三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 摘要 關(guān)鍵詞： 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) F T ey 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 目 錄 第一章 緒論 學(xué)圖像配準(zhǔn)的研究意 義 學(xué)圖像配準(zhǔn)的發(fā)展現(xiàn)狀 維 像和超聲圖像 超聲 其他醫(yī)學(xué)圖像 章小結(jié) 二章 醫(yī)療輔助系統(tǒng)環(huán)境配置和簡(jiǎn)要說明 境配置說明 統(tǒng)環(huán)境的配置 選擇說明 編譯和安裝 編譯和安裝 編譯和安裝 設(shè)置 療輔助系統(tǒng) 架構(gòu)簡(jiǎn)介 章小結(jié) 三章 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn) 言 學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)概述 圖像配準(zhǔn)的原理 圖像配準(zhǔn)的分類 圖像配準(zhǔn)的流程 圖像配準(zhǔn)的空間變換 圖像配準(zhǔn)的相似性測(cè)度函數(shù) 圖像配準(zhǔn)的優(yōu)化策略 圖像配準(zhǔn)的插值方法 圖像配準(zhǔn)的主流算法 章小結(jié) 四章 相似性測(cè)度 言 種相似性測(cè)度的介紹 于法向量的相似性測(cè)度 法向量的理論基礎(chǔ) 基于法向量相似性測(cè)度的計(jì)算 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 于法向量相似性測(cè)度的特點(diǎn) 于互信息的相似性測(cè)度 關(guān)于信息論 互信息的理論基礎(chǔ) 基于互信息相似性測(cè)度的計(jì)算 于法向量和基于互信息的相似性測(cè)度的對(duì)比 章小結(jié) 五章 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 像的前期處理 于法向量的配準(zhǔn)算法 于互信息的配準(zhǔn)算法 值方法 章小結(jié) 六 章 實(shí)驗(yàn)及 結(jié)論 考文獻(xiàn) 辭 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 1 頁(yè) 共 7 頁(yè) 第一章 緒論 隨著生物醫(yī)學(xué)工程和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像學(xué)為臨床診斷提供了多 種模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像。在當(dāng)今的臨床領(lǐng)域中，這些醫(yī)學(xué)圖像正扮演著越來越重要的角色。不僅應(yīng)用于醫(yī)療診斷，還可用于手術(shù)計(jì)劃的制定、放射治療計(jì)劃的制定、病理變化的跟蹤和治療效果的評(píng)價(jià)等各個(gè)方面。 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)就是通過尋找一種（或一系列）空間變換，使兩幅圖像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)到達(dá)空間位置和解剖結(jié)構(gòu)上的完全一致。配準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)使兩幅圖向上的所有解剖點(diǎn)，或至少是所有具有診斷意義的點(diǎn)都達(dá)到匹配 1。 學(xué)圖像配準(zhǔn)的研究意義 常見的醫(yī)學(xué)圖像諸有 X 線斷層影像）、 聲成像）、 共振成像）、 能性核磁共振成像） 、 光子發(fā)射體層攝影術(shù)）、 電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層顯像）、 字減影血管造影）、腦磁圖等。不同的醫(yī)學(xué)影像可以提供人體相關(guān)臟器和組織的不同信息。如 有較高的空間分辨率，有利于定位病灶 ;眼于詳盡的觀察與分析 ,捕捉各種特征，實(shí)時(shí)性強(qiáng)。 軟組織成像清晰，有利于確定病灶的范圍；而 卻提供了臟器的功能和代謝信息。 各種醫(yī)學(xué)圖像成像技術(shù)的出現(xiàn)使臨床診斷學(xué)發(fā)生了的革命性的變化。準(zhǔn)確化、精密化、動(dòng)態(tài)化、微量化、自動(dòng)化、無創(chuàng)化己成為現(xiàn)代臨床診斷的特點(diǎn)。臨床 醫(yī)生們迫切希望對(duì)不同圖像信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)募?，綜合利用各種成像技術(shù)的特點(diǎn)，然而不同模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像成像原理不同，分辨率不同，成像參數(shù)等不同，在圖像融合前必須進(jìn)行圖像配準(zhǔn)。 在醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)飛速發(fā)展的同時(shí)，我們不應(yīng)忽視醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的最終目的是幫助醫(yī)生提高診斷、監(jiān)護(hù)和治療水平，因此它的發(fā)展方向應(yīng)該是向著快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定、無創(chuàng)、簡(jiǎn)單易用的方向發(fā)展：快速是為了使其有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值；準(zhǔn)確是配準(zhǔn)的基本要求；穩(wěn)定則可以使配準(zhǔn)方法有較廣泛的實(shí)用性；無創(chuàng)使得其對(duì)病人友好，減輕病人的痛苦；簡(jiǎn)單易用則方便了醫(yī)生的操作與診斷。 由于 其重要的臨床應(yīng)用價(jià)值，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)今年來已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)圖像研究領(lǐng)域的熱門專題之一。 學(xué)圖像配準(zhǔn)的發(fā)展現(xiàn)狀 關(guān)于醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)的研究和實(shí)驗(yàn)早已在上世紀(jì)九十年代中期就有大量的文獻(xiàn)報(bào)道，如在 1993 年 A 在綜述中總共引用了 125 篇相關(guān)文獻(xiàn) 2。盡管醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展迅速但是隨著醫(yī)學(xué)成像設(shè)備的日益改進(jìn)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及人們對(duì)健康、醫(yī)療的日益重視，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展仍有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走。到目前為止已經(jīng)有很多配準(zhǔn)方法提出，但是適用于臨床領(lǐng)域中的報(bào)道并不多，大部分只是對(duì)少數(shù) 的幾個(gè)或幾十個(gè)病例的研究結(jié)果。目前的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)方法發(fā)展中中存在以下幾個(gè)主要問題： (1） 由于配準(zhǔn)采用的多幅圖像基本上都是在不同條件、不同時(shí)間所獲得的所以沒有絕對(duì)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 3，這使得配準(zhǔn)方法之間的優(yōu)劣評(píng)價(jià)有一定的困難。一般采用標(biāo)記點(diǎn)的配準(zhǔn)結(jié)果作為“金標(biāo)準(zhǔn)”，但這種評(píng)價(jià)使用操作煩瑣且本身就存在變形等因素引起的誤差。M 等就基于點(diǎn)的方法推導(dǎo)出了目標(biāo)配準(zhǔn)誤差和標(biāo)記點(diǎn)配準(zhǔn)誤差的關(guān)系 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 2 頁(yè) 共 7 頁(yè) 式，而 D 則擴(kuò)展了評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的含義，認(rèn)為配準(zhǔn)方法的好壞不僅包括準(zhǔn)確性還包括穩(wěn)健性、易用性及計(jì)算 機(jī)要求，因此尋求統(tǒng)一的配準(zhǔn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)也是一個(gè)需要解決的問題。 (2） 到目前為止的大部分配準(zhǔn)方法只是對(duì)剛體的配準(zhǔn)，涉及到軟組織變形或位移的圖像配準(zhǔn)方法很少。事實(shí)上即使像腦部這樣比較固定的部位，軟組織的變形或位移也是存在的，這必然會(huì)影響配準(zhǔn)的精度。關(guān)于非剛體的配準(zhǔn)報(bào)道只是處于實(shí)驗(yàn)研究狀態(tài)，采用何種形變模型等問題還需要進(jìn)行大量的深入研究工作。 (3） 目前大部分方法主要集中在 及到 聲 )與其它模態(tài)的配準(zhǔn)工作比較少，而超聲圖像卻是最常見、使用得最多的一種模態(tài)的圖 像，同時(shí)它還具有物美價(jià)廉和實(shí)時(shí)靈活的特性。因此，進(jìn)行超聲與其它模態(tài)圖像之間的配準(zhǔn)具有非常重要的實(shí)際意義，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)真正意義上的手術(shù)導(dǎo)航有決定性的作用。 維 像和超聲圖像 T 是電子計(jì)算機(jī) 根據(jù)人體不同組織對(duì) 用靈敏度極高的儀器對(duì)人體進(jìn)行測(cè)量，然后將測(cè)量所獲取的數(shù)據(jù)輸入電子計(jì)算機(jī)，電子計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，就可攝下人體被檢查部位的斷面或立體的圖像， 發(fā)現(xiàn)體內(nèi)任何部位的細(xì)小病變。 映器官和組織對(duì) 此，與 影表示低吸收區(qū)，即低密度區(qū)，如含氣體多的肺部；白影表示高吸收區(qū)，即高密度區(qū)，如骨骼。但是 線圖像相比， 有高的密度分辨力（ 因此，人體軟組織的密度差別雖小，吸收系數(shù)雖多接近于水，也能形成對(duì)比而成像。這是 以， 腦、脊髓、縱隔、肺、肝、膽、胰以及盆部器官等，并在良好 的解剖圖像背景上顯示出病變的影像。 用的是橫斷面。為了顯示整個(gè)器官，需要多個(gè)連續(xù)的層面圖像。通過 可重建冠狀面和矢狀面的層面圖像，可以多角度查看器官和病變的關(guān)系。 聲 超聲成像是利用超聲波的聲成像。目前的醫(yī)用超聲診斷儀都是利用超聲波照射人體，通過接收和處理裁有人體組織或結(jié)構(gòu)性質(zhì)特征信息的回波，獲得人體組織性質(zhì)與結(jié)構(gòu)的可見圖像的方法和技術(shù)。它有自己獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，是其他成像所不能代替的。 三維超聲成像分為靜態(tài)三維成像和動(dòng)態(tài)三維成像，動(dòng)態(tài)三維成像由于 把時(shí)間的因素加進(jìn)去，用整體顯像法重建感興趣區(qū)域準(zhǔn)確實(shí)時(shí)活動(dòng)的三維圖像（又稱四維）。動(dòng)態(tài)三維超聲成像原理與靜態(tài)基本相同 ： (1）表面成像 提取組織結(jié)構(gòu)的表面灰階信息，然后采取表面擬合的方式進(jìn)行圖像重組。 (2）透明成像 采用透明算法實(shí)現(xiàn)三維重建，淡化組織結(jié)構(gòu)的灰階信息，使之呈透明顯示，從而顯示實(shí) 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 3 頁(yè) 共 7 頁(yè) 質(zhì)性臟器內(nèi)部結(jié)構(gòu)的空間位置關(guān)系。 自超聲技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷 60多年來，隨著臨床需求和現(xiàn)代電子技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使超聲影像技術(shù)，從應(yīng)用初期的一維 型超聲成像發(fā)展到了實(shí)時(shí)灰階二維 目前的全數(shù)字 能實(shí)時(shí)回放的三維超聲影像系統(tǒng)。超聲影像具有無創(chuàng)性，高靈敏度，應(yīng)用面廣，低成本和操作方便等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展速度和普及程度近年已成為醫(yī)學(xué)影像之首。可以預(yù)計(jì)實(shí)時(shí)三維（四維）超聲成像必將成為二十一世紀(jì)醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)臨床應(yīng)用中一項(xiàng)最為有效的診斷工具而造福于人類。 他醫(yī)學(xué)圖像 共振成像技術(shù)與其它斷層成像技術(shù)（如 一些共同點(diǎn)，比如它們都可以顯示某種物理量（如密度）在空間中的分布；同時(shí)也有它自身的特色，磁共振成像可以得到任何方向的斷層圖像，三維體圖像，甚至可以得到空間波譜分布的四維圖像。 電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像是目前惟一可在活體上顯示生物分子代謝、受體及神經(jīng)介質(zhì)活動(dòng)的新型影像技術(shù)，現(xiàn)已廣泛用于多種疾病的診斷與鑒別診斷、病情判斷、療效評(píng)價(jià)、臟器功能研究和新藥開發(fā)等方面。它具有靈敏度高、特異性高、全身顯像和安全性好的特點(diǎn)。 血管造影的影像通過數(shù)字化處理，把不需要的組織影像刪除掉，只保留血管影像，這種技術(shù)叫做數(shù)字減影技術(shù)，其特點(diǎn)是圖像清晰，分辨率高，對(duì)觀察血管病變，血管狹窄的定位測(cè)量，診斷及介入治療提供了真實(shí)的立體圖像，為各種介入治療提供了必備條件。主要適用于全身血管性疾病及腫瘤的檢查 及治療。 章小結(jié) 本章的前部分介紹了醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)的研究意義以及發(fā)展現(xiàn)狀，后部分重點(diǎn)介紹了子計(jì)算機(jī) 和 聲 成像原理、應(yīng)用領(lǐng)域以及各自的特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀，在最后我們簡(jiǎn)要介紹了目前比較流行的三種比較有代表性的成像技術(shù)：課題致力于三維 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 1 頁(yè) 共 7 頁(yè) 第二章 醫(yī)療輔助系統(tǒng)環(huán)境配置和簡(jiǎn)要說明 境配置說明 本課題是在醫(yī)療輔助系統(tǒng)（ 基礎(chǔ)上進(jìn)行的，故在開展配準(zhǔn)技術(shù)研究前非常有必要就醫(yī)療輔助系統(tǒng) （ 環(huán)境搭建和系統(tǒng)本身進(jìn)行相關(guān)說明，本章著重說明環(huán)境搭建中遇到的問題和相應(yīng)的解決方法，本章后部分也將就醫(yī)療輔助系統(tǒng) (架構(gòu)和功能做簡(jiǎn)要說明。 系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境采用了平臺(tái)無關(guān)移植性良好的 言，并輔以 供的類庫(kù)，均是平臺(tái)無關(guān)的開發(fā)語言。在 P 下使用 為 碼的 在醫(yī)學(xué)圖像可視化平臺(tái)的開發(fā)與實(shí)現(xiàn)方面，已經(jīng)有一些比較成熟的軟件開發(fā)工具包（ 使用這 些工具包可以避免重復(fù)的、不必要的開發(fā)工作，極大程度上提高軟件開發(fā)的效率。在本系統(tǒng)的開發(fā)過程中，主要使用了 在一切開始前請(qǐng)先確保 : 安裝 運(yùn)行 將 貝到 安裝目錄 安裝 行 裝 安裝 行 裝 壓 安裝 解壓 在一切都完成之后我們開始我們的環(huán)境搭建工作。 統(tǒng)環(huán)境的配置 個(gè)跨平臺(tái)的自動(dòng)化建構(gòu)系統(tǒng)，它用組態(tài)檔控制建構(gòu)過程（ 方式和 似，只是 組態(tài)檔取名為 不直 接建構(gòu)出最終的軟件，而是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的建構(gòu)檔（如 + 的 然后再依一般的建構(gòu)方式使用。這使得熟悉某個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（ 開發(fā)者可以用標(biāo)準(zhǔn)的方式建構(gòu)他的軟件，這種可以使用各平臺(tái)的原生建構(gòu)系統(tǒng)的能力是 其他類似系統(tǒng)的區(qū)別之處。 以編譯源代碼、制做程式庫(kù)、產(chǎn)生適配器（ 還可以用任意的順序建構(gòu)執(zhí)行檔。 援 構(gòu)（二進(jìn)檔 和源代碼在同一個(gè)目錄樹中）和 構(gòu)（二進(jìn)檔在別的目錄里），因此可以很容易從同一個(gè)源代碼目錄樹中建構(gòu)出多個(gè)二進(jìn)檔。 支援靜態(tài)與動(dòng)態(tài)程式庫(kù)的建構(gòu)。 在環(huán)境的搭建過程中我們選擇了 所以選擇使用這個(gè)版本，是因?yàn)樵诰幾g 鑒于實(shí)驗(yàn)室 ,在編譯 們選擇 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 2 頁(yè) 共 7 頁(yè) 視覺化工具 函式庫(kù)（ 一個(gè)開放源碼，跨平臺(tái)、支援平行處理（ 個(gè) 平臺(tái)為美國(guó) 家實(shí)驗(yàn)室所有的具 1024 個(gè)處理器之大型系統(tǒng)）的圖形應(yīng)用函式庫(kù)。 因?yàn)?系統(tǒng)中我們使用的 。 先將 議在 們使用 005來編譯 1)運(yùn)行 將 擇 005，選擇 )點(diǎn)擊 下值如果是 N： 如下值改為 3)點(diǎn)擊 次 以下路徑修改為（我的 裝目錄為E:/： :/)將 路徑 (本來是 改為 同的值。 5)再次 有錯(cuò)誤提示。然后點(diǎn)擊 閉 6)打開 1)中指定的輸出目錄，找到 件，用 7)將項(xiàng)目由 式改為 后開始 生成”，而不是“重新生成”）。 8)束報(bào)錯(cuò)， 1 n 時(shí)打開 面 74行改為： * 9)再次 選擇 成安裝。 一種開源的、跨平臺(tái)的影像分析擴(kuò)展軟件工具。它是是美國(guó)國(guó)家衛(wèi)生院專門開發(fā)的用于圖像分割與配準(zhǔn)的算法平臺(tái)，專門針對(duì)醫(yī)學(xué)影像領(lǐng)域。 現(xiàn)了大部分的分割和配準(zhǔn)算法，形成一個(gè)算法倉(cāng)庫(kù)，避免重復(fù)勞動(dòng)，減少開發(fā)者的障礙。 同都是用 c+編寫的，無論在什么平臺(tái)，用什么編譯器，你都要告訴編譯器該如何去編譯這么一個(gè)龐然大物。工程文件是工程的一般組織形式，比如在 因?yàn)?本的關(guān)系，系統(tǒng)使用的 。 編譯分為三部分，建議在安裝根目錄下建立一個(gè) 件夾進(jìn)行相關(guān)配置，我們使用 005來編譯 先編譯的是 1)運(yùn)行 將 005，選擇 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 3 頁(yè) 共 7 頁(yè) 2)點(diǎn)擊 含 N：；將如下值改為 3)點(diǎn)擊 次 果出現(xiàn)以下路徑則將其修改為（我的 :/： :/)再次 有錯(cuò)誤提示。然后點(diǎn)擊 閉 6)打開 1)中指定的輸出目錄，找到 7)將項(xiàng)目由 式改為 后開始 生 成”，而不是“重新生成”）。 然后我們開始編譯 打開 行編譯，為了方便起見可以對(duì)文件進(jìn)行重命名。時(shí)對(duì)它進(jìn)行編譯。 個(gè)主文件夾中新建一個(gè)文件夾取名 三個(gè)選項(xiàng)我請(qǐng)自行選擇 ,建議均選上 個(gè)選項(xiàng)選擇編譯 總目錄，跟 復(fù)點(diǎn)擊 行生成相關(guān)的工程，當(dāng)紅色選項(xiàng)都變成白色后點(diǎn)擊 行 :/tk/間根據(jù)上面選項(xiàng)選擇的果選擇 N 編譯時(shí)間則相對(duì)較長(zhǎng)，生成的庫(kù)也比較大。這已步很重要編譯過程中不能出現(xiàn)錯(cuò)誤。完成后可以選擇打開 E:/tk/。這一步驟不執(zhí)行也可以。執(zhí)行這一步主要的目的在于在這一步驟中編譯結(jié)果就會(huì)安裝在 此時(shí) 最后我們編譯 首 先 為 了 方 便 講 文 件 夾 新 命 名 為 文件夾中新建文件夾命名為 行 置 與 設(shè)置方法類似 項(xiàng)填寫解 壓后 路 徑 ， 項(xiàng) 添 加 在 新 建 立 文 件 夾路徑。這里面有一些選項(xiàng)需要注意。首先是 個(gè) 選 項(xiàng) 選 擇 的 路 徑 是 在的路徑在這里是咱們的主文件夾 文件路徑 ,這個(gè)設(shè)置路徑與 選項(xiàng)的設(shè)置方法相同。第二個(gè)是 徑的設(shè)置 這里設(shè)置的是 E:/tk/E:/tk/件夾是當(dāng)編譯過 譯后在 個(gè)主目錄下依次尋找就可以找到。 徑的設(shè)置設(shè)置的路徑為 E:/tk/照要求填寫即可。這些選項(xiàng)都是對(duì)鏈接 間起到一定作用。 個(gè)選項(xiàng)填寫的依然是 E:/tk/后就是填寫 個(gè)路徑與 寫的路徑相同 E:/tk/成了這些設(shè)置開始點(diǎn)擊 一個(gè)選項(xiàng)要把 成 時(shí)執(zhí)行 整至 設(shè)置。點(diǎn)擊 項(xiàng)找出那個(gè)提示的選項(xiàng)點(diǎn)成 后 打開 擇 設(shè)置原來設(shè)置好會(huì)保存下來，主要看 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 4 頁(yè) 共 7 頁(yè) 幾個(gè)選項(xiàng)的路徑是否跟上面所說的設(shè)置保持一致，如不一致調(diào)整至上面所說的路徑設(shè)置。再次 有提示就表示鏈接已經(jīng)成功了。運(yùn)行 開E:/ 時(shí) 進(jìn) 行 編 譯 . 然后運(yùn)行E:/樣 安裝成功了。可以進(jìn)行 混合編程。 編譯和 安裝 如第二章前言所說安裝的是將 將其安裝在 E:/下。由于+進(jìn)行開發(fā)，故而其無法直接在本文實(shí)現(xiàn)的配準(zhǔn)系統(tǒng)中使用，需要進(jìn)行基于包裝（ 本系統(tǒng)使用 為 包轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)選擇。 身提供兩種不同的獲得方式，直接二進(jìn)制目標(biāo)文件下載和使用源代碼直接編譯。而 ，不支持 境。因?yàn)楸鞠到y(tǒng)使用的 而只能選擇第二種方 法。同樣的由于 本的原因，無法直接從 網(wǎng)上使用最新的 碼進(jìn)行編譯。 而是需要使用 的現(xiàn)有集成的 于 行編譯。在編譯 前，必需先進(jìn)行 身和 編譯，可以通過將 件夾中來使得 為 一個(gè)部分而合 在編譯過程中檢測(cè)到 平臺(tái)編譯系統(tǒng)來做到平臺(tái)無關(guān)性。首先打開 本大于 輸入完整的 文件目路和目標(biāo)生成文件目錄，點(diǎn)擊自動(dòng)的進(jìn)行包括編譯器檢測(cè)在內(nèi)的各種不同的檢測(cè)，然后在配置框內(nèi)顯示出各種可配置的內(nèi)容供調(diào)整，在完成基本的調(diào)整之后，如果沒有錯(cuò)誤發(fā)生，則 點(diǎn)擊了 鈕之后， 會(huì)自動(dòng)的生成對(duì)應(yīng)的工程文件。接著使用 005 打開生成的工程文件，首先編譯對(duì)應(yīng)的目，在編譯成功后在編譯 目來將編譯完成的目標(biāo)二進(jìn)制文件提取出來。在完成上述步驟之后，應(yīng)該會(huì)在對(duì)應(yīng)的目錄下生成 設(shè)置 順利完成前面的操作后我們將完善環(huán)境搭建的最后一步：系統(tǒng)路徑的設(shè)置。添加以下路徑到對(duì)應(yīng)的路徑下 (根據(jù)相應(yīng)的安裝目錄不同而不同 )： E:TKE:TKE:E:E:E:E:E:E:E:E:E:TKE:在所有的工作后啟動(dòng)我們的 ,之所以選擇 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 5 頁(yè) 共 7 頁(yè) 將重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到項(xiàng)目本身。導(dǎo)入項(xiàng)目源碼，現(xiàn)在我們可以在項(xiàng)目中添加修改自己的代碼了。 療輔助系統(tǒng) 構(gòu) 簡(jiǎn)介 系統(tǒng)的人機(jī)交互界面大量使用了組成模式以及代理模式。在主應(yīng)用程序中，我們生成一個(gè)主窗口，然后在主窗 口中創(chuàng)建相應(yīng)的狀態(tài)欄，菜單欄，操作頁(yè)面等。主窗口分成 5 個(gè)子面板分別是：診斷、分割、計(jì)劃、融合、導(dǎo)航。子面板又包含按鈕等界面元素。派發(fā)器層負(fù)責(zé)組裝這些元素，但它本身并沒有涉及到任何的界面生成操作，而是把實(shí)際生成界面的任務(wù)派發(fā)給低一層的界面代理層，由后者來創(chuàng)建界面。因此，界面派發(fā)器層可以通過簡(jiǎn)單地改變界面生成邏輯來選擇安裝不同的界面元素，從而能夠很容易地修改、擴(kuò)展軟件系統(tǒng)。 系統(tǒng) 在我們的系統(tǒng)中，為了降低各個(gè)模塊之間的耦合度，我們采用下圖所示的樹狀結(jié)構(gòu)。這樣的設(shè)計(jì)，使我們系統(tǒng)的可維護(hù)性有了 較大的提高。各個(gè)模塊分工也十分明確。代碼清晰，易修改，易擴(kuò)展。 三維可視化 發(fā)揮的作用是要做到從數(shù)據(jù)到知識(shí)的轉(zhuǎn)化。無論是二維數(shù)據(jù)還是三維數(shù)據(jù)都無法讓人們直觀地了解人力。要做到這點(diǎn)必須將這些數(shù)據(jù)可視化，即精確構(gòu)建二維和三維交互式瀏覽界面，在經(jīng)過精確配準(zhǔn)后實(shí)現(xiàn)二維任意方向剖面及解剖結(jié)構(gòu)三維可視化。 界面設(shè)計(jì)類圖 良好的平臺(tái)界面設(shè)計(jì)對(duì)可視化的效果有重要的作用。本文討論的可視化平臺(tái)界面設(shè)計(jì)的類圖如下所示。 維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 6 頁(yè) 共 7 頁(yè) 有 4個(gè)面板類， 1個(gè) 及 3 個(gè)對(duì)應(yīng)該三維重建效果的二維面板類 的對(duì)象內(nèi)加入 與 ， 數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果交由 的對(duì)象進(jìn)行繪制。是為了增強(qiáng)可視化效果，在三維重建可視化的同 時(shí)對(duì)三維體進(jìn)行剖面顯示的計(jì)算，計(jì)算結(jié)果同樣交由 制，同時(shí)在 也得到相應(yīng)的繪制。 系統(tǒng)界面示意圖 (a)計(jì)算機(jī)輔助診斷面板 (b)融合面板 系統(tǒng)界面如圖所示。界面的左邊部分是供用戶交互的一些控制菜單 ， 右邊是顯示窗口，而且根據(jù)用戶需要，我們的顯示窗口可以分為 2*2和 1*3兩種布局方式。在圖 (a)中顯示為1*3的布局方式，中間顯示的是立體的三維視圖，用戶可根據(jù)需要拖動(dòng)每一個(gè)軸，以清楚的看到每個(gè)切片，并可以根據(jù)用戶需要放大，縮小這一區(qū)域。最右邊的三個(gè)窗口分別顯示了軸向圖，冠狀面以及矢狀面上的切片圖。圖（ b）是融合面板 2*2的布局方式，用戶可以對(duì)三維體數(shù)據(jù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，放大縮小、平移，并可以對(duì)體數(shù)據(jù)內(nèi)的任意切片做顯示。還可以調(diào)節(jié) 置透明度等等顯示操作。 章小結(jié) 本章對(duì)系統(tǒng)環(huán)境搭 建做了詳細(xì)的講解，此外對(duì)醫(yī)療輔助系統(tǒng)的架構(gòu)和設(shè)計(jì)也做了清晰的說明，這為我們的工作開展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，在下一章中我們將對(duì)醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)進(jìn)行研究說明。 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 1 頁(yè) 共 7 頁(yè) 第三章 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn) 言 醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)就是通過尋找一種（或一系列）空間變換，使兩幅圖像的對(duì)應(yīng)點(diǎn)到達(dá)空間位置和解剖結(jié)構(gòu)上的完全一致。配準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)使兩幅圖向上的所有解剖點(diǎn)，或至少是所有具有診斷意義的點(diǎn)都達(dá)到匹配。隨著生物醫(yī)學(xué)工程和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)學(xué)影像學(xué)為臨床診斷提供了多種模態(tài)的醫(yī)學(xué)圖像。在當(dāng)今的臨床領(lǐng)域中，這些醫(yī)學(xué)圖像正扮演著越來越重要的角色。不僅 應(yīng)用于醫(yī)療診斷，還可用于手術(shù)計(jì)劃的制定、放射治療計(jì)劃的制定、病理變化的跟蹤和治療效果的評(píng)價(jià)等各個(gè)方面。由于其重要的臨床應(yīng)用價(jià)值，醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)今年來已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)圖像研究領(lǐng)域的熱門專題之一。 學(xué)圖像配準(zhǔn)技術(shù)概述 像配準(zhǔn)的原理 下圖是配準(zhǔn)的示意圖。不同時(shí)間、位置或角度拍攝的兩張圖像，由于拍攝條件或模式不同，每張圖像反應(yīng)的圖像信息不同，有的只反應(yīng)某些方面的特征。要將這兩張圖像放在一起分析，就要將其中的一張參照另一張做空間位置轉(zhuǎn)換或甚至圖像變形，使得它與參照?qǐng)D像對(duì)齊。保持不變、作為參照的圖像稱 為參考圖像，變換的圖像稱為浮動(dòng)圖像。經(jīng)過變換的浮動(dòng)圖像輸出結(jié)果圖像，可以與參照?qǐng)D像在同一空間坐標(biāo)系下融合一起作為最終結(jié)果。 圖像配準(zhǔn)示意圖 一個(gè)完整的醫(yī)學(xué)圖像配準(zhǔn)框架包含：兩張待配準(zhǔn)圖像，圖像的插值方法，空間變換，相似性測(cè)度，優(yōu)化方法和結(jié)果輸出。對(duì)于將要應(yīng)用空間變換的浮動(dòng)圖像，其經(jīng)過變換后，它的一些原本在網(wǎng)格上的象素點(diǎn)可能就不再映射到參考圖像的網(wǎng)格上。因此，需要插值方法來求得不在網(wǎng)格上的點(diǎn)的象素灰度值。相似性測(cè)度就是用于評(píng)價(jià)兩張圖像在空間上是否 三維 像和超聲圖像的配準(zhǔn) 第 2 頁(yè) 共 7 頁(yè) 位置吻合，或者說它們相似的度量值。優(yōu)化方法就是根據(jù)相似性測(cè)度 ，尋找它最優(yōu)值的過程；它的目標(biāo)是找到與相似性測(cè)度最優(yōu)值相對(duì)應(yīng)的空間變換；利用這個(gè)空間變換對(duì)浮動(dòng)圖像進(jìn)行空間變換，然后輸出新的圖像。 像配準(zhǔn)的分類 根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)學(xué)圖像的分類方法有很多 ,這里我們只就本課題主要應(yīng)用的分類方法做簡(jiǎn)單的說明。根據(jù)配準(zhǔn)圖像的維度我們可以將之分為：二維圖像的配準(zhǔn) (2D/2D)、二維圖像到三維圖像的配準(zhǔn) (2D/3D)和三維圖像之間的配準(zhǔn) (3D/3D)。根據(jù)配準(zhǔn)過程中輸入的源圖像性質(zhì)又可以分為：?jiǎn)文B(tài)配準(zhǔn)、多 (異 )模態(tài)配準(zhǔn)、模態(tài)數(shù)據(jù)與模型的配準(zhǔn)和病人與模態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)配 準(zhǔn)。在本課題中我們研究的是三維 像和超