影像图象信息压缩 第五章

1、第五章 影像图像信息压缩n图像信息压缩方法分类n图像变换编码、预测编码与矢量编码n图像信息压缩的现代方法n医学图像处理技术1一 图像信息压缩方法分类n什么是图像信息压缩？n在保证图像质量和满足任务要求的条件下，减少原始图像数据量的处理过程。2 数字图像数据量大，图像的传输和存储困难。占用资源多，花费高。 如一幅512512的灰度图象的比特数为 5125128= 再如一部90分钟的彩色电影，每秒放映24帧。把它数字化，每帧 512512象素，每象素的 、 、 三分量分别占8 bit，总比特数为图像压缩的必要性图像压缩的必要性 90 x60 x24x3x512x512x8bit=。 如一张CD光盘

2、可存600兆字节数据，这部电影光图像（还有声音）就需要张CD光盘用来存储。3u 一般原始图像中存在很大的冗余度。u 用户通常允许图像失真。u 当信道的分辨率不及原始图像的分辨率时，降低输入的原始图像的分辨率对输出图像分辨率影响不大。u 用户对原始图像的信号不全都感兴趣，可用特征提取和图像识别的方法，丢掉大量无用的信息。提取有用的信息，使必须传输和存储的图像数据大大减少。 图像压缩可能性图像压缩可能性4常见的数据冗余冗余：信息中存在着多余的数据。 例：“你的朋友张三将于明天晚上8点整在重庆大学民主湖等你” “你的朋友张三将于明天晚上8点在民主湖等你” “张三于明晚8点在民主湖等你”5 数字图像的

3、冗余主要表现编码冗余；像素冗余；视觉心理冗余。数据图像冗余6n(1) 编码冗余： 一个图像的灰度级编码，使用了多于实际需要的编码符号，就称该图像包含了编码冗余。例：如果用8位表示该图像的像素，该图像存在着编码冗余，该图像的像素只有两个灰度，用一位即可表示。7n(2) 像素冗余： 图像内部相邻像素之间存在较强的相关性所造成的冗余。u任何给定的像素值，原理上都可以由其邻域像素值预测。u原始图像越有规则，各像素之间的相关性越强，可能压缩的数据越多。8n(3)视觉冗余：n人眼不能感知或不敏感的那部分图像信息称为视觉冗余。 例：人的视觉特性最多可辨认出216种颜色，而彩色图像一般每个像素用24位表示，则

4、可表示出224种颜色。24位颜色8位颜色9一 图像信息压缩方法分类n图像信息压缩的几个概念n压缩比Cn图像压缩前与压缩后所占的比特数分别为B和Bd，压缩比定义为： C=B/Bd10一 图像信息压缩方法分类n图像信息压缩的几个概念n信源编码n信号变换量化统计编码后的输出码。n以提高通信有效性为目的的编码。n通过压缩信源的冗余度来实现。n采用的一般方法:n压缩每个信源符号的平均比特数或信源的码率。11一 图像信息压缩方法分类n图像信息压缩的几个概念n信道编码n按一定规则加入差错校正码，进行误码防护。以提高信息传输的可靠性为目的的编码。n通过增加信源的冗余度来实现。n采用的一般方法是增大码率/带宽。

5、与信源编码正好相反。12图像压缩技术无损压缩：压缩过程是可逆的，经过解压缩后的图像能够完全恢复出原来的图像，信息没有任何丢失的。有损压缩：压缩过程是不可逆的，无法完全恢复出原图像，信息有一定的丢失。常用的压缩编码方法13图像压缩技术无损压缩有损压缩哈夫曼编码行程编码算术编码有损预测编码 变换编码 其他编码常用的压缩编码方法14一 图像信息压缩方法分类图像压缩的分类方法有损压缩无损压缩2：15：1混合编码（JPEG MPEG）基于重要性的编码基于模型编码（分形编码）变换编码预测编码（运动补偿）滤波子采样矢量量化正交变换子带变换霍夫曼编码行程编码Lempel-Zew编码算术编码15u 将相同的或相

6、近的数据或数据特征归类，使用较少的数据量描述原始数据，以达到减少数据量的目的。在减少或去除冗余数据的同时，能够保持原有信息不变。无损压缩 无损压缩算法中删除的是图像数据中冗余的信息，在解压缩时能精确恢复原图像。16无损压缩17u利用人眼的视觉特性，有针对性地简化不重要的数据，以减少数据量。u有损压缩是通过牺牲图像的准确率以实现较大的压缩率，如果容许解压图像有一定的误差，则压缩率可显著提高。u有损压缩在压缩比大于30：1时仍然可重构图像，而如果压缩比为10:1到20:1，则重构的图像与原图几乎没有差别。有损压缩18有损压缩19图像压缩模型图像压缩模型 一个压缩过程有编码器与解码器两个主要部分.信

7、道编码器信源编码器信道解码器信源解码器解码器解码器f(m,n)编码器编码器信道),(nmf信源编码器删除输入冗余性;信道编码器增强信源编码器的抗干扰能力;如果在编码器与解码器之间的信道是无噪声（不易发生错误）的，则信道编码器与解码器可省去。 20一 图像信息压缩方法分类n图像信息的压缩过程映射统计编码量化信号输入编码输出条件：允许客观误差或主观察觉图像损伤尽量减少量化等级。编码方式应与信号或符号的分布特性相适应。21 信源编码器和信源解码器 信源编码器:一般情况下，信源编码器包括顺序的3个独立的操作：转换器： 减少像素冗余。一般是可逆的。量化器： 根据保真度准则调整变换器输出数据的精度。 减少

8、视觉心理冗余。 不可逆，仅用于有损编码。符号编码器： 产生用于表达量化器输出的码本，并根据码本进行映射输出。 可逆。 减少编码冗余。转换器量化器符号编码器f(x,y)信道22信源解码器 只包含2个部分：符号解码器和反向转换器。 符号解码器反向转换器信道),(yxf23二、 图像的变换编码与预测编码n图像信息压缩实现手段：n通过编码实现n常见编码n统计编码：无失真编码n霍夫曼编码、n双字长编码、n游程编码、LZW编码、算术编码等。n变换编码n预测编码24 在变字长编码中，对于出现概率大的信息符号编以短字长的码，对于出现概率小的信息符号编以长字长的码。如果码字长度严格按照符号出现概率的大小的相反顺

9、序排列，则编码结果平均码字长度一定小于按任何其他符号顺序排列方式的平均码字长度。 变字长最佳编码定理变字长最佳编码定理25 将信源符号按出现的概率由大到小排列。 将最后两个符号的概率进行合并相加。 重复以上步骤 、，直至最后概率和为1。 反向逐步向前编码。每步有两个分支，各赋予一个二进制码，对概率大的赋予码元0，对概率小的赋予码元1。或者相反。 从树根到信源 符号节点记录相应路径上的码元，得到该符号编码。 霍夫曼编码霍夫曼编码 霍夫曼编码方法 26例：信源为 3 . 004. 01 . 006. 04 . 01 . 0654321aaaaaax求其霍夫曼编码 霍夫曼编码霍夫曼编码 霍夫曼编码方

10、法 27解： 表的形式： 2829最后得到的霍夫曼编码为：a1=011， a2=1, a3=01010, a4=0100, a5=01011, a6=00树的形式： 30最后得到的霍夫曼编码同样为：a1=011， a2=1, a3=01010, a4=0100, a5=01011, a6=00熵、平均码长、编码效率的计算 bitPaHiPii1435.2log)(612bitLPBiii2 .261975.02.21435.2)(BaH31霍夫曼编码的解码 霍夫曼码是一种可唯一解开的码，因为任何码符号串只能以一种方式解码。因此，对于任何霍夫曼编码的符号串，都可以通过从左到右的方式对串中每个符号

11、进行分析来解码。 例如，对码串010100111100，从左到右扫描显示，第一个有效的码字为01010，它对应a3，然后依次为： 011a1, 1 a2, 1 a2, 00 a6 所以，解码结果为：a3a1a2a2a632 霍夫曼编码的特点 即时码，即1串码符号中，每个码字都是独立生成和解码，可以不考虑其后的符号。 单义可译：任何码串都只能以一种方式解码。 跨字节存储，复杂。 最优的变步长码 。 编码不唯一性33变换编码n什么是变换编码？n变换编码不是直接对空域图像信号进行编码，而是将空域图像信号映射变换到另一个正交矢量空间（变换域或频域），产生一批变换系数，然后对这些变换系数进行编码处理。n

12、变换编码是一种间接编码方法。34变换编码n常见的变换编码nDCT（离散余弦变换）nDFT(离散傅里叶变换)nWHT（Walsh Hadama 变换）nHrT(Haar 变换)等。35u原理u将空域中的图像信号，变换到另外一些正交空间中去，用变换系数来表示原始图像，并对变换系数进行编码。u一般来说在变换域里描述要比在空域简单，图像的相关性明显下降。u变换本身并不带来数据压缩，但变换图像的能量大部分只集中于少数几个变换系数上，采用量化和熵编码则可以有效地压缩图像的编码比特率 。 变换编码变换编码36变换编码原理37变换编码的基本步骤（1）图像分块，用一个可逆线性变换（如傅立叶变换）把图像映射到变换

13、系数集合。（2）对该系数集合进行量化和编码。对于大多数图像，重要系数的数量是比较少，且图像失真较小。（3）在接收端对接收到的码流进行解码，分离出各变换系数，且对舍去的系数用“0”来代替，然后求反变换，恢复各图像子块。38变换编码的基本步骤变换编码的基本步骤 编码、解码流程编码、解码流程构造子图象正交变换量化编码解码反正交变换合并子图象变换编码的一般系统框图输入输出39 图像信息经过变换处理，相邻像元之间的相关性明显下降，有利于图像的编码压缩。 图像频谱中的变换系数，表示图像在不同空间频率上的相对幅度，而且某一空间频率所包含的信息来自整个图像，频谱能量主要集中在低频部分，能量随频率的增加而迅速下

14、降， 变换编码受噪声干扰的影响较小。 变换编码的特点4041 变换本身不能直接减少数码率，只有通过适当的编码，才能利用变换来压缩图像数据。 例，设一幅8x8的图像信息如下图1010101001010101103232000123230110323210012323011010101001010101320000000000000000000000000000000000000000000032032000000000000032064并对其进行二维Walsh变换42 上面的例子说明，原始信号的能量分布是相当分散的，经过变换后却相当集中集中，而且主要集中在少数的频率谱上。对极大部分区域来说，它的

15、谱能量为零。为了达到数据的压缩，即选出能量集中的区域进行编码，而放弃不集中的区域。43变换编码的基本原理变换编码的基本原理举例举例 原始图像原始图像相应的相应的DCTDCT系数系数52 55 61 66 70 61 64 7363 59 66 90 109 85 69 7262 59 68 113 144 104 66 7363 58 71 122 154 106 70 6967 61 68 104 126 88 68 7079 65 60 70 77 68 58 7585 71 64 59 55 61 65 8387 79 69 68 65 76 78 94-415 -29 -6225 55

16、 -20 -1 3 7 -21 -629 11 -7 -6 6-46 8 77 -25 -30 10 7 -5-50 13 35 -15 -9 6 0 3 11 -8 -13 -2 -1 1 -4 1-10 1 3 -3 -1 0 2 -1-4 -1 2 -1 2 -3 1 -2-1 -1 -1 -2 -1-1 0 -144 正交变换正交变换 45正交变换的物理意义正交变换的物理意义 图像数据正交变换后不改变信源的熵值，变换前后图像的信息量没有损失，完全可以通过对应的逆变换得到原来的图像数据。 经过正交变换后，数据的分布规律发生了很大的改变，像素之间的相关性下降，变换系数向新坐标系中的少数坐标

17、集中，一般集中于少数的直流或低频分量的坐标点。 变换编码将统计上高度相关的像素所构成的矩阵通过正交变换，变成统计上彼此较为独立、甚至达到完全独立的变换系数矩阵，以达到压缩数据的目的。 46实现变换压缩算法的主要问题实现变换压缩算法的主要问题n变换的选择变换的选择n子图尺寸的选择子图尺寸的选择n量化和编码量化和编码47 变换的选择 1、可以选择的变换1）K-L变换(KLT)2）离散傅立叶变换（DFT） 3）离散余弦变换（DCT） 4）Walsh-Hadamard变换（WHT） 5）小波变换48子图尺寸的选择子图尺寸的选择子图尺寸的选择有两个原则：1) 如果n是子图的维数，n应该是2的整数次方。为

18、便于降低计算复杂度。2) n一般选为8x8或16x16。由实践得到： 随着n的增加，块效应相应减少。49主要问题三：量化和编码主要问题三：量化和编码u系数选择u区域法：选择能量集中的区域进行编码,舍弃能量为零和零星能量区域,从而达到数据压缩的目的。u阈值法：是按变换系数的幅度进行编码。它将变换系数与门限值相比较,大于门限的给予编码,否则舍弃。u所选系数的量化和编码50 下图是1616图像数据阵列51 下图是原点在中心、与前图相对应的傅里叶变换域频谱52 下图是原点在中心、与前图相对应的傅里叶变换域频谱53右图(a)为88图像子块的灰度分布,经沃尔什变换后,变换系数分布如图 (b)示。54量化和

19、编码量化和编码l量化将带小数的系数变成整数，并使大数值变换成小数值。l量化处理导致有损压缩。l量化后的数值就可分配码字，分配的原则是：方差大的系数分配长码字，方差小的系数分配短码字。55 一般来说，图像变换的编码压缩按下列步骤进行： （1）确定图像矩阵的阶数 （2）确定变换矩阵 （3）计算变换域 （4）保留较大的那些系数，并对保留系数进行量化编码，构成压缩后的新矩阵 （5）按新矩阵传输那些系数不为零的数值，并在接收端用反变换求得原始图像的值。 总结56n由于图像和客观景物的千变万化，为了达到较高的压缩比，还可以把变换编码同其它形式的编码（如预测编码）结合起来的编码，称为混合编码。57DCTDC

20、T变换编码的基本步骤变换编码的基本步骤 DCT变换编码方法：DCT变换DCT逆变换原图像除以量化矩阵取整1）编码过程：2）解码过程：压缩图像取整压缩图像解压图像5892. 011. 027. 065. 000. 150. 050. 150. 238. 058. 165. 027. 00 .1145 .1185 .1195 .1201D29221714241613141914121216101116C000000000000712118D例：例：56606159586059625759596157586059F原图像为：DCT变换除以量化矩阵，取整59DCT变换编码原图解压图60 1）基本没有块

21、效应. 2）信息封装能力强，把最多的信息封装在最少的系数中.DCT已被国际标准采纳，作成芯片。其优点：61 预测编码预测编码预测编码（Predictive Coding)，就是根据已经编码的相邻像素值预测当前的像素值，对实际值与预测值的差值(预测误差)进行编码。当预测比较准确，误差较小时，即可达到编码压缩的目的。62三、数字图像的常见格式三、数字图像的常见格式n常见的数字图像：nJPEG图像格式、nTIFF图像格式、nMPEG图像格式、nDICOM医学影像文件格式等。63三、数字图像的常见格式三、数字图像的常见格式nJPEG图像格式图像格式：扩展名是JPG，国际标准静态图像压缩格式。n三种编码

22、标准：JPEG,JPEG-LS,JPEG2000n主要压缩的是高频信息，对色彩的信息保留较好；n适合应用在网页和需要连续色调的图像中。64三、数字图像的常见格式三、数字图像的常见格式nTIFF图像格式图像格式：扩展名是TIF，是一种非失真的压缩格式(最高也只能做到23倍的压缩比)n能保持原有图像的颜色及层次，占用空间大。n如一个200万像素的图像，差不多要占用6MB的存储容量，n常被用于较专业的用途，如书籍出版、海报等，极少应用于互联网上。65三、数字图像的常见格式三、数字图像的常见格式nMPEG图像格式：图像格式：即运动图像专家组格式，也称为国际动态图像压缩格式。nVCD、SVCD、DVD大

23、多是这种格式。n采用运动图像压缩算法的国际标准，采用了有损压缩方法减少运动图像中的冗余信息。n保留相邻两幅画面绝大多数相同的部分，而把后续图像中和前面图像有冗余的部分去除，从而达到压缩的目的。66三、数字图像的常见格式三、数字图像的常见格式n医学图像特点n精度要求高、图像数多及数据量大。n无损压缩的压缩倍数：1.663.91n有损压缩倍数：1020n新压缩概念：近无损压缩、ROI压缩67n医学图像的分类：n连续色调的灰度图像：X射线n连续色调的彩色图像：显微切片图像n连续色调的灰度运动视频图像：超声n连续色调的彩色运动视频图像：多普勒超声n离散的灰度或彩色图像：心电图n文本文件：诊断报告68n

24、医学图像压缩方法选择（DICOM标准）n有损压缩JPEGn无损压缩JPEG：1.663.91n近无损压缩：视觉特性和感兴趣区域分布特性69n图像数据压缩模型两部分：n建模和编码建模熵编码原始图像数据变换图像数据压缩数据比特流70n图像映射模型：n将图像转换为动态范围小，分布集中的差值图像。n映射模型越复杂，可以获得更高的压缩比，但压缩占用的时间越长。71n图像建模方法：n采用预测模型n线性预测：差值脉冲编码调制DPCMn非线性预测n基于变换模型n正交变换、小波变换n采用多分辨率模型72n熵编码：n原图像经映射模型处理后，得到了分布集中的变换图像数据，选择合适的熵编码方法对其进行压缩。熵编码是无

25、信息损失的。n如霍夫曼编码、算术编码、行程编码 编码前：aaaaaaabbbbbbcccccccc 编码后：7a6b8c73医学图像压缩标准医学图像压缩标准nJPEG-LS：支持无损/近无损压缩，对于连续色调的灰度图像具有很好的压缩效果。nIPEG2000：JPEG2000的压缩效率更高，且支持图像的感兴趣区（ROI）压缩。74动态图像的压缩和解压缩动态图像的压缩和解压缩n动态图像特点：n帧内相关性n帧间相关性，相邻两帧之间的画面差异是相当小的。n压缩：n获取帧差异序列n对帧差异序列的每一帧用静态图像压缩方法压缩。n解压：n先解出第一帧，在解差异帧。75n动态图像压缩标准主要有：nMPEG-1

26、nMPEG-2nMPEG-3nMPEG-4nPx64nMPEG-776n彩色图像压缩的特点是保持颜色的逐渐变化，删除图像中颜色的突然变化。利用有损压缩技术，某些图像中的信息被有意地删除了，这些被删除的数据不能够完全恢复。JPEG就是这种压缩方式。我们知道图像色彩用HSB色系表示时有三个要素：亮度(B)、色相(H)和色纯度(S)，而人眼对于亮度的敏感程度远远高于其它二者，也就是说，只要亮度不变，稍微改变色相和色纯度，人们难以察觉，JPEG压缩正是利用了这样的特点，在保存图像时保留了较多的亮度信息，而将色相和色纯度的信息和周围的像素进行合并，合并的比例不同，压缩的比例也不同，由于信息量减少了，所以

27、压缩比可以很高。77四、PACS中图像处理技术n医学图像的空间变换n医学图像的增强技术n医学图像特征参数测量78四、PACS中图像处理技术n数字图像处理（Digital Image Processing）n又称为计算机图像处理，它是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。图像处理的最终目的是改善图像的质量，它以提高图像的使用价值为目的。79什么是图象处理与分析？n图像处理和分析n指用一系列方法去获取、校正、增强、变换、压缩可视图像的技术，其目的是提高信息的相对量，如增强图像中的某些部分或提取某些特征，以便提取信息。80PACS中图像处理技术n图像处理目的：n改善图像质量，提高

28、分辨率、去粗取精、增加目视判读的有用信息。n图像分析目的n确定诊断目标。n图像后处理，使图像更加清晰，便于影像医生准确的观察图像中病变的组织或器官的形态变化，定性的评价。81PACS中图像处理技术n图像理解n弄清图像中有价值信息与病变组织或器官的性质、生理、生化、机能等方面改变程度的定量评价，为诊疗决策提供科学依据。图像理解图像分析低大高小处理层次数据量图像处理82数字图像处理的优点数字图像处理的优点n再现性好再现性好n处理精度高处理精度高n处理速度快处理速度快n处理图像手段灵活处理图像手段灵活n易存储易存储n发展快发展快n操作简单操作简单n易传输易传输n安全安全n智能化智能化831、医学图像

29、的空间变换n图像的空间变换n用数字建模的方法来描述图像的位置、缩放、镜像等几何变化的方法，为医生从各个方向、采用不同大小图像进行浏览和观察提供有效、便捷的途径。n图像旋转n缩放和镜像841、医学图像的空间变换n图像的空间变换数学模型n变换矩阵n建立一幅图像与变换后的图像中所有点之间映射关系。33变换矩阵UVw1=XYwT变换矩阵851、医学图像的空间变换n图像旋转n缩放和镜像T=hcoshsin ahsin hcos b 0 0 1 h为放大系数，a,b为平移量862、医学图像的增强技术n图像增强技术n采用一些变换技术来改善图像的清晰度，将一些重要的内容增强突出，同时将一些不重要的内容进行抑制

30、，以适应人眼的观察和机器的自动分析。87图象处理与分析常见方法n(1)图像恢复n(2)图像增强n(3)边缘检测 n(4)图像分割n(5)图像测量n(6)图像压缩n(7)图像配准与融合n(8)三维成像88常见的图像处理方法n开窗显示技术n开窗技术通过软件的方法在普通显示器上分段显示高精度医学图像的信息。n在不影响视觉效果的前提下，将高精度图像的灰度级逐段映射为窗宽为256级灰度值，使高精度图像的各个灰度区间的细节得到充分的显示。89n灰度变换n亮度和对比度调节：n亮度调节可以通过增加或减少所有像素点的灰度值来实现；n对比度调节可以通过对比度线性展宽完成。n自动灰度范围调节：实现图像的自动灰度变换

31、，增加图像细节区的灰度动态范围来增加对比度，从而达到增加图像清晰度的目的。90n图像的直方图均衡处理n什么是灰度直方图？n一幅数字图像中像素灰度统计学分析。91n图像的直方图均衡处理n什么是灰度直方图？92n图像的直方图均衡处理n什么是灰度直方图？n对一幅数字图像所包含的全体像素的灰度值做统计，并且用横坐标表示灰度值，纵坐标表示图像中该灰度值的像素数目，或该灰度值的像素数目在总的的像素数目中所占比例，这样绘制的图像称为灰度直方图。93n图像的直方图均衡处理n灰度直方图是图像质量的表现。n代表图像明暗程度、细节清新度和动态范围。9495n图像的直方图均衡处理n直方图的变换n对图像中起到主要作用的

32、灰度值展宽，对图像不起主要作用的灰度值进行归并，n使图像灰度信息分布的尽可能均匀，n增加了像素灰度值的动态范围，从而达到了增强图像整体对比度、清晰图像细节的目的。96n图像增强n去掉使图像质量劣化的各种因素，如各类噪声和畸变等；n改善图像视觉效果，以便从图像中提取所包含有用信息。n图像增强实现方法n空间域n频域：傅立叶变换、傅立叶逆变换97n图像增强n空间域图像增强技术n基于灰度直方图的变换处理n图像平滑：去除噪声，改善质量n图像锐化：增强图像边缘，提高视觉效果n伪彩色增强n将灰度图像映射为伪彩色图像处理。98n边缘提取：n边缘是图像中具有不同平均灰度的两个区域之间的边界，边缘提取是基于图像中

33、对象与背景之间在灰度特性上存在着某种突变性（或不连续性）进行的一种处理技术。n图像边缘保留了原始图像中重要的信息，获得图像的边缘轮廓，使图像简明清晰，有利于辅助医生进行诊断。99n图像测量n测量图像的几何特性（面积、形状、圆周等）、强度特性（灰度分布：均值、标准差等）、颜色特性（颜色、颜色分布）、纹理特征（细微结构：定量地表示小距离内灰度值的变化）。n通过图像处理技术获得尽可能准确的各种定量信息，可以为医生分析和诊断病灶区症状、判断病情的发展起到重要的辅助作用。100n图像恢复n目的是改进图像质量，将图像中的干扰信息去除。n在图像获取时会有一些干扰因素导致图像质量下降。如CT扫描时患者的呼吸、

34、心跳等不仅造成图像模糊，甚至产生伪像。n通过变换、滤波等算法可以去除干扰。101图像配准与融合n图像分类 -根据图像信息内涵n解剖结构图像：高分辨率，提供脏器解剖结构信息。如CT、MRI、B超。n功能结构图像：分辨率低，提供脏器的功能代谢信息，如PET、SPECT102图像配准与融合n图像配准基本概念n将一幅图像上的点映射到另一幅图像相应点的过程。n待配准的图像来源n不同时间n不同设备n从不同角度获得二维或三维视图103图像配准与融合n图像配准基础n寻找两副图像数据集之间的几何变换关系，与灰度变换关系，将两副图像的坐标空间转换到同一个标准空间的过程。n模板配准:n把标准图形（模板）放在图像中，

35、观察其相关性。如脑外科手术时手术器械与病人手术部位的配准。n体视化配准n指来自不同设备的图像之间的配准，或同一设备不同断层之间的配准。104图像配准与融合n图像配准图示105106图像配准与融合n什么是融合？n将具有不同成像机理的多个图像合为一幅新图像。n各种图像配准并构成一个统一的数据集。n如病人头部的某一个体素的X线图像、MRI图像、MRS图像等，通过配准形成一个新的图像，包含以上各种图像的属性，既病人的计算机仿真模型。107n图像分割n将图像中具有特殊含义的不同区域区分开来，这些区域互相不交叉，每一区域满足特定区域的一致性。n图像分割可用特征n灰度、颜色、纹理/局部统计特征或频谱特征。1

36、08三维重建n将扫描所获得的断层图像数据用计算机重新构建解剖结构的三维图像，在医学诊断、外科手术和放射治疗计划设计等方面有重要的临床价值。109数字图像处理系统基本结构输入图像输出图像110111112113n数字图像运算：数字图像运算：数字图像运算是数字图像处理的最基本技术，包括算术运算与逻辑运算。n算术运算有：加法、减法、乘法运算等；n逻辑运算有：求反、异或、或、与运算等。114加法运算：图像合成、衔接等115减法运算：如检测同一场景两幅图像之间的变化在上图中a为时间1的图像，b为时间2的图像，用图像a和图像b相减得到的是同一场景在两幅图像之间的变化。数字减影血管造影成像116常见的影像处

37、理系统n图像处理软件的选用三要素：n检索n编辑n删除无意义的影像，避免不必要的存储；n把文字说明与相应的图像信息一并存入。n再处理n图像编辑、对兴趣区做图像放大、窗位与窗宽调节、胶片打印等。117图像处理系统功能包括n图像处理功能n自定义显示图像的相关信息，如姓名、年龄、设备型号等参数，n提供缩放、移动、镜像、反相、旋转、滤波、锐化、伪彩、播放、窗宽/窗位调节等。n测量功能nROI值、长度、角度、面积等数据的测量、标注、注释等功能。118图像处理系统功能包括n管理功能n支持设备间影像的传递，n同时调阅病人不同时期、不同影像设备的影像及报告功能，n支持DICOM3.0的打印输出，n支持海量数据存

38、储、迁移管理。119图像处理系统功能包括n远程医疗功能n支持影像数据的远程发送和接收。n系统参数设置功能n支持用户自定义窗宽/窗位值、显示文字的大小、放大镜的放大比例等。120n图像处理新功能：n影像显示功能标准化：如调窗宽/窗位值可通过鼠标控制、图像窗口显示定位线等n计算机辅助功能：自动计算左右心室容量、射血分数、标注血管狭窄、钙化位置、乳腺癌可疑点、提供PET-CT的标准吸收值等。n其他如多线读取图像、高效率用户界面、用户可设置的自动处理和挂片协议等。121常见医学图像处理软件nMaterialise Simplant Pro v11.04 （CT资料转化3D图像工具）nMerge.eFi

39、lm.Workstation.v2.1.2+用户手册 1CD(在医学图像处理领域排在首位的诊断和处理工具。它可以同时检查多个图像,进行相互参考,测量,旋转,缩放和注释)nMestREC.v 1CD（提供数据处理、可视化和分析高分辨率的核磁共振数据的功能）nSante.DICOM.Editor.v1.0.21 （DICOM编辑器，医学用软件，可以查看，处理以及编辑任何形态的DICOM图像的工具）nSante.DICOM.Viewer.Pro.v1.0.21 （DICOM查看器，医学用软件，可以查看DICOM图像的工具）122远程医疗n远程医疗概念远程医疗概念n远程医疗发展史远程医疗

40、发展史n远程医疗的应用远程医疗的应用123远程医疗概念远程医疗概念n利用通讯技术和计算机多媒体技术远距离提供医学以及有关的信息服务。n包含远程医学教育，远程会诊、远程诊断、远程治疗、远程咨询、远程护理、远程监护以及远程医学信息服务。124远程医疗发展史远程医疗发展史n第一代远程医疗：主要通过电话、电视和卫星传送音频视频信号。n第二代远程医疗：主要是通过卫星和综合业务数据网（IDSL）做远程咨询、会诊、放射影像传输、远程会议、军事医学等。n第三代远程医疗：网络传输高速，操作平台简单，远程应用软件多样化，诊疗设备网络化。125第一代发展历史第一代发展历史起源：远航船上海员治病（一）起步阶段（20世纪50年代末至60年代末）美国国家宇航局调查失重状态下宇航员的健康和生理指标，建立远程医学实验台。内布拉四加心理研究所与一家州立精神病院双向远程心理咨询。麻省总医院与波士顿国际机场远程医疗服务。（二）交流阶段（ 20世纪60年代末至70年代中期）阿拉斯加州用AST-1卫星开展远程医疗服务。电话线远距离传输诊断及临床数据126革新阶段（70年代中后期至90年代初） 美国卫星会诊系统88年亚美尼亚地震，首次使用国际间远程医疗我国远洋货轮上得急诊的船员电报跨海会诊。91年海湾战争，使用远程医疗救治士兵。