。,MR非均匀性的矫正,9,、,血管,重建,由于DSA只能供给2D数据，故无法对病灶与介入路径进展空间定位，为患者带来很大苦痛。,主要问题,仅利用2D信息不能导出3D血管空间构造。,相应对策,国际上缺乏此类争论，我们提出从人体血管标本,模型动身，建立3D血管网络数字化模型作为学问工程；然后以患者2D两个以上不同方位DSA图像为引导，承受智能分析与优化路径搜寻策略来重建患者真3D环境。,工作根底,由于工程较大，我们现正开头争论,精品课件,！,精品课件,！,谢 谢,