脊柱功能位X光片辅助诊断系统的研究

论文摘要

脊柱功能位X光片计算机辅助诊断系统是医学影像后处理技术在骨科医学诊断领域的应用和发展。随着西医骨科医学理论引入到脊柱功能位疾病诊断和治疗的过程中,采用计算机信息技术进行辅助诊断和治疗有助于增强诊断过程的效率和客观性,同时能对后续治疗过程提供依据和手段。本文的研究目的是利用计算机数字图像处理技术和相关理论,寻找和建立一套科学、规范、可行的操作方法应用到脊柱功能位X光片辅助诊断的过程中,并实现一套计算机辅助诊断软件系统。 本文对脊柱椎体骨骼医学诊断特征提取的过程,采取了先对图像进行预处理,再提取椎体几何特征的步骤。在预处理步骤中采用人机对话方法作显示位置调整,中值滤波方法进行图像噪声去除,采用Sobel算子进行边缘的粗提取,并使用跟踪灰度幅值变化的方法对椎体进行定位和几何中心的获取;在对椎体进行几何特征提取的步骤中,本文提出了采用椎体内切矩形的长、宽比值来区分不同人种、性别、年龄等病体外部特征并作为椎体矩形特征参数,最后采用径向搜索和模糊判别法进行椎体几何边界的提取和判断。 在软件系统的实现过程中,本文采用了子系统模块化的设计方法,并利用面向对象设计与编程的思想,将处理步骤和相关功能分配到各个子系统中并使用COM组件方式进行封装。在图像的获取和传输方面设计了DICOM接口,便于系统与其它医学影像设备和医疗信息系统的交互;在软件架构的设计上,针对处理步骤实现方法具有多样性的特点,采用了设计模式的思想,对边缘提取算法程序架构部分采用了Strategy模式;在对系统的诊断结果保存的设计上,采用了基于XML技术的保存方法,这有利于更为清晰、灵活地保存结果以及在不同软件系统间交换和共享数据。 最后,系统实现了对脊柱第四至第六椎的骨骼检测,测试结果良好。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1课 题的背景及研究意义
• 1.2 国内外数字图像处理技术的发展与应用现状
• 1.2.1 图像处理技术的发展与应用
• 1.2.2 医学影像后处理技术发展现状
• 1.2.3 边缘检测技术在医学图像中的应用现状
• 1.3 本课题研究的内容与创新点
• 1.4 文章内容组织方式
• 第二章 数字图像处理基本方法与图像处理系统
• 2.1 图像与数字图像处理概述
• 2.1.1 图像和数字图像处理
• 2.1.2 数字图像处理的特点
• 2.2 数字图像处理的内容和步骤
• 2.3 数字图像处理系统
• 2.3.1 数字图像处理系统的组成
• 2.3.2 图像采集装置的选取
• 2.4 数字图像处理基本方法
• 2.4.1 图像变换
• 2.4.2 图像增强
• 2.5 本章小结
• 第三章 脊柱X光图像处理与特征获取方法
• 3.1 脊柱X光图像的采集和预处理方法
• 3.1.1 X光图像的采集和数字化
• 3.1.2 X光图像的色彩格式转换
• 3.1.3 脊柱X光图像的特点
• 3.1.4 脊柱X光图像预处理
• 3.1.4.1 图像显示方位的校正及目标区域的选取
• 3.1.4.2 图像噪声去除与平滑
• 3.1.4.3 椎体边缘检测
• 3.1.4.4 椎体定位及几何中心测定
• 3.2 椎体矩形几何特征获取方法
• 3.2.1 椎体矩形特征参数
• 3.2.2 椎体矩形特征获取方法
• 3.2.2.1 模式识别技术简介
• 3.2.2.2 径向搜索与模糊判别法
• 3.3 本章小结
• 第四章 脊柱X光片辅助诊断系统的实现
• 4.1 系统应用背景与功能介绍
• 4.1.1 应用背景
• 4.1.2 系统功能特点介绍
• 4.2 软件系统的实现
• 4.2.1 系统设计
• 4.2.2 组件对象模型在系统中的应用
• 4.2.2.1 基于组件的开发
• 4.2.2.2 子系统中的COM组件
• 4.3 设计模式在算法实现中的应用
• 4.4 系统的存储模式设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论与系统前景展望
• 5.1 结论
• 5.2 系统前景展望
• 参考文献
• 作者攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果
• 致谢