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1、摘 要随着计算机技术的迅速发展，数字图像处理技术在医学领域的研究和应用日益深入和广泛。现代医学已越来越离不开医学图像处理技术。医学图像处理技术在临床诊断、教学科研等方面发挥了重要的作用。计算机图像处理技术与影像技术的结合从根本上改变了医务人员进行诊断的传统方式。充分地利用这些技术可以提高诊断的正确性和准确性，提高诊断效率，降低医疗成本，可以更加充分地发挥各种医疗设备的功能。而且，随着数字化、智能化进程的深人，图像处理技术在医疗卫生领域将会有更加广阔的应用前景。Java是Sun公司推出的一种面向对象编程语言。Java非常适合于企业网络和Internet环境，现已成为Internet中最受欢迎、最
2、有影响的编程语言之一。目前国内使用Java语言开发的图像处理系统比较少，这也增加了这方面的研究价值。本文首先对图像增强和图像分割中的几种算法进行了介绍，包括线性灰度变换，伪彩色处理，平滑处理，中值滤波，阈值分割，边缘检测等。然后用Java语言对上述各算法编程实现，并设计Java GUI（图形用户界面）用来显示图像处理的结果，以及创建一个数据库用于存储医学图像。关键词：医学图像；图像增强；图像分割；面向对象AbstractAs the computer techniques quickly development, the image process technique having been
3、more deeply and widely in the use and study of medical science. The modern medical science can not work well without the medical image processing technology; it has made an important use in clinical diagnosis and education study. The combination of the image processing technique and imaging techniqu
4、e has changed the way that traditional diagnosis. Make adequately use of this techniques will be increase accuracy, increase the efficiency of diagnosis, decrease the cost of medical treatment and make the most use of function with medical treatment equipments. Moreover, as the deeply with the arith
5、metic figure and the intelligence, the image processing technique will have a more wonderful future.Java is a kind of object-oriented programming language from the company of Sun. The Java is becoming a most welcome and influence programming language which suits for the business network and the envi
6、ronment of internet. Currently, use Java language to developed image processing system is not very frequency in our country. So, this is a cause of increasing the value of study.This project introduces some kinds of algorithms in image enhancement and image segmentation. It includes linear grey leve
7、l transformation, pseudo-color processing, smooth processing, median filter, threshold segmentation, edge detection and so on. Then, use Java to program and realize. And show the result of image processing using Java GUI (Graphical User Interface), as well as create a database to stock medical image
8、.Key Words: medical image; image enhancement; image segmentation; object-oriented目录1 引言12 医学图像处理概述32.1 什么是医学图像处理32.2 医学图像处理及研究内容32.2.1 超声图像32.2.2 X射线图像42.2.3 磁共振成像52.2.4 核医学成像62.3 医学图像处理技术新进展73 Java语言的特点113.1 面向对象编程113.1.1 抽象113.1.2 面向对象编程的3个原则123.2 Java的特性133.3 Java语言的前景154 Java语言实现图像处理164.1 图像增强技术
9、164.1.1 灰度变换174.1.2 伪彩色处理194.1.3 平滑化处理224.1.4 其他图像增强技术244.2 图像分割技术254.2.1 阈值分割法254.2.2 边缘检测法284.3 图像复原技术314.4 本章小结335 设计流程345.1 主流程图345.2 图像处理界面355.3 图像的加载365.4 图像的处理385.5 数据库的建立426 开发工具446.1 JCreator概述446.2 JCreator编辑界面的组成44结 论47致 谢48参考文献49附录A 英文原文50附录B 中文翻译59附录C 源程序66IV1 引言数字图像处理技术是20世纪60年代随着计算机技术
10、和超大规模集成电路的发展而产生、发展和不断成熟起来的一个新兴技术领域，它在理论上和实际应用中都取得了巨大的成就。视觉是人类最重要的感知手段，图像又是视觉的基础。早期图像处理的目的是改善图像质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像。常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。首次获得成功应用的是美国喷气推进实验室(JPL)。他们对航天探测器徘徊者7号在1964年发回的几千张月球照片进行图像处理，如几何校正、灰度变换、去除噪声等，并考虑了太阳位置和月球环境的影响，由计算机成功地绘制出月球表面地图，获得了巨大的成功。随后又对探测飞船
11、发回的近十万张照片进行更为复杂的图像处理，获得了月球的地形图、彩色图及全景镶嵌图，为人类登月创举奠定了坚实的基础，也推动了数字图像处理这门学科的诞生。在以后的宇航空间技术探测研究中，数字图像处理技术都发挥了巨大的作用。数字图像处理技术取得的另一个巨大成就是在医学上。1972年英国EMI公司工程师Housfield发明了用于头颅诊断的X射线计算机断层摄影装置，也就是我们通常所说的CT(Computer Tomograph)。CT的基本方法是根据人的头部截面的投影，经计算机处理来重建截面图像，称为图像重建。1975年EMI公司又成功研制出全身用的CT装置，获得了人体各个部位鲜明清晰的断层图像。19
12、79年，这项无损伤诊断技术被授予诺贝尔奖，以表彰它对人类做出的划时代贡献。从20世纪70年代中期开始，随着计算机技术和人工智能、思维科学研究的迅速发展，数字图像处理技术向更高、更深层次发展。人们已开始研究如何用计算机系统解释图像，类似人类视觉系统理解外部世界，这被称为图像理解或计算机视觉。很多国家，特别是发达国家投入更多的人力、物力到这项研究，取得了不少重要的研究成果。其中代表性的成果是70年代末MIT的Marr提出的视觉计算理论，这个理论成为计算机视觉领域其后十多年的主导思想。20世纪80年代末期，人们开始将其应用于地理信息系统，研究海图的自动读入、自动生成方法。数字图像处理技术的应用领域不
13、断拓展。数字图像处理技术的大发展是从20世纪90年代初开始的。自1986年以来，小波理论与变换方法迅速发展，它克服了傅里叶分析不能用于局部分析等方面的不足之处，被认为是调和分析半个世纪以来工作之结晶。Mallat在1988年有效地将小波分析应用于图像分解和重构。小波分析被认为是信号与图像分析在数学方法上的重大突破。随后数字图像处理技术迅猛发展，到目前为止，图像处理在图像通讯、办公自动化系统、地理信息系统、医疗设备、卫星照片传输及分析和工业自动化领域的应用越来越多。进入21世纪，随着计算机技术的迅猛发展和相关理论的不断完善，数字图像处理技术在许多应用领域受到广泛重视并取得了重大的开拓性成就。属于
14、这些领域的有航空航天、生物医学工程、工业检测、机器人视觉、公安司法、军事制导、文化艺术等。该技术成为一门引人注目、前景远大的新型学科。2 医学图像处理概述近年来，随着计算机及其相关技术的迅速发展，图像处理技术日益成熟，使得该技术深入到医学领域的方方面面，开创了数字医疗的新时代。借助图像处理技术的有力手段，医学图像的质量和显示方法可以得到极大的改善，从而使得诊断水平可以借助于图像处理与分析手段来得到极大的改善，这不仅可以基于现有的医学图像设备来极大地提高医学临床诊断水平，而且能为医学培训、医学研究与教学、计算机辅助临床外科手术等提供电子实现手段，为医学的研究与发展提供坚实的基础，具有无可估量的价
15、值。2.1 什么是医学图像处理医学图像处理就是利用计算机系统对生物医学图像进行的具有临床医学意义的处理和分析。医学图像处理是一个很复杂的过程。医学图像作为一种信息源，也和其它有关病人的信息一样，是医生做出判断时的依据。医生在判读医学图像时，要把图像与他的解剖学、生理学和病理学等知识作对照，还要根据经验来捕捉图像中的有重要意义的细节和特征。所以要从一幅或几幅医学图像中判断出是否有异常，或属于什么疾病，是一种高级的脑力劳动。任意拿一张有异常的CT图像、X线照片或超声图像来看，如果不是训练有素的医生，是难以发现图像上的异常的。所以对医学图像进行处理显得尤为重要。2.2 医学图像处理及研究内容2.2.1 超声图像超声是超过正常人耳能听到的声波，频率在20 000赫兹(Hertz，Hz)以上。超声检查是利用超声的物理特性和人体器官组织声学性质上的差异，以波形、曲线或图像的形式显示和记录，借以进行疾病诊断的检查方法。40年代初就已探索利用超声检查人体，50年代已研究、使用超声使器官构成超声层面图像，70年代初又发展了实时超声技术，可观察心脏及胎儿活
