医学中计算机图像处理技术的运用

INFORMATION & COMMUNICATIONS 2017

(Sum. No 177)

医学中计算机图像处理技术的运用

龙飞，招继恩

(杰创智能科技股份有限公司，广东广州510530)

摘要：为了探析计算机图像处理技术在医学中的运用，首先对医学图像处理技术进行了简要的概述，其后论述了计算机

处理技术在中医舌像、超声成像、医学影像、图像外引导医学手术以及皮肤病诊断中的应用，最后对计算机图像处理技术 的应用前景进行了分析。

关键词：医学;计算机图像处理技术;应用

中图分类号:TP18 文献标识码:A

文章编号：1673-1131(2017)09-0277-03

随着当前科学技术更新换代速度的加快，各行各业都实 现了现代化的应用。对于当前医学而言，也应紧跟时代发展 潮流，实现现代化的发展，尤其是要实现医学图像处理技术的 现代化发展。为此，相关研究人员将计算机技术与医学实现 了有机结合，实现了多学科的交叉融合，极大地促进了医学计

算机图像处理技术的发展。同时，计算机图像处理技术的应 用能够使治疗的安全性与质量得到提高，保证了诊断的准确 率，在临床医学治疗中发挥着巨大的作用。

1医学图像技术的概述 U医学图像种类

在进行医学研究以及临床诊断时，一般所需的影响资料 都是多样化的，既包括静态组织结构成像，又包括功能成像与 动态成像。根据成像技术手段的不同，可以将医学图像分为 深度信息图像、光学图像、影像图像以及温度场图像，根据不 同的成像技术获得的相关医学影像能够清楚的掲示病人的不 同特征，因此成像技术可以从医学应用的角度分为功能影像 技术与结构影像技术两种。功能影像技术是利用特殊图像信 息来反映机体的生理变化情况，比如细胞活动、组织新陈代谢 等，其包括红外成像、发射型计算机断层成像术(ECT)、微波成 像等。有些属于早期的病变，虽然患者的器官外形结构尚处 于正常的状态，但是应用ECT仍然能够发现器官的病变情况; 而结构影像技术则主要是用于获取人体内部组织器官的结构 图像,能够为医生诊断病情提供最为直观的信息，其包括磁共 振成像(MRI)以及x射线计算机断层成像(X-CT)等。应用医 学图像的主要目的是为了给医生提供最为基础的辅助诊断与 治疗信息，提高图像的质量，从而让医生在图像中获取更多的 病理信息。然而，因为医学图像的应用对象是人体的组织器 官，具有较大的个性化差异，这种差异不仅包括人体个体化的 差异，还包括组织器官的病变差异。这就导致医学图像不能 如同普通的图像处理那样进行统一的操作处理。并且，医生 能力与经验、获取条件、图像设备等存在一定的差异性，导致 医学图像较难开展定量评估工作。因此，在医学图像的处理 与分析上，不能应用普通的图像处理技术。

1.2医学图像处理技术的内容

在处理医学图像的过程中，计算机发挥着重要的作用。图 像处理技术在广义上包括图像的获取、存储、传递以及处理与

输出，这些工作的开展都需要用到计算机技术。而狭义上的 图像处理主要是对计算机算法实现的研究，其主要包括以下 几点:第一，几何处理，其包括图像大小的改变,图像的移动与 旋转等;第二，算数与逻辑分析，主要有图像的公式运算和“是 与非”运算等;第三，图像数字化，其主要是将模拟形式的图像

转化成数字式的图像；第四，图像变换，其主要是为了给后续 的操作提供方便，改变图像的表示数据与表示域，比如余弦变

换、傅里叶变换、小波变换等;第五，图像增强,其主要是为了 提高图像质量与视觉效果，比如对比度校正、平滑以及增强等; 第六，图像复原，其主要是通过对失真图像的修复来将其极可 能接近原始未失真图像，比如最大熵恢复、频域恢复、运动模 糊恢复等；第七，图像压缩，其主要是将一个大的数据文件压 缩成为一个较小的同性质文件，从而便于图像的存储与传输， 比如基于小波技术与人工神经网络的压缩、自适应编码压缩 等;第八，图像分割，指的是将图像中有用部分分割开来，为后 续的图像理解与分析创造良好的条件，如区域检测、边界检测 等；第九，图像的表示与描述，指的是对已经分割完成的图像 进一步进行描述与表示，从而方便计算机的及时处理,比如区 域集合特性、颜色与纹理提取等;第十，图像分类识别，主要是 根据图像提取的特征来识别图像，比如支持向量机、人工神经 网络以及模糊识别等；第十一，图像重建，指的是将一组与目 标相关的剖面一维或者二维投影曲线，重构成这一剖面的二 维或者三维图像，比如3D重建技术、投影重建技术等。

2医学中计算机图像处理技术的运用 2.1中医舌像中计算机图像处理技术的运用

在中医诊断中，中医舌像是一个重要的组成部分,也是中 医开展临床辩证的一个重要依据。由于每个人的舌像都存在

不同之处，而且形状复杂，在诊断过程中，既要对舌像进行色 彩辨识，又要对其纹理进行分析。若是仅仅依靠肉眼进行观 察，那么将很难保证诊断的准确性。虽然中医要求医生利用 自身丰富的诊断经验对舌像进行识别与诊断，但是这些经验 很难用一个定量以及具象的方式表达，经验尚浅的医生在舌 像诊断上面的准确率很难提高，这就导致舌像诊断具有一定 的不确定性与模糊性。在中医舌像诊断中应用计算机图像识 别技术，能够对舌像诊断的质量进行有效控制，同时也让这一 诊断方式具有科学性与理论性。在中医舌像中，计算机图像 处理技术主要包括以下几个步骤;第一，舌色的提取。在中医 舌像诊断中，舌色是最为基础的内容，主要是对舌头的明度、 纯度以及色调进行观察。计算机图像处理技术通过应用过节 色度标准系统HSL与ms，实现了舌色指标的量化，通过构建 颜色测量以及定量描述模型对舌色进行准确判断，这样可以 有效降低由于人为因素导致舌色观察的误差;第二，纹理分析。 舌像纹理属于不规则图像。计算机图像技术可以通过对不同 舌像纹理的提取与比较，进而对图像纹理进行量化，提取出在 舌像纹理中重复出现的细胞结构与特征;第三，舌形参考提取。 计算机图像处理技术主要是对舌像的物理数据（如舌头的长

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信息通信

度、宽度以及厚度等）以及纹理分析图像中的R、G、B值进行 提取，然后构建并呈现舌形的特征量;第四，舌像边缘检测。 计算机图像技术通过对舌形边缘轮廓的获取，然后对区域内 的形状进行勾画，让医生能够全面清晰的观察舌像;第五，数 据结果分析与显示。这一技术主要包括提取并显示舌像纹理 特征、相关参数以及边缘检测结果等。

龙飞等:医学中计算机图像处理技术的运用

果,为医生诊断病情提供便利'

2.4图像引导外科手术中计算机图像处理技术的应用

手术导航是近年来发展较为迅猛的一门微创外科技

术。图像引导外科手术是利用计算机图像处理技术与医学 影像，在手术之前根据患者的多模态图像进行三维模型的 构建，制定科学合理的手术计划，进行术前模拟;在手术中， 三维空间定位系统的应用能够对病人物理空间以及图像进 行注册与配准,将患者的手术器械的空间位置以及实际体 位映射到三维图像空间中，而医生通过对三维图像空间中 患者病灶部位以及手术器械位置的观察，开展精准的手术 治疗气

2.2趄声医学成像中计算机图像处理技术的应用

在超声成像中,计算机图像处理技术的应用方法有很多， 最为主要的包括图像色彩处理、图像平滑处理、图像纹理分析、 图像锐化处理、图像增强处理以及图像分割等相关的图像处

理方法。在B超图像中，噪声的存在是不可避免的，其会对某 幅图像或者某一像素造成影响，因此，要去除噪声、平滑图像， 进而为后续的图像处理做好准备。为了让B超医生更好的识 别与利用B超图像信息，计算机图像处理技术可以利用不同 的颜色对图像中的灰度级进行表示，从而增强图像效果，有效 识别灰度差较小的图像。这种利用色彩差别来改变灰度差别 而形成的图像即为伪色彩图像。此外，在B超图像中，会有颗 粒状纹理的存在，这主要是由于两神情况引起的，一种是B超 图像本身自带的斑纹，这属于无用的信息;另一种是被检查人 员内部组织结构造成的，属于有用信息。正常器官与病变器 官图像在组织结构颗粒分布上存在不同，B超纹理也不同，医 生也是通过对B超图像纹理的分析判断病情。计算机图像处 理技术中的图像分割是将病变区域分割出来，从而方便对其 体积与大小的测量，为医学诊断提供必要数据。同时，计算机 图像处理技术中的图像增强与图像锐化处理等技术也是B超 处理的技术B超图像如图1所示

2.5在皮肤病诊断中多光谱皮肤图像技术的应用

医学计算机图像处理技术中的多光谱图像技术主要是在 诊断色素性皮肤病中应用。虽然色素性皮肤病并不会对患者 造成极大的身体伤害，但是会影响患者的容貌，给患者造成极 大的精神与心理伤害。多光谱图像技术应用的步骤主要包括 以下几点:第一,确定光谱。根据患者的实际情况以及检测的 目的选择适宜的激光滤光片光谱以及颜色，并保证光线强度 与偏振光镜片角度的合理性，光线的强弱可以通过体征照射 仪的度数来确定;第二，定位。为了保证目标治疗前后具有一 致性，在对患者颈面部皮肤进行检测时,应保证患者颈面与前 额在统一固定的垂直水平面上。同时摄像机应固定在万向支 架上，保证其与领面部待测区域在同一平行位置，将目镜桶内 部的网格测微尺调整好。此外，患者在进行复査时，应将上一 次的图像调出来，并标记出原始的皮肤图像特征;第三，图像 采集。首先，患者应用清水清洁皮肤，在清洁过程中应注意不 要用力搓揉皮肤，在清洗五分钟后，将物镜对准目标检测区域， 在保证放大倍数以及清洗度数调鑛后进行检测并存盘保存; 第四，图像分析。根据系统内的提示，将患者处于不同时期的 图像都放置监视器上，并提取分割以及分析处理统一皮损区 域内的灰度，然后利用相关的数据统计软件完成相关的数据 统计分析并生成相关报表气

3医学当中计算机图像处理技术的应用前景

在现代医学中，计算机技术已经得到了广泛的应用，成为 当前医学工作的一项重要技术。当前出现的计算机辅助外科 手术期主要是利用计算机以及现代数字影像技术对图像进行 分析与处理，同时图像技术也能够对临床诊断中的一些原始

图1 B超围像

2.3在医学影像中计算机图像处理技术的应用

在医学影像图像信号的实际生成以及传输过程中，由于 自然界噪声、人为控制操作以及医疗器械等的影响，会出现细 节模糊、噪声较大、对比度差以及存在伪影等众多问题，进而 使影像质量受到影响在医学影像中，成像是用亮度不等的 灰度表示的，而且在病灶发生早期，通常其空间形态变化较小， 在这一时期内拍出的片子很难用肉眼进行观察，导致误诊与 漏诊情况时有发生，进而使病情诊断的有效性降低。因此，通 过计算机图像处理技术对医学影像技术进行分析与处理，能 够有效提高影像的质量，这对于减少误诊与漏诊概率具有十 分重要的作用。以X-CT为例，运用计算机图像处理技术对影 像进行预处理，可以滤除影像中的不利信息，将无用信息处理 掉,从而保留或者恢复有用信息，进而提髙病灶信息的可读性， 清除各种不利干扰，突出感兴趣部位，进而增强图像的视觉效

数据进行恢复。计算机图像处理技术的应用可以让医生直观 准确的了解患者的病情以及病灶部位，提高医生进行手术的

成功概率。为此，计算机图像处理技术能够对空间进行延伸， 使有限空间进行手术成为可能，并且提高了手术的精准度与 准确性。在医学中，应用计算机图像处理技术是一种必然的 趋势，其能够为手术提供精准的图像定位，也能够为医生提供 清晰准确的图像，为临床治疗提供辅助。因此，在医学中，计 算机图像处理技术具有十分广阔的应用前景气

4结语

综上所述，随着计算机技术的发展，医学已经逐渐广泛地 应用了超声技术、数字化技术、网络化技术，并且通过与计算 机技术的结合得到了广泛的发展。而计算机图像处理技术作 为一种依附于计算机的新技术，已经在医学中得到了大量的 应用，本文主要分析了其在中医舌像、超声医学成像、医学影 像、图像引导外科手术、皮肤病诊断等众多方面的应用，以期

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2017年第9期 (总第 177 期） 信息通信

INFORMATION & COMMUNICATIONS 2017

(Sum. No 177)

《物联网应用综合设计》课程建设的研究与实践

王金庭S杨敏2

(1.湖北经济学院信息工程学院，湖北武汉430205;2.中国地质大学机械与电子学院，湖北武汉430074)

摘要:介绍了《物联网应用综合设计》课程在物联网工程专业人才培养体系中的的地位的作用，根据人才培养

的总体目标，提出了课程建设的目标与思路。以智能家居系统为例，较详细地介绍包含了感知层、网络层和 应用层这个三层架构的物联网综合应用系统的设计方法及安装调试技术。经实践，该课程取得了较好的教 学效果。

关键词:物联网工程;课程建设;智能家居;WiFi中图分类号:TP391

文献标识码:A

文章编号= 1673-1131(2017)09-0279-02

〇引言

《物联网应用综合设计》课程是物联网工程专业一门综合 性实践课,它是该专业学生在学习了电子电路、程序设计基础、 传感器技术、单片机原理与应用、无线通信技术和计算机网络 等课程以后，在掌握了相关的理论知识和实践技能的基础上, 综合运用所学的理论知识和实践技能，进行包含了感知层、网 络层和应用层这个三层架构的物联网综合应用系统的设计、 安装与调试的课程。该课程在培养学生知识综合应用能力、 理论联系实际能力、综合性物联网系统的开发能力、工程实践 能力和团队协作精神等方面，都起着非常重要的作用。它为 该专业后续的毕业实习和毕业设计等教学环节，储备相关了 的知识和技能；也为该专业学生走向工作岗位从事该专业的

相关工作，打下良好的基础。

的能力，提高学生的计划、组织和实施能力，提高学生科学思 维、协作、创新,以适应学生今后职业生涯发展需要的能力。在 社会能力方面，提高学生的人际沟通和团队协作能力,培养学 生的自信心、进取心和责任心，能满足客户要求，按时完成项 目的能力，养成诚信、自强、坚韧、创新和务实的作风。1.2课程建设的思路

根据物联网工程专业人才的培养目标，其毕业生应该具 备从事物联网应用领域的研究、设计、开发、操作等工作所需 的专业基本能力。作为该专业一门综合性、设计的实验课程, 课程的建设要围绕专业基本能力的培养展开。

(1)

课程教学采用项目驱动方式，将所学的专业理论知识

和实践技能穿插其中进行学习，在完成项目的过程中,自然而 然地将知识点的内容学习和吸收。通过项目驱动法组织教学, 将项目任务进行分解，把系统划分为若干个功能模块。这样 可以将复杂的问题简单化，整个项目涉及到该专业的很多课

程的知识，划分为若干个模块后，每个模块可以用1-2门课程 的知识来实现。

(2) 在教学内容选取方面,所选用的项目应包含感知层、网 络层和应用层这样一个完整的物联网系统体系架构。这不仅 让学生对综合性物联网系统有进一步的认识，也能让学生在 数据采集、网络传输和数据处理和智能控制等方面的设计与 开发受到较全面的训练。

(3)

教学的组织和教学方法方面，采有分组的方式，每个小

组2位同学，共同完成项目的设计与开发任务。教学时，采用 讲解、分析、引导、演示、讨论、互动引领学生完成项目的设计、 开发、测试及设计报告的撰写。(4) 课程的考核根据该课程的特点，应区别其它理论课程 的考核。可从系统实物验收、口试和设计报告等方面，对学生 就本课程的学习情况进行全方位考核。

1《物联网应用综合设计》课程建设的目标与思路 1.1课程建设目标

物联网行业作为一项战略性新兴产业，是国家五大新兴 战略性产业之一。物联网工程专业是一个复合型专业，它涉 及到计算机科学与技术、通信技术、信号与信息处理及电子科 学与技术等学科知识。该专业培养德、智、体、美全面发展，具 备良好的科学与人文素养，具有物联网和相关领域扎实的理 论基础和专业知识，系统掌握物联网中物物互联与信息感知 交互的基础理论和关键技术，能够从事物联网领域理论研究、 工程设计、应用开发、系统测试、技术支持、运营管理等工作, 富有创新精神的应用型、复合型工程技术人才。

《物联网应用综合设计》课程是物联网工程专业培养“富 有创新精神的应用型、复合型工程技术人才”的关键课程。通 过该课程的教学，在专业能力方面，要求学生了解物联网的关 键技术，掌握物联网的体系结构和基本概念，能熟练使用各种 软硬件开发工具进行物联网系统的设计与开发。在方法能力 方面，提高学生的具有自我完善、自主学习新知识的能力，提 高学生资料收集能力、综合性设计报告撰写能力和工作

2《物联网应用综合设计》课程的具体的组织与实施

根据课程建设的目标与思路，课程采用项目驱动方式组

可以提高临床诊断以及手术治疗水平，为医生工作提供良好 的辅助。

[2]

尚蕾.计算机图像处理技术在临床医学中的应用研究[J].

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