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1 医学图形图像学的发展1

1.1 计算机图形学的发展1

1.1.1 计算机图形学的发展简史1

1.1.2 计算机图形学在我国的发展4

1.1.3 计算机图形学的研究内容5

1.1.4 计算机图形学的应用5

1.1.5 计算机图形学的研究发展方向7

1.2 医学图像学的发展9

1.2.1 医学图像的概述9

1.2.2 数字图像处理的特点16

1.2.3 医学数字成像技术的概述与发展16

小结120

习题120

2 计算机图形学基础21

2.1 图形处理技术的发展与应用21

2.1.1 计算机图形学概述21

2.1.2 计算机动画和艺术22

2.2 计算机图形标准23

2.2.1 图形标准化概述23

2.2.2 图形元文件24

2.2.3 GKS元文件标准GKSM25

2.2.4 计算机图形元文件标准CGM27

2.2.5 计算机图形设备接口标准CGI30

2.2.6 应用程序接口标准31

2.3 图形文件数据格式36

2.3.1 图形文件及格式36

2.3.2 图形文件的压缩及数据存储40

2.4 几何图形的变换42

2.4.1 图形变换概述42

2.4.2 二维平面图形变换43

2.4.3 三维立体图形变换47

2.4.4 图形变换的处理及实现49

小结251

习题251

3 医学图像处理基础52

3.1 医学数字图像的数学表示52

3.1.1 图像的函数表示52

3.1.2 反射形成图像模型的数学结构53

3.1.3 医学数字图像的统计表示53

3.1.4 数字图像的表示形式54

3.2 医学图像信息的采集55

3.2.1 采样定理55

3.2.2 原函数重建技术57

3.2.3 混叠57

3 2.4 采样的实际问题57

3.3 医学图像的量化技术58

3.3.1 量化58

3.3.2 最佳量化59

3.3.3 有约束条件的量化59

3.3.4 自适应量化59

3.3.5 图像降色59

3.4 Photoshop简介62

3.4.1 Photoshop概述62

3.4.2 Photoshop的文件（File）菜单63

3.4.3 Photoshop的编辑（Edit）菜单64

3.4.4 Photoshop的图像（Image）菜单65

3.4.5 Photoshop的图层（Layer）菜单68

3.4.6 Photoshop的选择（Select）菜单70

3.4.7 Photoshop的滤镜（Filter）菜单71

3.4.8 Photoshop的分析功能72

3.4.9 Photoshop的3D功能73

3.4.10 Photoshop的视图（View）菜单73

3.4.11 Photoshop的窗口（Window）菜单73

3.4.12 Photoshop的帮助（Help）菜单73

3.4.13 Photoshop的图像处理功能74

3.4.14 Photoshop在医学图像处理中的应用76

3.5 MATLAB简介78

3.5.1 MATLAB主包78

3.5.2 Simulink79

3.5.3 MATLAB工具箱79

3.5.4 MATLAB常用的基本命令80

3.5.5 MATLAB图像处理工具箱简介83

3.5.6 MATLAB在医学图像处理中的应用87

小结391

习题391

4 医学成像技术93

4.1 CT成像93

4.1.1 体素及CT值93

4.1.2 CT成像的数理基础94

4.1.3 X-CT扫描方式95

4.1.4 X-CT后处理技术97

4.1.5 CT新技术99

4.2 超声成像100

4.2.1 超声成像的物理基础100

4.2.2 几种超声诊断仪的成像特点102

4 2.3 超声设备新技术104

4.3 核医学成像105

4.3.1 放射性核素显像技术105

4.3.2 核放射性及射线105

4.3.3 单光子发射断层成像108

4.3.4 正电子发射断层成像108

4.4 磁共振成像110

4.4.1 核磁共振现象110

4.4.2 核磁共振的宏观描述111

4.4.3 射频脉冲112

4.4.4 弛豫过程和自由感应衰减信号113

4.4.5 射频脉冲序列（radio frequency pulse sequences）113

4.4.6 空间位置编码115

4.5 医学显微成像117

4.5.1 相衬显微镜117

4.5.2 激光扫描共聚焦显微镜118

4.5.3 电子显微镜118

4.5.4 隧道扫描显微镜原理118

4.5.5 医学图像成像技术展望119

小结4119

习题4119

5 医学图像重建和可视化121

5.1 医学图像处理技术121

5.1.1 医学图像处理技术的现状及发展方向121

5.1.2 图像的代数处理技术123

5.1.3 图像的几何处理技术125

5.1.4 图像插值技术126

5.2 二维图像的生成和显示128

5.2.1 体数据的多平面重建128

5.2.2 斜截面128

5.2.3 曲线截面129

5.3 医学图像的三维重建与可视化技术130

5.3.1 医学图像重建与可视化技术概述130

5.3.2 图像三维重建绘制技术概述131

5.3.3 面绘制技术132

5.3.4 体绘制技术134

5.3.5 医学图像绘制技术性能评价135

小结5136

习题5137

6 医学图像增强138

6.1 医学图像对比度增强138

6.1.1 灰度变换139

6.1.2 直方图修正144

6.1.3 模糊增强147

6.2 医学图像噪声消除148

6.2.1 邻域平均148

6.2.2 中值滤波151

6.2.3 图像变换及频域低通滤波152

6.3 医学图像边缘锐化159

6.3.1 差分算子159

6.3.2 频域高通滤波162

6.3.3 钝掩模法164

6.4 医学图像伪彩色处理165

6.4.1 伪彩色与假彩色165

6.4.2 图像的颜色及其表示166

6.4.3 灰度图像的伪彩色处理168

小结6171

习题6171

7 医学图像分割173

7.1 医学图像分割技术概述173

7.1.1 算法研究的特点174

7.1.2 CT和MR图像的常见分割任务174

7.2 阈值分割法175

7.2.1 全局阈值法176

7.2.2 最大方差自动取阈值法176

7.3 区域分割法177

7.3.1 区域生长177

7.3.2 区域合并与分裂178

7.3.3 登山算法178

7.3.4 分水岭算法178

7.4 边缘分割法179

7.4.1 梯度算子179

7.4.2 Sobel算子180

7.4.3 Roberts算子180

7.4.4 Laplace算子180

7.4.5 Kirsch算子180

7.4.6 Canny算子181

7.5 边界跟踪与边界拟合182

7.5.1 八邻域搜索法183

7.5.2 跟踪虫搜索法183

7.5.3 端点拟合184

7.5.4 最小均方误差曲线拟合184

7.6 基于统计学的分割185

7.6.1 马尔可夫随机场185

7.6.2 概率分布混合法186

7.7 变形模型188

7.7.1 二维参数变形模型188

7.7.2 梯度向量流变形模型189

7.8 模糊聚类分割190

7.8.1 c均值算法191

7.8.2 模糊c均值算法（FCM）191

7.8.3 适配模糊c均值算法（AFCM）192

7.9 医学图像分割技术的评估193

7.10 医学图像参数测量193

7.10.1 图像参数测量的步骤194

7.10.2 图像面积测量194

7.10.3 区域边界周长测量195

小结7196

习题7196

8 医学图像配准与融合197

8.1 医学图像配准的概述197

8.1.1 图像配准的原理及分类198

8.1.2 图像配准的步骤200

8.2 图像配准的数学模型202

8.2.1 刚体变换202

8.2.2 非刚体变换203

8.3 基于特征点的配准方法204

8.3.1 全局配准法204

8.3.2 局部配准法205

8.3.3 基于点的刚体变换配准算法206

8.4 基于表面的配准方法207

8.4.1 刚体模型法207

8.4.2 形变模型法208

8.5 基于像素的配准方法209

8.5.1 傅里叶法209

8.5.2 相关法210

8.5.3 最大互信息法210

8.6 医学图像配准的评估212

8.7 医学图像融合技术简介213

8.7.1 基于分割的图像融合法213

8.7.2 加权平均法213

8.7.3 对比度调制法213

8.7.4 小波变换融合法214

小结8214

习题8214

9 医学图像的压缩、存储与通讯216

9.1 图像压缩基础216

9.1.1 图像压缩概述216

9.1.2 无损压缩技术221

9.1.3 有损压缩技术225

9.2 医学图像存档与通信系统（PACS）232

9.2.1 PACS概述232

9.2.2 PACS中医学图像存储与管理模式233

9.2.3 医学图像存档常见格式234

9.2.4 PACS实施的相关技术235

9.3 医学数字化图像通信标准——DICOM236

9.3.1 DICOM概述236

9.3.2 DICOM图像信息模型238

9.3.3 DICOM相关概念239

9.3.4 DICOM的工作过程241

9.3.5 DICOM中采用的编码算法242

9.3.6 关于DICOM的网络资源242

9.4 常用医学图像软件简介243

9.4.1 eFilm与Piview243

9.4.2 其他常用软件243

小结9244

习题9244

10 医学图像标准数据库246

10.1 数字化人脑图谱技术246

10.1.1 数字化人脑图谱的概念246

10.1.2 数字化人脑图谱的制作方法246

10.1.3 数字化人脑图谱的应用248

10.2 数字化虚拟人体249

10.2.1 数字化虚拟人体概述249

10.2.2 可视人计划数据的采集、处理249

10.2.3 可视人的应用与研究252

10.2.4 虚拟人计划253

10.3 Talairach-Tournoux图谱254

10.3.1 Talairach坐标系255

10.3.2 数据集转换到Talairach-Tournoux图谱的方法256

10.3.3 Talairach-Tournoux图谱软件258

10.4 国外其他医学图像标准数据库简介259

10.4.1 Ono脑沟回图谱简介259

10.4.2 MNI-BIC的Brain Web简介260

10.4.3 哈佛全脑数据库简介263

10.5 舌象图像264

10.5.1 早期的探索性研究264

10.5.2 舌象采集方法的研究265

10.5.3 舌图像分割方法的研究265

10.5.4 舌质舌苔自动分类方法的研究267

10.5.5 舌象特征自动分析与识别方法的研究268

小结10269

习题10269

11 医学图像应用270

11.1 图像指导治疗270

11.1.1 成像技术270

11.1.2 图像后处理技术273

11.1.3 图像指导治疗方法及应用研究274

11.2 手术计划和导航275

11.2.1 高质量的数字化图谱277

11.2.2 手术工具的建模277

11.2.3 内窥镜立体视觉的实现278

11.2.4 医学可视化与医学增强现实技术281

11.2.5 手术导航的触觉反馈282

11.3 远程医学诊断283

11.3.1 远程医疗发展状况284

11.3.2 基于Internet的远程医学诊断285

11.3.3 远程医学诊断的模式286

11.3.4 基于Internet的医学远程诊断系统的实现技术287

11.3.5 基于Internet的医学远程诊断系统的应用实例288

11.4 医学虚拟现实290

11.4.1 虚拟现实技术290

11.4.2 输入处理技术292

11.4.3 显示与呈现技术293

11.4.4 数字虚拟人体和人体器官294

11.4.5 医学虚拟现实的应用296

小结11300

习题11300

12 医学图像分析实例与Unity3D应用实例301

12.1 X-CT图像分析实例301

12.1.1 脑部X-CT图像分析301

12.1.2 胸部X-CT图像分析306

12.1.3 肝脏X-CT图像分析310

12.2 超声图像分析实例314

12.2.1 胃超声图像分析314

12.2.2 肾超声图像分析318

12.2.3 肝超声图像分析323

12.2.4 胎儿超声图像分析329

12.3 医学功能图像分析实例332

12.3.1 心脏功能图像分析333

12.3.2 肝脏功能图像分析337

12.3.3 肺功能图像分析339

12.4 Unity3D应用实例340

12.4.1 Unity3D技术简介340

12.4.2 三维数字人体腧穴交互式教学系统342

小结12345

习题12345

主要参考书目346