时间：2022-11-20 05:51:13
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇医学图像论文，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
医学图像处理技术包括很多方面,如:图像恢复、图像重建、图像分割、图像提取、图象融合、图象配准、图像分析、图像识别等等。进行医学图像处理的最终目的是实际应用于医学辅助、工业区生产、科学研究等方面,所以其具有较广泛的应用价值和研究意义。医学图像处理的对象是各种不同模态的医学影像。在医学临床的使用中,医学影像主要有超声波(UI)、X-射线(X-CT)、核磁共振成像(MRI)、核医学成像(NMI)等。随着计算机技术的发展,医学影像技术已成为一门新兴交叉学科,目前是计算技术与医学结合技术中发展最快的领域之一。借助有力的医学图像处理技术手段,极大的改善了医学影像的质量和显示方法,其成果使临床医生能更直接、更清晰地观察人体内部组织及病变部位,确诊率也得到了提高。这不仅使医学临床诊断水平在现有的医疗设备的基础上得到极大地提高,并且能使医学研究与教学、医学培训、计算机辅助临床外科手术等实现数字化应用,从而为医学研究与发展提供坚实的基础,在医学应用中具有不可估量的实用价值。
医学图像与普通图像相比,具有以下几方面的特点(1)医学图像具有灰度上的含糊性。表现为两方面:一方面是由于成像技术上的原因带来的噪声扰,往往使物体边缘的高频信号被模糊化;另一方面,由于人体组织的螺动等现象会造成图像在一定程度上产生模糊效应。(2)局部体效应。处于边界上的像素中,通常同时包含了边界和物质,使得难以精确地描述图像中物体的边缘、拐角及区域间的关系,加之假如出现病变组织,则其会侵袭周围正常组织,导致其边缘无法明确界定。
1.2论文的研究目标及工作
1.2.1论文主要涉及的三方面基础理论
论文主要涉及马尔科夫随机场(MRF)理论、模糊集理论及Dempster-shafe证据理论三个方面的基础理论,下面分别作介绍:1)马尔科夫随机场(MRF)理论基于随机场的图像分割方法是一类考虑像素点间的空间关联性的统计学方法。其实质是从统计学的角度出发,将图像中各像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,从而对数字图像进行建模。Cristian Lorenz等人,在医学图像分割中提出了一种可应用于任意拓扑结构的新型统计模型。根据马尔科夫随机场图像模型,利用最大后验概率准则(MAP),提出一种迭代松弛算法。MRF模型能够区分不同纹理的分布,其特别适用于纹理图像的分割。但使用MRF模型进行分割的关键问题在于参数估计,所以分割的效果往往取决于对参数估计的准确度。为此通常在分割与参数估计间进行轮流迭代计算,例如:先初始化参数,在此基础上分割,再利用分割的结果对参数进行进一步的估计,然后再分割,如此直到满足收敛条件。然而此类方法只能利用单一的图像信息,不能综合利用多种图像信息。
第二章马尔科夫随机场(MRF、理论及其应用
马尔科夫随机场简称,是英文Morkov Random Fields的缩写。它包含了两层意思:一个是马尔科夫(Morkov)性质;一个是随机场性质。它是基于统计学的分割方法在医学图像分割的应用中,最为常用的一种方法。图像具有高度的空间信息相关性,而马尔科夫随机场(肿)恰好具有有效描述空间信息相关性的特点,加之其具有完善的数学理论和性质,所以广泛的被应用于图像的处理中,如:图像的恢复、纹理的提取、模板的匹配和图像的分割等。娜于图像的分割,对噪声有很好的抑制作用;同时是基于模型的方法,所以容易与其它方法结合是它的优点。在本文中主要用于脑部—图像的预处理及前期的分割。下面介绍马尔科夫随机场(MRF )的基本理论及其在本文中的应用。
2.1马尔科夫随机场CMRF )基本理论
2.1.1一维马尔科夫(MARKOV)随机过程
过程(或系统)在Zg时刻(即? = /q)的状态己知,若过程在/Q后面的时刻,即的状态与过程在时刻之前(即
2.2图像中马尔科夫随机场、MRF )模型的建立
2.2.1邻域系统与势团(Cliques)
由本文2.1.2小节中马尔科夫随机场(娜)的定义中,任何满足条件1)非负性的概率都由条件2)中的描述马尔科夫(MARKOV)性的条件概率所唯一确定。条件2)中的条件概率所描述的也称为随机场F (本文中也即数字图像)的局部特性。而条件2)中的条件概率的直接求得是很困难的,由概率论中条件概率的公式可知要求的尸C/i 需要知道即需要知道随机场的联合分布,而马尔科夫随机场)是用条件概率来定义的,不能很好反映的联合分布。也就意味着由马尔科夫随机场(MRF )的局部特性来定义整个场的全局特性是存在困难的。以上问题的解决要归功于Hammersley-Clifford定理,该定理给出了马尔科夫随机场随机场(MRF )与吉布斯随机场(GRF )的等价关系,从而可以用吉布斯(Gibbs)分布来求解中的概率分布问题。
1.1论文研究的目的和意义………………1
1.1.1医学图像处理的特点及重要性……………… 1
1.1.2医学图像分割中存在的问题、现状及发展………2
1.1.3医学图像分割的方法………………
1.2论文的研究目标及工作………………6
1.3本文组织结构………………9
第二章马尔科夫随机场(MRF、理论及其应用………………11
2.1马尔科夫随机场、MRF )基本理论……………… 11
2.2图像中马尔科夫随机场QMRF )模型的建立………12
2.3估计准则与优化算法………………16
2.4本章小结………………19
英文名称：Journal of Image and Graphics
主管单位：中国科学院
主办单位：中国科学院遥感应用研究所;中国图象图形学学会;北京应用物理与计算数学研究所
出版周期：月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1006-8961
国内刊号：11-3758/TB
邮发代号：82-831
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1996
期刊收录：
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2008)
中文核心期刊(2004)
中文核心期刊(2000)
期刊荣誉：
联系方式
期刊简介
《中国图象图形学报》是由中国科学院遥感应用研究所、中国图象图形学会、北京应用物理与计算数学研究所共同创办，是集计算机图像图形高科技理论、技术方法与应用研究成果产业化于一体的综合性学术期刊。《中国图象图形学报》是被国内主要检索系统收录的核心中文期刊，是图像图形学及相关领域的权威性杂志。
1 完善各项规章制度， 抓好落实
要提高超声诊断质量， 必须做好规范化建设， 建章立制。严格执行国家《执业医师法》、《大型医用设备配置与应用管理暂行办法》、《医疗技术操作常规》等法律法规， 持证上岗。设立完备的医疗设备管理制度、监督机制、故障应急预案、维修档案等质量管理制度， 使影像管理工作制度化、科学化有章可循。对各项检查以《超声技术操作规范》为指导， 规范操作规程， 对操作步骤、方法、程序、结果、图片质量、报告书写规范等检查设立绩效考评机制， 有效进行质量控制， 量化管理， 科学地统计、规范各脏器及常见疾病的检查范围。
2 学科基础建设， 人才是关键
2. 1 无论超声设备如何发展， 科室的持续发展， 取决于高素质的专业团队及合理的梯队建设。医学是一门经验学科， 人才的成长是一个晚成熟期。必须分析科室人员的构成及其优势， 做好职业规划及培养方向。从事超声医学工作的人员来源于临床医学及医学影像专业， 专业的不同， 知识结构会存有差异， 临床医学毕业生临床知识相对丰富， 但影像理论基础原理欠缺， 而医学影像专业毕业生影像专业理论知识较为熟悉， 但临床知识存在不足。不同的院校、不同的专业有其不同的专业理论和实际工作能力的优势。针对不同的人员采取不同的要求， 对医学影像专业毕业生， 强调临床技能的学习；鼓励参加医院临床知识学术讲座， 增加临床知识。对临床医学专业毕业生， 强调超声基础理论知识及其他影像专业知识的学习， 打牢基础。活跃的学习氛围， 形成专业互补， 强化了综合素质提高。
2. 2 加强在职培训， 全面开展医学继续教育， 只有不断地充实自己才能提高专业技术。①打牢基础是关键， 对新入职影像专业毕业人员， 采取岗前临床科室轮转 ， 学习临床知识， 拓宽视野， 建立临床思维方式， 了解临床不同专业超声检查的目的所在， 了解本院临床科室发展水平及开展的新技术；对临床医学专业毕业生， 在了解超声专业的基础理论、超声解剖、仪器操作检查方法后， 采取到其他影像专业短期轮训， 了解其他影像专业特点， 诊断优势， 建立大影像概念， 充实和拓展思维模式。在强调理论培训的同时 ， 突出实际操作能力的规范与提高， 要求大家勤于实践， 规范操作并不断熟练。②适时选派工作作风扎实， 安心本职工作， 有上进心的技术骨干到技术力量雄厚的大医院进修， 进行系统的规范化训练， 并根据个人的专业特长及科室专业的发展需要， 选派参加不同的专题学习班或提高班， 将让个人的成长与科室的发展前景结合， 激励其发挥更大的工作、学习热情， 使科室人员“人人有专业， 人人有特长”， 既避免了内耗， 又提高了科室整体技术力量。③加强对外学术交流， 鼓励在职人员进行工作经验的总结， 撰写论文。撰写论文的过程也是对一个疾病深入学习的过程。中级以上职称的工作人员每年至少参加一次全军或全国专业学术会议， 让大家及时了解本专业的最新动态、发展方向， 了解本专业的前沿知识， 开阔视野。④聘请上级医院的专家教授指导工作， 举行专题讲座等。以多种多样的培训方式， 提高技术水平。
3 强化随访工作
超声诊断的正确性必须通过随访临床的最终诊断来印证。通过随访， 进行回顾分析， 总结经验教训， 提高诊断与鉴别诊断能力。平时将个人随机随访与科室集体随访纳入常规工作， 统筹安排， 有计划、有组织地进行。科室安排专人、专门时间， 下病区或病案室， 针对不同的临床科室、某个病种等进行统一的随访， 并统计分析随访结果，根据超声诊断阳性符合率指导科室的下一步工作；个人随访随机性比较大，尤其是个案，只有共享才能共同认识该疾病， 所以随访结果的回报交流， 共同提高尤为重要。完善的随访制度纳入科室质量控制体系，每月进行随访工作的检查与考核，才能确保随访顺利实行并取得良好的效果。利用随访结果分析超声检查的符合率， 评价超声检查质量。如果超声诊断与病理或手术结果相符， 则总结经验，加深印象， 增强信心。如超声诊断与临床不符， 则分析误诊原因， 提高鉴别诊断水平。
4 规范化留图
超声检查中普遍存在存图的随意性， 尤其患者较多时。为了提高超声质量， 必须规范化存图， 与诊断有关的阳性或阴性切面， 应做图像储存， 记录并存档。图像质量要清晰， 掌握仪器各项物理参数的调节， 熟悉已设置的不同脏器专用软件， 根据个人习惯及患者条件， 调节图像在最佳状态。在眼球或产科检查时， 严格按照规定的安全声功率输出。对于异常图像保留相互正交的两个切面， 杜绝了以往随意性存图检查中因漏查器官结构而造成的漏诊， 对异常的动态变化和前后对照分析提供了直观的图像资料， 同时为处理医疗纠纷提供证据， 规范化存图使规范化检查真正落到了实处， 规范化存图成为超声检查管理体系中的重要组成部分。
5 规范书写报告
超声检查报告书写质量体现了检诊水平。报告单作为一次检查的结论， 必须将实际情况用图文的形式报告给临床和患者。一般项目要齐全， 真实， 必须实名制。必要时， 加填仪器型号、探头类型与频率， 检查方法与途径（如：经直肠法）。描述检查内容时术语应科学化、标准化， 文字简练， 描述全面、客观， 严禁加入任何主观判断， 既不武断地以图像诊断疾病， 也不要过于随附临床资料， 杜绝先入为主， 先有结论再有图像描述的思维模式。超声提示或诊断明确提示物理学诊断， 除十分明确的病例外， 不做病理学诊断， 可以提示数种需鉴别的诊断。
6 树立服务意识
超声检查主要是为临床诊断疾病提供客观依据， 要树立为临床服务的理念， 多与临床医生沟通才能避免主观臆断， 其实与临床医生交流的过程也是学习临床知识的过程， 只有结合临床才能开展新技术、新业务， 才能谋求正确答案， 达到为患者负责的目的。
英文名称：Journal of Biomedical Engineering Research
主管单位：山东省科学技术协会
主办单位：山东生物医学工程学会;山东省医疗器械研究所;山东省千佛山医院
出版周期：季刊
出版地址：山东省济南市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：37-1413/R
国内刊号：
邮发代号：
发行范围：
创刊时间：1982
期刊收录：
核心期刊：
期刊荣誉：
Caj-cd规范获奖期刊
联系方式
关键词：S3C2410；网络监控系统；Linux
中图分类号：TP311.52
1 论文研究背景及意义
如今嵌入式系统在电子信息领域的发展已经越来越获得了国内外各类厂商和用户的一致关注，嵌入式系统已经越来越多的影响到人类的日常生活、工业自动化生产、高科技产业等诸多领域。嵌入式系统以其特有的专用性和便宜性大大冲击了传统以PC机位主导的电子信息产业，是的电子产业的发展出来了新的契机，在市场上获得了普遍的认可和追捧，其价格低廉，操作个性化、简易化，符合针对不同用户不同的需求，而且由于嵌入式系统这些年来的不断发展和成熟，尤其是微软公司专门针对嵌入式系统开发的Windows CE系统和目前普遍使用的开源的嵌入式Linux系统都在对硬件的支持和图形界面的应用方面取得丰厚的成果，使得嵌入式系统的竞争优势越来越突显出来。而本文之所以选择嵌入式Linux系统作为开发的软件系统平台，也是从其开放性的角度考虑的，嵌入式Linux系统基本上是免费的，所以大大降低了开发成本，搭建了一个更为可靠的、实用的、高效的管理平台，为后期的软件开发奠定了坚实的基础。
2 监控系统技术应用现状
视频监控系统在通信、医疗、金融、安保等诸多领域有着广泛的使用。视频监控系统在国内也获得了广泛的推广，国家以及企业、个人的投入越来越多，视频监控技术的发展对于金融安全、人身财产、社会治安等方面的贡献也越来越大。随着社会的发展视频监控系统也越来越多的获得厂商的青睐，在国内也出现很多具有国际竞争力的知名品牌，如海康威视、大华、天地伟业等，以其一流的技术占据着国内大部分市场。视频监控系统一般有两个部分组成，即视频服务器和视频客户端，在研究的过程中必须对这两部分进行软件的开发和管理，建立好通信机制，设计好正好工作流程。按照视频流的数模特性来划分，模拟视频监控系统和数字视频监控系统构成了视频监控系统目前最主要的两个技术方向。视频监控系统技术在未来的发展中得到更多功能方面的扩展，如无线视频网络、智能识别视频系统等方向。
2.1 平台选择
本论文的硬件平台选用s3c2410开发板，操作系统内核采用Linux2.6内核，本论文硬件平台采用的主要硬件是s3c2410开发板。该板是韩国三星公司已经比较成熟的产品，在硬件配置方面基本满足本文的需要。采用Linux2.6内核的主要原因是这个内核版本经过较长时间的推广和完善，无论是对本文所需的视频监控系统硬件驱动还是软件系统的开发，都会有很好的支持，而且运行稳定，符合视频监控系统的要求。
2.2 USB视频设备驱动的实现
本论文的USB视频设备驱动运行在嵌入式环境下，对视频图像处理能力有限，所以本驱动程序不支持V4L中VIDIOCGPICT和VIDIOCSPICT接口。原始的图像格式与摄像头采集到的格式是一致的。
2.2.1 USB视频设备驱动实现待需解决的问题
USB视频设备驱动的实现需要解决如下几个问题：对USB视频设备的端点类型和端点号、一副图片的结束等具体数据的判定。
（1）确定USB视频设备的端点类型和端点号
从开发板的硬件支持角度来分析，使用USB接口作为视频监控系统的数据接口是比较合适的选择，而Linux系统也为USB接口提供了强大的支持，通过视频监控系统的USB驱动对USB设备的操作实际就是对某一端点的操作，而端点又进一步的被定义为控制、中断、同步、块四个种类，每一个USB设备都具有特定数日的端点、特定类型的端点以及端点号确定的特点。因此在进行USB视频设备驱动开发之前，USB视频设备的端点类型、端点数日以及端点号需要在设计时设置。
（2）判断一副图片的结束
图像数据在于USB核心是连续的数据流，而一副图像的开始和结束并没有严格的界定出来，如果没有对这些数据进行标识，那么在系统看来这些数据就是一些单纯的数据流，是没有意义的数据，对图像就不能进行正确的识别和存储，因此需要利用缓存技术，工作的原理就是USB视频设备驱动从连续的数据流中获取图片信息，通过缓存保存起来。而保存在缓存中的数据流并没有提供图片信息的开始和结束的标识，这个时候摄像头的数据格式有对图像信息的开始和结束的定义和标识，虽然不同厂商的芯片对标志有不同的定义，导致没有一定的规律可循，但是在没有统一的标准的情况下，具体的定义可以由对应的驱动程序来代替，通过不同的数据格式的定义对标识过的图像信息逐一提取，就获得我们所需要的图像，如使用JPEG格式的图像，就可以从标示符Oxff Oxd8开始认定一副图片的起始。
（3）提高USB的数据传输速度
在Linux系统中urb来实现USB的数据通信。通过扩大urb的缓冲，提高速度，提高有效数据的传输速度。
2.2.2 USB视频设备驱动具体实现
视频设备驱动层处于上层应用和USB子系统之间，不同的USB设备在软件上的差异主要体现在该层。该层主要要完成两个方面的工作：上层应用所需接口函的调用、接口函数供USB子系统回调。在本视频设备驱动函数中，如open函数、read函数、close函数和ioctl函数，构成了USB子系统主要的数据传输，而probe函数和isoc irq函数实现了子系统的回调。上层应用和USB子系统的通过函数调用接口的关系如图1所示。
图1 接日函数的调用关系
图2 接日函数关系图
图2是这几个接口函数的关系图，参数信息，如分辨率、帧速度、图像格式等数据存在全局内存空间1中。而图像数据的相关内存空间则保存在全局内存空间2中。同时以环形缓冲区的方式保存图像的存储空间，环大小为两帧图片大小。
2.3 网络视频监控系统的软件设计
本文主要通过Linux的多线程机制和Socket机制实现了视频服务器。视频压缩采用了H.263压缩标准，压缩以后的数据以AVI文件格式保存。视频服务器主要向USB视频驱动发出读取数据的请求，数据发被服务器送给需要数据的客户端。主要体现出处理多个客户端的同步和共享的问题，而采用Linux的多线程机制就可以解决这儿问题，在Linux的多线程机制中一个主线程、一个读取视频数据子线程、其他客户端通信子线程构成了视频服务器主要组成部分。
2.3.1 主线程逻辑
首先通过主线程对摄像头进行初始化，同时读取视频数据子线程将被启动，进一步打开服务器端Socket，等待客户端的连接，客户端发送请求并由服务端接收，这样客户端通信子线程就生成了，用于和客户通通信的线程就生成了。
2.3.2 两类子线程序通信逻辑
视频服务器包括了两类子线程：读取视频数据子线程、客户端通信子线程。就像正常的程序的读写功能一样，视频服务器对数据的读写分别依靠读取视频数据子线程和客户端通信子线程，两类子线程的通信逻辑是读写功能的扩展，读取视频数据子线程完成写的功能，户端通信子线程执行读的功能，这样在视频服务器中就完整的体现了读写的逻辑功能。
2.3.3 读取视频数据的子线程
读取视频数据的子线程的主要功能是从设备驱动中用read方法读取一幅图片的数据，并把数据拷贝到环形共享缓冲区当中。
2.3.4 客户端通信的子线程序
首先把视频数据看作是一幅幅图片数据的重复，为了在客户端能够定位一幅图片的结束和下一幅图片的开始，在每幅图片数据的开始前插入定长的picwe header结构，其中的size字段告诉客户端当前图片数据的长度。从设计的角度来看我们希望客户端能够随时、方便的控制服务器端，控制摄像头的方位、摄像头的焦距、图片的分辨率等因素，只要在客户端到服务器端的方向上定义一个数据流，负责两端的通信和数据的控制，而从数据流的结构来看，我们可以认为这个数据流是message结构的重复。
2.4 视频客户端的实现
2.4.1 视频客户端功能需求
由于C/S架构的一些特性，如C/S架构管理模式更加规范和高效比较适合视屏监控系统的应用，所以本论文选择了C/S架构作为客户端的实现方法。视频的播放、视频的压缩存储的功能就是在采取C/S架构的客户端下实现的。在windwos下有两种类型的线程：窗口线程和工作线程。窗口线程有自己的消息队列，而工作线程在系统看来就是调用执行函数的过程，系统为线程提供接口、缓存等系统资源，线程在执行函数的结束后就自动释放占用的系统资源。
2.4.2 图像的显示
本论文选择VFW作为客户端的视频开发技术，VFW在微软公司的不断开发下，已经成为一个很强大的软件开发包，能为视频监控系统提供一整套的功能服务，其功能模块主要包括AVICAP，MCIAVI，MSVIDEO，AVIFILE，ICM，ACM等6个模块，在VFW的支持下，包括视频图像的捕捉、播放、压缩和存储等功能都可以逐一实现。客户端利用AVICAP模块执行捕获视频的函数为AVI文件输入输出和视频设备驱动程序提供一个编程接口，AVICAP模块获取到屏幕上的视频操作以后需要通过MSVIDEO模块来处理，而MSVIDEO模块主要调用的函数是DrawDib函数，而MSVIDEO模块把通过网络接收到的图像数据以特定格式进行显示。MCIAVI包含对VFW的MCI命令的解释器。AVI文件则通过AVIFILE支持标准多媒体I/O函数所提供的更高的命令来访问。ICM管理用于视频压缩、解压缩的编解码器。ACM功能模块用于波形音频压缩、解压的编解码器的管理。DrawDib可以把DIB画在屏幕上，使用了BITMAPINFO数据结构。
2.4.3 图像的压缩
图像的压缩采用H.263标准，H.263压缩算法的核心函数包括了对帧内压缩的CodeOneIntra函数和对帧间压缩的CodeOneOrTwo函数。CodeOneIntra函数实现了图像像素宏块的划分。CodeOneOrTwo函数一首先定义了一个二维数组MV，其变量类型为MotionVecto：结构体，用来保存每一宏块的运动矢量。
参考文献：
[1]刘富弧.数字视频监控系统开发与应用[M].北京：机械工业出版社，2003.
[2]康军，戴冠中.基于Internet的工业以太网远程监控系统设计[J].控制工程，2004.
[3]FERRAIOLO D F，SANDHU R S，GAVRILA S，et al.Proposed NIST standard for role-based access control[J].ACM Press，2001.
[4]Jerry D，Gibson，Toby Berger.多媒体数字压缩原理与标准[M].北京：电子工业出版社，2000.
[5]ITU-T.H.263 Video coding for low bit rate communication[J/OL]，1996.
关键词：主动轮廓；GVF Snake；轮廓检测
中国分类号：TP391 文献标识码：A文章编号：1009-3044(2007)15-30840-02
Image Contour Detecting Based on GVF Snake
ZANG Shun-quan,WANG Zhu-xia
（1.Department of applied mathematics and physics,Xi’an Institute of Post and Telecommunications , Xi’an710061,China;2.Department of Telecommunication Engineening, Xi’an Institute of Post and Telecommunications, Xi’an710061, China）
Abstract:Active contour model is an important research domain in computer vision, attracts the attention of more and more researchers.The classic snake cannot converge to concave edge andconverge speed is slowly.Then,the external energy is improved, GVF Snake is proposed.The experimental results show that it can fast and accurate converge to contour.
Key words:Active contour;GVF Snake;contour detecting
1 引言
边缘是图像最基本的特征，是区域性质发生突变的地方，包含着丰富的特征信息.图像轮廓提取对图像理解、图像分析、计算机视觉等具有非常重要的意义。主动轮廓模型又称为Snake 模型, 是Kass 等人于1987 年首次提出的，并且已经应用到图像分割、运动目标追踪、模式识别等方面。Snake 模型的主要思想是通过定义一条初始能量函数曲线，将其初始化在待分割轮廓周围，在能量函数的极小值等约束下，经过不断地演化曲线最终收敛到图像轮廓。
传统的Snake模型虽然尤其自身的优点，也有如对初始的位置依赖较大，不能收敛到边界凹陷处等局限性。基于这些缺点，本文研究了GVF Snake模型，该模型能更好的克服曲线不能收敛到边界凹陷处的缺点.
2 传统Snake模型
设v(s)=[x(s),y(s)]，s∈[0,1]是定义在图像区域的封闭曲线，并定义能量函数
3 改进的Snake模型――GVF Snake模型
针对传统Snake模型对初始的位置依赖较大,不能收敛到边界凹陷处等局限性,可以用梯度矢量流场(Gradient Vector Flow, GVF)作为新的外力,得出梯度矢量流主动轮廓模型(GVF Snake).
假设f(x,y)为图像I(x,y)的轮廓，则f(x,y)的梯度场为?荦f(x,y)；把梯度场?荦f(x,y)向图像边缘扩散，则形成扩散梯度矢量流场Q(x,y)=(u(x,y),v(x,y))。设F(v)=Q(x,y),定义轮廓的能量泛函：
(2.1)
其中f(x,y)=-Eext(x,y)。
而Q(x,y)通过能量泛函E得极小化得到。
(2.1)中，μ为控制参数。当梯度|?荦f|较小时,即初始曲线离真实轮廓线较远时，(2.1)中第一项(平滑项)起主导作用,此时指向边缘; 当梯度|?f|较大时,即初始曲线在真实轮廓线附近, (2.1)中第二项(梯度项)起主导作用,此时反映轮廓的边缘信息。这说明Q(x,y)在非边缘区是较平滑的，在边缘处取得极大值，得到图像轮廓。
可以看出，提取I(x,y)轮廓线的问题，转化成从Q(x,y)=(u(x,y),v(x,y))获得轮廓线。由于初始曲线在Q(x,y)的作用下，向真实边缘逼近,得到图像轮廓.由变分法知识可得(2.1)的Euler-Lagrange方程为：
利用有限差分方法，先进行网格剖分,将x,y,t分别离散化为I,j,n,步长分别为x,y,t;再将u,v进行离散化,可得GVF Snake型的离散格式：
4 实验结果与分析
测试图像为64×64 pgm格式图像文中算法用matlab7.0编程实现。
图1 传统snake模型实验结果
图2 GVF Snake模型实验结果
图3 GVF Snake模型对医学图像的实验结果
由图1,图2可以看出GVF Snake模型表现出了更快的收敛速度和更好的收敛结果.图3为利用GVF Snake模型对一医学图像进行轮廓检测的结果,取得了较好的效果.
5 结束语
由于传统snake具有对初始的位置依赖较大、不能收敛到凹形区域和收敛速度较慢的缺点，通过改进外部能量，引入了梯度矢量流算子（Gradient Vector Flow,GVF）,得到了梯度矢量流主动轮廓模型(GVF Snake)。实验表明，该方法能更快、更好的收敛于图像轮廓，能有效的克服传统snake不能收敛到凹形区域和收敛速度较慢的缺点。
参考文献：
[1]Kass M, Witkin A, Terzopouls D. Snake:active contour models[J]. Proceeding of International Journal of Computer Vision, 1987, 1(4)：321-331.
[2]Cohen L D. Note: On active contour models and balloons[J]. CVGIP:Image Understanding, 1991,53(2):211-218.
[3]章毓晋.图像工程(中册)[M].北京:清华大学出版社，2006.
[4]宋新，罗军，王鲁平,沈振康.基于GVF Snake的运动目标跟踪方法[J].红外与激光工程,2007,36(2):226-228,256.
【关键词】散焦测距 灰度梯度 深度信息
目前，随着工业生产和科学技术的不断发展，对图像测量技术的要求越来越高。在对目标物体的几何尺寸测量时，需采用CCD相机作为图像传感器，综合应用数字图像处理、精密仪器测量等技术来进行非接触的物体测量，具有高精度、高效率、高自动化程度及造价低等优点，这种图像测量在机器人视觉、医学、工业生产的加工和检测及国防航天等领域具有重要的应用价值和意义。因此，对采用图像测量方法的分析和研究，需寻求一种简单、快捷、计算量小的几何尺寸测量算法已成为当务之急。测量方法是对采用单目视觉中的散焦图像测距算法来提取目标物体的深度信息，再根据获取的深度信息得到目标物体不同截面的高精度几何尺寸测量的研究，具有十分重要的意义和广泛的实用价值。
1 算法的基本理论及流程图
在Subbarao提出散焦测距算法的基础上，需要获取图像，通过利用几何光学原理及图像的灰度约束方程，对目标物体和相机空间上所形成的几何光学投影的关系与灰度图像结合来恢复物体的三维信息；然后，通过利用散焦图像的成像模型，由物体上两点在成像面上弥散斑半径的大小关系确定实际成像面与聚焦图像面的位置关系；最后，利用S变换，估算散焦点扩散参数，求得被测物与光学镜头间距离的公式，从而得出目标物体的深度信息。
我们要想从单幅图像中得到物体表面上两点间的相对深度，可设物体表面上的反射模型是Lambert漫反射模型，实现灰度梯度法的CCD成像的空间几何关系图。由于立体物体表面上有无数个点，它们到薄透镜的距离是不同的，因此聚焦像面与成像面间距离也是不同的，故散焦点扩散函数的值也不同。虽然点扩散函数在聚焦像面上是逐点变化，不能将获取的散焦图像表示为聚焦图像与散焦点扩散函数的卷积，但对于散焦图像来说，散焦像面上的一个点的小区域内可以看作是所有点的散焦点扩散函数的值近似相等，它们都等于这个点的小区域中心点相互对应的点扩散函数的值。
算法流程图如下图1所示。
2 测量的实验结果及误差分析
通过提出新的散焦测距算法来对目标物体的深度信息的获取，即基于图像灰度梯度法的散焦测距算法，在应用实践的过程中是否有效，还需要具体的实验验证，以证明该算法的可行性，并采用这种恢复物体深度信息的测量算法来实现并完成了对阶梯块的散焦图像做不同截面的目标几何尺寸的测量。
2.1 实验结果
在实验中采用深圳志先电子公司供应的型号为MTV-1881EX的CCD相机，光学镜头选用的型号为M2514-MP的镜头获取图像，焦距f为25mm。将测量物体放在相机镜头前，得到一幅聚焦图像，移动像检测器和镜头的距离使相机镜头得到目标物体的一幅散焦图像，为了使测量得到的实验结果更精确，需要对图像经过降噪处理，然后根据本文提出的算法计算出目标物体上两点间到相机镜头的距离，从而求出物体的高度差，并且应用于测量被测物高精度二维几何尺寸测量中的有效性。
可以通过获取不同截面间的深度信息来验证本文所提的散焦测距算法的可行性，图2（a）为两个长方形盒子组成一个阶梯块进行实验，该阶梯块用千分尺测量的不同截面高度为10mm，第二个截面的宽度为160mm。用使用相机拍摄聚焦图像，再通过移动被测物物体获取散焦图像如图2（b），对不同截面分别记截面1和截面2。
实验前要对相机镜头进行多次的聚焦成像，再通过光学镜头的成像公式来求得相机的像距和物距等测量参数，得出图2（a）中阶梯块对第一个截面聚焦时的物距值为413.6245mm。
利用本文提出的基于灰度梯度的散焦测距算法得到图2（b）中光轴成像方向上物距，从而计算出该阶梯块的两个不同截面成像轴方向上的高度差如下表1所示。
通过多次实验求得阶梯块的高度值，如表1可得出，将离相机近的截面宽度为100mm作为标准块规，根据这一实验数。据对第一个截面的像素进行物理尺寸的标定，然后可获得每一个像素的物理尺寸，由物体光轴方向上的不同截面在相机中成像原理得到，即
，式中各个参量的数值分别为：物距L=413.6245mm，第一个截面的宽度h2=100mm，h'1=455，h'2=293，可计算得到第二个截面的宽度为h2；再通过对第一个阶梯面聚焦时，利用传统的边缘检测提取第二个截面的边缘信息，通过像素值m来求得对应的截面几何尺寸，利用公式h2=（x1-x2）m，式中x1，x2为边缘点坐标，通过对像素值的标定，图像的像素值m=533，由x1，x2得到第二个截面的宽度h2。如表2所示。
从表2中可明显看出，利用本文提出的算法求得目标物体的深度信息，再根据这一实验数据来计算不同截面的二维几何尺寸，得到测量值的相对误差比传统的边缘测量得到的相对误差要小，说明了本文采用对不同截面的几何尺寸测量方法的有效性，而且测量精度高。
2.2 误差分析
在对目标物体的测量时都会存在很多的误差因素，从而影响了实验结果的精度，本课题利用CCD相机拍摄的目标物体图像进行实验，因此本节主要分析在光学成像系统中存在的误差和获取图像数据过程中的误差。
2.2.1 光学成像系统的误差
本课题由于是利用相机拍摄的图像测量物体的深度信息，因此光学成像系统会对实验结果造成误差这是不可避免的问题，而对于光成像系统产生误差的因素包括了两种，分别为光学镜头和CCD相机器件的成像误差，而后者会产生的噪声可以限制在相对小的范围之内，对实际的实验结果影响也会很小，因此可以对这种误差暂时不做考虑。
2.2.2 获取图像过程的误差
在获取拍摄的图像过程中，常常将这些图像输入到计算机中时，总是要对光信号转变为电信号，在这个转换的过程中会伴随很多外界环境带来的噪声。同时在利用散焦图像的灰度梯度法来估计弥散斑半径判定实际成像面与聚焦面的相对位置时，再作S变换时得到的点扩散函数，这时在作微分运算时在扫描的过程中会使测量误差放大，因此外界的和测量误差都会对实验结果数据产生影响。
3 小结
在散焦图像的测量问题中，必须对测量图像进行预处理，本课题通过对比分析和研究，最终图像的降噪处理采用了中值滤波的算法。实验根据获取阶梯块不同截面在成像轴方向上的高度差，利用这一高度差对不同截面之间的二维尺寸进行测量，实验结果表明获取目标物体的深度信息应用于单幅图像的物体不同截面之间的二维几何尺寸测量不仅有效且精度高、计算量小，应用范围广泛。最后，对实验结果的误差作了进一步的分析研究，从而总结出产生误差的原因。
参考文献
[1]江晓.图像测量技术及其应用研究[D].厦门：厦门大学（硕士学位论文），2008.
[2]张爱明.利用散焦信息的深度恢复算法研究[D].安徽：安徽大学（硕士学位论文），2010.
[3]何淑珍.基于灰度梯度的散焦图像测距算法的研究[D].青岛：中国海洋大学（硕士学位论文），2008.
[4]周万志.高精度图像测量技术研究[D].西安：西安电子科技大学（硕士学位论文），2009.
[5]陈志军，王小章，李剑锋.影像测量仪的光学成像误差分析及计算[J].测绘科学，2009，34（04）：164-165.
作者简介
马艳娥（1985-），女，山西省大同市人。现为山西农业大学信息学院机电工程系教师。研究方向为电子信息工程。
【关键词】视频检索；信息融合；视频检索；运动目标；监控视频
一、引言
在计算机视觉领域中，视频图像中运动目标检测与分割是一个重要的研究课题，它是对视频图像做进一步处理、分析和理解的基础，在机器人导航、智能监控系统、交通监测、医学图像处理以及视频图像压缩和编码等领域有着广泛的应用。在许多监控场所，场景中的背景往往比较复杂，具体到每个像素点，其运动或为多模态或为单模态。数据规模的庞大和增长的快速是学术界和商业应用中关注的新热点，信息时代，数据结构日益繁杂，数据规模急剧膨胀。数据结构的繁杂体现在数据模态种类、模态间融合形式的多样化上，特别是有了用户的参与，数据内容更加丰富。
二、视频检索
视频检索就是在视频数据库中找到与查询相关的视频片段，由于视频具有复杂的层次结构并且其中存在着图像声音等其他多媒体信息，所以视频检索较其他类的多媒体检索来说更加复杂。目前国内基于视频媒体信息检索的研究还处于初级阶段，从各类文献检索较少找到相关的比较成熟的项目和论文，个别研究者只涉及了基于内容的视频媒体检索技术的一个或几个分支。
三、基于一种快速运动目标视频检索
这种动态的背景模型可以很好的适应光线的变化，缓慢移动的目标等，它最大的特点是可以处理由于背景的来回运动而灰度分布呈现多峰的情况。然而这种算法需要对每一个点都用一个模型来描述，在不降低检测结果的前提下提高实时性。具体做法是融入空间相关性和融入时间相关性。在视频图像背景区域固定不动时，常用的运动目标检测方法有光流法、相邻分差法和背景差分法。
四、基于关系代数的多模态信息融合视频检索
文本检索模块主要针对视频中包含的文本信息进行查询，它将自动语音识别得到的脚本信息，字符识别得到的画面文字信息和从视频解码中得到的字幕信息进行综合整理，并对应到相应的镜头，然后利用布尔查询方法针对查询处理得到的关键词在已建立的视频文本特征索引结构上进行查询。该模块利用W = TF ×IDF计算查询词在查询结果中的权重，并利用其计算每一个查询得到的镜头的置信度，按照置信度的值对结果进行排序，其中TF和IDF分别代表单词频率以及逆文档频率。
五、基于直方图熵差的镜头检测方法
直方图熵差作为镜头检测度的镜头检测方法，使用连续帧间熵差检测突变，使用隔帧熵差扩大渐变效果，使用滑动窗口法计算出适应阈值可同时进行突变和渐变镜头的检测，使用最大熵确定分段全局最佳阈值消除滑动窗口法局部极大值造成的误捡。镜头边界检测的基本思想是通过比较视频序列的帧间差异来寻找镜头边界变化的规律。基于直方图方法不使用像素位置信息，只是考虑像素亮度和颜色的统计值，这样就降低对噪声和运动的敏感性，是目前最常用的镜头检测方法。
六、视频多特征的综合检索方法
基于内容视频检索还要解决多种检索手段相结合的问题，以提高检索的效率。对于单一特征检索手段，由于其约束信息不足，在返回目标视频的同时往往会返回大量其他也满足此检索要求的视频。采用多个检索手段相结合的方法无疑可提供更多的约束而使得返回视频中目标视频的比率得到提高，但检索手段间的融合是所要解决的问题。
七、结束语
基于运动目标的监控视频检索是一种基于对象的视频检索方法，通过对监控视频的分析获得运动目标，以运动目标为对象提取特征，在一定程度上提高了检索准确率。该方法具有一定的实用性，为警方在监控视频中查找嫌疑车辆或嫌疑人员提供帮助。基于内容的视频检索是当前信息检索的研究热点，它以图象处理、模式识别、计算机视觉、图象理解等领域的知识为基础，从认知科学、人工智能、数据库管理系统及人机交互、信息检索等领域，引入新的媒体数据表示和数据模型，实现对视频数据的有效检索。
2013年全国大学生创新创业训练计划立项项目（2013XKCX209）。
参考文献：
[1]张静，俞辉.一种多模态信息融合的视频检索模型[J].计算机应用，2008，1.
[2]张丽花.基于内容的视频媒体信息检索方法及框架研究[J].硕士不也论文，2009，4.
申请级别：副研究员
计算机工程与科学学院
XX年7月7日
教育与工作经历
教育
1994.9-1998.7 上海大学机械自动化系 本科
1998.9-XX.3 上海大学机械自动化系 硕士
XX.3-XX.9 上海交通大学图像处理与模式 识别研究所 博士
工作
XX.9-今 上海大学计算机学院 讲师
学术活动
兼职
中国计算机学会yocsef上海分坛学术秘书委员(XX.5~今)
ieee会员，ieee计算机分会会员(XX.1~今)
上海市计算机学会会员(XX.1～今)
主持中国机器学习邮件列表(XX.1~今)
活动
机器学习及其挑战研讨会，上海，参与，XX.11
第十届中国机器学习会议，上海，口头报告，XX.10
环太平洋人工智能大会，aucland，口头报告，XX.8
国际神经网络大会，大连，展板，XX.8
神经网络及其应用研讨会，北京，大会报告，XX.3
科研经历
参与国家自然科学基金四项
基于数据挖掘和综合模型的脑磁共振图像分析和诊断(30170274)已结题
面向钢铁生产的数据挖掘和数据融合信息处理平台及应用(50174038)已结题
纳米氧化铝材料设计的支持向量机方法 (20373040)进展顺利
分布式概念格数学模型及算法研究 (60275022)进展顺利
参与上海市高校网格技术e研究院一期项目
数据挖掘在生物医学网格中的应用 (XX.7-XX.6)
主持软件新技术国家重点实验室(南京大学)开放课题一项
机器学习中冗余特征问题的研究(XX.5-XX.6)
已申请国家自然科学基金
合作者：化学系 陆文聪教授
已申请上海市教委科技发展基金
正在申请上海市高校网格技术e研究院二期项目
研究方向
特征选择
结合学习器的研究
支持向量机
集成学习
多任务学习
偏最小二乘法
化学计量学
多元校正
药物构效关系
jcics，nsfc
学术成果
论文20余篇(第一作者9篇以上)
sci 收录5篇，其中第一作者4篇
ei收录10篇，其中第一作者3篇
其它核心杂志，第一作者5篇
sci收录源杂志录用2篇，正在出版
译著一本(第一作者)
支持向量机导论，电子工业出版社出版，XX.3
专著一本(算法部分，五万字以上)
support vector machine in chemistry，singapore, world scientific publishing company，XX.9
第一作者论文
************************************
学院工作
人工智能、软件工程等专业课
学术报告(二次)
计算机学院一次
化学系一次
本科生班主任(03级10班)，优秀生导师(5)
****************
其它条件
全国大学英语等级考试cet-6
合格，1997.6
上海市职称计算机能力考试
合格，XX.4
汇总
【摘要】 数字化虚拟人体结合了医学和计算机科学的最新成果，运用信息技术建立数字化的人体各个层次的计算机模型，实现了人体的数字化描述，为医学研究、教学与临床提供了形象而真实的模型，可提高医学教学和科研水平，指导临床诊断和治疗。数字化虚拟人体的研究将通过对基因、蛋白质、组织和器官形态及功能的数字化描述，最终达到对人体信息的整体精确模拟。数字化虚拟人体研究是一项巨大的系统工程，集成了最新的科技成就，它的研究在医学与计算机的结合上、在涉及人体模拟的许多方面开辟了新的研究领域，将促进一系列相关学科研究的深入，具有广泛的应用前景。
【关键词】 数字化虚拟人体；医学应用；计算机模型；力反馈
人体是由100多万亿个细胞组成的复杂整体。目前人类对自身的认识和了解还远远不够，对疾病病因、诊断、治疗方法的研究及人体与环境相互关系的研究由于缺少精确量化的计算模型而受到限制。应运而生的数字虚拟人体是利用来源于真人的人体数据集，通过计算机模拟而构造出来的一个与人类数据完全相同的虚拟人，它使计算机的定量分析计算和精确模拟成为可能，从而为研究人体在各种环境下的生理病理反应提供一个新的平台。在现有基础上，我们对数字虚拟人体的解剖及功能方面的完善及延伸进行了思索及探讨。
1 数字虚拟人体在医学领域的应用前景
1.1 提高医学教学和科研水平
数字化虚拟人体结合了医学和计算机科学的最新成果，运用信息技术建立数字化的人体各个层次的计算机模型，为医学研究与教学提供形象而真实的模型［1~3］。如在外科教学上，以往培训一位合格的外科医生，要在上级医生带领下，长期在病人身上积累开刀的经验。这种“练手艺”的过程，通过数字化虚拟人体的程序设定，可在电脑上反复进行演练。又如在医学科学技术或新药研制方面，以往必须先通过动物实验、小样本临床验证才能用于临床实践，数字化虚拟人体的研究为这一过程提供模型以进行预演，从而降低医疗风险，提高科研质量，加速医学教育和医学研究的现代化。
1.2 提供临床影像诊断的依据
临床断层影像诊断的形态学基础是正常人体断面解剖学。已有的断面解剖学所提供的图像和数据资料，采用的断面标本最薄也有5 mm以上，无法完全满足当前临床影像诊断的需要。数字化虚拟人体数据集采集的连续断面的图像，其断层间距离的精确度可达0.2 mm，甚至0.1 mm，从而为临床断层影像诊断提供与之匹配的断面图像和数据。
1.3 指导临床治疗
传统的医学诊断治疗主要是靠医生的经验积累对病人进行直接治疗，一旦误诊误治，错误将无法挽回。数字人体的出现将能够解决这个问题。由于其所有信息来源于真人，因而可以在数字人体上进行在真人身上无法进行的诊断和治疗。用药之前先将药物信息赋予数字人体，来预测人体对治疗的反应，以便更好地对症下药。手术之前，先在数字人体身上进行模拟，以制定详细的手术计划。目前虽然还不足以达到这一步，但是随着虚拟现实、模拟技术、虚拟内窥镜等技术的发展，数字人体已经开始广泛应用于临床各科。
1.4 为中医药学与针灸经络研究开拓新领域
祖国医学的理论体系的两大特点是整体观和辨证论治，数字化虚拟人体将从宏观和微观方面多指标、全方位地为科学阐述这一理论奠定基础。针灸经络学说是几千年来国人对人体结构研究的智慧结晶，融入针灸穴位数据的数字化虚拟人体，可从多层次、任意角度观察穴位的解剖结构、毗邻结构和针刺要点，为探讨针灸经络实质提供数字化平台，从而为中医药学与针灸经络的深入研究开拓新领域［4~8］。
2 数字化、可视化虚拟人体的研究
“数字化、可视化虚拟人体”是指通过先进的信息技术和生物技术相结合的方式，把人体形态学、物理学和生物学等信息与高级计算法整合成一个研究环境、研究人体对各种刺激的反应、实现人体的数字化描述，为医学及多学科的研究和应用提供一个基础技术的研究平台。
数字化虚拟人体的研究目标是通过将人体的结构和机能数字化、可视化，进而完整地描述基因、蛋白质、细胞、组织以及器官的形态与功能，最终达到人体信息的整体精确模拟［9~11］。其可经历“虚拟可视人”、“虚拟物理人”、“虚拟生理人”和“虚拟智能人”4个发展阶段。“虚拟可视人”是从几何学角度定量描绘人体的解剖结构，属于“解剖人”；如果考虑人体组织的力学特性和形变等物理特性，就是第二代的“虚拟物理人”；包括生理特性的数字化人体被列为第三代的“虚拟生理人”；研究人体微观结构及生化特性的则属于更高级的“虚拟智能人”［12］。
数字化虚拟人体研究是一项巨大的系统工程，集成了最新的科技成就，代表了当代最高的科技发展水平。它的研究在医学与计算机的结合上、在涉及人体模拟的许多方面开辟了新的研究领域，将促进一系列相关学科研究的深入。
2.1 国际相关研究
数字化虚拟人体研究的起源要追溯到美国国立医学图书馆（NLM）发起的可视人体计划。1989年美国国立医学图书馆开始酝酿建立一个医学图像库，以提供生物医学文献的图像检索系统，这需采集人体横断面、CT、MRI和组织学数据集，目的是为利用计算机图像重构技术建造虚拟人体做准备，此项目名称为“Visible Human Project（VHP）”，即“可视化人体计划”。VHP的人体断面数据获取工作由科罗拉多大学健康科学中心承担实施，第一套男性、女性VHP数据集分别于1994年、1995年完成并向世界公布。美国“VHP计划”的实施在全世界引起了巨大反响，不少研究机构或大学利用VHP数据集开发新的计算机人体模拟系统和实用产品，如华盛顿大学开发的数字化解剖学系统、汉堡大学开发的Voxel-Man系统、斯坦福大学开发的虚拟内窥镜系统等。
VHP数据集的出现改变了医学可视化的模式，为计算机图像处理和虚拟现实技术进入医学领域敞开了大门，使三维重构图像处理技术以空前的速度得以普及，VHP项目是信息技术和医学结合的重大创新工程［13~16］。其他国家也相应展开了本国的VHP计划，如日本、韩国等，但也都存在一定的问题，如美国可视人计划获得的数据由于受到当时技术水平的限制，无法提供重要的血管和神经内容。虚拟人体的神经显示目前仍属世界性难题，我国国内学者在该研究方面有初步尝试。
2.2 中国数字化虚拟人体研究动态
2001年在北京香山召开了主题为“中国数字化虚拟人体科技问题”的第174次香山科学会议，香山会议启动了中国数字化虚拟人体的研究［17］。会议后，我国的解剖学专家们加强协作，目前提供了虚拟中国人体（Virtual Chinese Human， VCH）数据集、中国数字化可视人体（Chinese Digitized Visible Human，CDVH）数据集和中国穴位三维人体（Chinese Acupoint Visible Human，CAVH）数据集参与国际科研大协作。
由于可视人体研究在与人体形态结构有关的众多研究领域具有重要的理论意义及广阔的应用前景，国内不少学者一直关注着这一研究领域的进展，并利用美国的VHP数据集进行了卓有成效的研究。如清华大学利用VHP数据集，在基于虚拟人体的计算机医学研究方面，对人体多个器官的结构与功能进行了可视化显示；中国科学院自动化研究所构建了开放的虚拟人体试验平台，对于数据压缩、图像分割、配准与融合、三维重建与绘制等算法进行了研究［18］。
中国数字化虚拟人体研究工作的特点是起步晚、进展快，把切入点放在解决国际上尚未解决的科学疑难问题上，创新尸体标本整体立式包埋和磨削的科学方法，进行血管灌注新配方的研究，取得血管标识的成功应用。中国数字化虚拟人体研究工作在取得断层解剖数据、获取关键技术成果之后，又进入到后期图形图像处理（包括图像配准、分割、3D重建、浏览及网络）、科学数据共享、神经与微小器官信息获取以及在医学和相关领域的应用等相应的研究［19］。
3 有关问题的思索及探讨
3.1 数字虚拟人体的血管、神经解剖结构的建模
血管和神经系统是正常人体解剖结构的重要组成部分，但血管与神经系统的模拟仍是目前面临的最大挑战。由于原始数据采集先天缺失，我们不得不承认开发的软件在血管和神经显示上不尽如意。血管和神经由于具有管状结构细而长的特征，包含的切片层次较多，涵盖的颜色层次也很丰富并具有渐变性，且神经组织与周围脂肪组织的颜色对比度较小，故利用分割肌肉、骨骼的RGB色度空间的双色度椭球的多步分割方法［20］所得的边界较为模糊，显示效果不甚理想。因此采用图形建模的方法，利用管状图形编辑器构建重要的血管和神经模型［21］。其步骤为：① 把血管、神经在每个解剖断面切片上的形状标注出来；② 根据标注组成不同直径的球体标记；③ 通过专用程序将标记自动连接形成管状结构；④ 将通过面成像方法的多面形表面模型转化为基于体素的体数据模型。在德国汉堡大学开发的VOXEL-MAN开发平台上运用此方法较好地显示了血管及神经结构。第一军医大学80岁的钟世镇院士花了几十年的时间掌握了人体血管铸型技术，能将血管标本分离出来，做出三维立体的管道模型，若这项技术与计算机技术相结合，可能也会弥补血管显示不充分的缺陷。
3.2 力反馈构想
目前大部分的虚拟人研究仍集中在第一代虚拟人即“虚拟可视人”阶段。“虚拟可视人”是从几何角度定量描绘人体的解剖结构，把实体变成切片数据，然后在计算机中重建成三维人体，没有生理变化，是人体断层解剖学意义上的数字化的解剖人。如果在此基础上我们能将其更进一步，即在“虚拟可视人”的基础上加入人体组织的力学特性和形变等物理特性，在质感、质地、软硬度及温度等方面达到和人体一样的指标，如皮肤有弹性、肌肉可以收缩、骨骼遭到打击时会断裂、血管受到损伤后会出血等，那么将进一步扩大数字虚拟人的应用范围。如与相应的具有精确力反馈的触摸装置相连接，操作者就可以手持虚拟针灸针在虚拟人体上针刺，从而获得如同真实环境下针刺穴位的感觉。
数字化虚拟人体研究是一项巨大的系统工程，在其现有的基础上加入血管、神经信息以完善虚拟人的解剖结构，同时开发虚拟人的力反馈研究领域以扩大其应用范围，将会为进一步的医学研究开辟更新的领域及促进一系列相关医学研究的深入，具有广泛的应用前景。
【参考文献】
［1］周果宏. 医学虚拟现实及相关技术［J］. 世界医疗器械，2003，9（5）：34-37，41.
［2］徐升，唐庆玉. 虚拟现实技术在医学中的应用［J］. 国外医学·生物医学工程分册，2001，24（2）：49-53.
［3］Akay M. The ART revolution［J］. IEEE Engineering in Medicine and Biology，1996，15（2）:31-33.
［4］钟世镇. 数字化虚拟人体的科学意义及应用前景［J］. 第一军医大学学报，2003，23（3）：193-195.
［5］钟世镇，原林，黄文华，等. 数字化虚拟人体为临床解剖学开拓研究新领域［J］. 中国临床解剖学杂志，2002，20（1）:3-4.
［6］李恺，张绍祥，刘正津，等. 脑干、三叉神经、大脑动脉环的可视化 研究［J］. 第三军医大学学报，2003，25（7）：595-598.
［7］邱明国，张绍祥，刘正津，等. 耳三维重建及虚拟内窥镜［J］. 第三军医大学学报，2003，25（7）：572-574.
［8］林鸿国，杨时鸿. 虚拟人对中医药学发展的影响［J］. 中医药学刊，2003，21（6）：953-954.
［9］李华. 数字化虚拟人［J］. 科学，2003，54（5）:20-23.
［10］钟世镇. 数字化虚拟人体研究现状和展望［J］. 解放军医学杂志，2003，28（5）:385-388.
［11］秦笃烈. 可视人体、虚拟人体及数字人体研究的国内外进展及应用［G］// 香山会议论文（174次）. 北京：中科院基础局香山会议办公室，2001：20-26.
［12］钟世镇. 数字化虚拟人的研究和前景［M］// 科学前沿与未来.北京:中国环境科学出版社，2002:171.
［13］Ackerman M J. The Visible Human Project［J］. Proceedings of theIEEE，1998，86（3）：504-510.
［14］Spitzer V M，Whitlock D G. The Visible Human Dataset:the anat-omical platform for human simulation［J］. Anat Rec，1998，253（2）:49-57.
［15］Ackerman M J，Yoo T，Jenkins D. From data to know ledge-theVisible Human Project continues［J］. Medinfo，2001，10（pt2）：887-890.
［16］Ackerman M J. The Visible Human Project:a resource for educat- ion［J］. Acad Med，1999，74（6）:667.
［17］钟世镇，李华，林宗楷，等. 数字化虚拟人背景和意义［J］. 中国基础科学，2002（6）：12-16.
［18］钟世镇，李华，罗述谦，等. 中国数字化虚拟人研究［G］// 香山会议 论文（174次）. 北京：中科院基础局香山会议办公室，2001：4－12.
［19］林鸿国，杨时鸿. 虚拟人对中医药学发展的影响［J］. 中医药学 刊，2003，21（6）：953-954.
［20］郑雷. 结合中医针灸的三维医学影像学研究［D］. 上海：上海交通大学，2004：18-27.
新技术改善乳腺癌诊断精准度
日前，一个巴西研究团队开发了一项可以对乳腺癌进行早期诊断的新技术，应用红外线热感照相机直接成像，可以使患者免于造影或活检所带来的不适与不便。据悉，这一热感成像技术对乳腺肿瘤诊断具有非常高的灵敏度和特异性，准确率约为90%。该技术的一个重要优势在于检查的无痛性，因为患者无需与器械接触所以完全无创。研究团队开发的新型软件可以将热感图像输入计算机数据库，以用于自动获取有助于诊断的感兴趣区域图像。这一工具还将存储、特征提取与识别功能相联合，可以通过相似性分析和数字模拟方法来分析深部和表面温度的关系，进而在获取图像的过程中检测病灶的存在。
计算医学改善疾病诊疗
计算医学正在飞速发展，使用计算机模型和先进的软件来探索疾病的发展及治疗机制，已经开始为众多医生所应用，以对抗心脏疾病、癌症和其他疾病。通过数字工具，研究人员已经开始使用实验和临床数据建立模型，以解决复杂的医学谜团。日前，约翰霍普金斯大学计算医学研究所的四位教授发表了题为《计算医学：从模型到临床过渡》的论文，关注了这一领域的一些最新观点。
据悉，该研究所成立于2005年，由大学的工程学院和医学院进行合作，目标是使用强大的计算机来分析并对疾病机制进行数学建模，其结果将被用来帮助预测疾病的高危人群，并探索如何更加有效的治疗疾病。
智能手机分散医务人员注意力
随着移动设备，尤其是智能手机与医疗保健的融合越来越紧密，其在危急情况下导致的注意力分散问题也在不断增加。
在美国经济周期研究所（ECRI）最新公布的年度十大健康技术危害名单中，智能手机首次上榜，位列第九。医疗专业人士常常需要应对由手机引起的注意力分散，在美国曾发生过医师在操作医嘱录入系统时，因接收和回复来自智能手机的短信而忘记录入医嘱导致重大医疗事故的案例。而今年一项针对体外循环灌注师的调查则显示，有一半的灌注师承认他们在手术期间发送过手机短信。这种可以联机互联网并发送电子邮件的智能手机引起的注意力分散将大大提升分心因素给工作带来的影响。医疗服务提供者应确保他们时刻处于警惕状态，并建立有效方法劝阻危急时刻智能手机的非职业用途。
X线检查不增加癌症风险
在进行X线检查期间，部分X线偏离主光束向不同方向散射。人们一直担心妇女在X线检查期间散射辐射的暴露可能会导致癌症风险增加，特别是诸如甲状腺等放射敏感区域，怀疑乳腺X光检查可能是甲状腺癌的危险因素，并且认为在进行检查时妇女应穿甲状腺防护铅套。
今年北美放射学年会上一项来自美国宾夕法尼亚州的研究报告称，在进行X线检查时，靠近身体区域的放射剂量非常低或可以忽略，不会增加癌症的发病风险。为更好的了解分散射线的潜在影响，研究团队测量了数字X光检查期间甲状腺、唾液腺、胸骨、子宫和眼晶体接受的剂量。结果显示外其他不同区域的剂量介于可忽略和非常低的水平之间。
关键词：图像拼接 SURF ROI 渐入渐出法
中图分类号：TP391.4 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）12-0133-01
图像拼接技术是当前图像处理的研究热点，被广泛应用于计算机视觉、遥感图像绘制、医学图像分析、智能视频监控和虚拟现实等领域。图像配准是图像拼接的基础，目前配准效果最好的是SURF算法。SURF（Speeded Up Robust Features）是一种具有鲁棒性的局部特征检测算法，SURF算法来源于SIFT[1]（Scale Inviariant Feature Transform）。文献[2]与文献[3]中对SIFT和SURF算法进行了综合对比，在执行速度上，SURF算法是SIFT算法的三倍多，当图像存在旋转、模糊、光照、尺度和视角变换下，SURF与SIFT都表现出了较好的稳定性。因此本文采用SURF算法实现图像的配准。文献[4]提出了在感兴趣区域寻优搜索的策略，将特征配准算法缩减到重叠区域，提高了图像配准的效率，同时减少了特征的误匹配，提高了图像配准精度。图像融合是图像拼接另一个关键部分，渐入渐出法在速度上具有较好的体现，但是当图像质量不高和曝光不一致的情况下会出现明显的断裂和拼接痕迹。为解决普通监控摄像头图像质量不高以及视差引起的拼接质量问题，本文提出基于ROI与SURF算法的图像拼接方法，并采用RANSAC[5]算法求取最佳单应变换矩阵，最后通过改进的渐入渐出法[6][7]融合图像，有效解决了图像融合过程中的拼接痕迹，使融合区域过渡更自然。
1 系统流程
基于SURF和改进渐入渐出法的图像拼接思路如下：
（1）首先输入两张具有重叠区域的图像；
（2）大致估算重叠区域的大小；
（3）对ROI区域寻找特征点，进行特征匹配，并通过比值提纯、对称性提纯以及RANSAC提纯选出优质匹配，然后利用RANSAC计算最佳单应性矩阵；
（4）采用改进的渐入渐出法进行图像融合；
（5）输出图像。
2 图像配准
图像拼接要求重叠区域占图像的20%至30%，特征点的寻找与匹配只针对重叠区域，重叠区域外的特征点检测和匹配，增加了算法的耗时，同时会带来不必要的误匹配，降低了图像配准的精度。本文通过估算重叠区域的大致范围，然后在ROI区域内检测特征点并进行匹配。
3 图像融合
4 实验结果及分析
测试的实验平台为Intel 酷睿2 T6600@2.20 GHz CPU，内存为2GB，软件开发环境为VS2010及opencv2.4.9，图像为普通USB摄像头所拍摄，分辨率为640X480。
本文在该平台上实现了使用ROI区域的SURF算法进行图像配准，与直接使用SURF算法对比，对特征点数与程序耗时的统计如表1所示。对特定区域提取后的SURF算法比原SURF算法快了大约2倍。使用渐入渐出法融合后的图像过渡区域会出现断裂以及不自然的现象。使用改进算法融合后的图像拼接效果更接近原图像，没有明显的拼接痕迹。
5 结语
本文基于提取ROI与SURF算法快速找到特征点对并进行图像配准，然后利用改进的渐入渐出算法实现了图像的拼接，消除了拼接痕迹，改善了拼接质量。
参考文献
[1]David G Lowe.Distinctive Image Features from Scale-Invariant Keypoints[J].International Journal of Computer Vision.2004，60（60）：91-110.
[2]索春宝，杨东清.多种角度比较SIFT、SURF、BRISK、ORB、FREAK算法[J].北京测绘，2014，4，23-26.
[3]张锐娟，张建奇，杨翠.基于SURF的图像配准方法研究[J].红外与激光工程，2009，38（1）：160-165.
[4]王勇，何晓川，刘清华等.一种感兴趣区域寻优搜索的全自动图像拼接算法[J].电子与信息学报.2009， 31（2）：261-264.
[5]杨云涛，冯莹，曹毓.基于SURF的序列D像快速拼接方法[J].计算机技术与发展，2011，21（3）：6.
