醫(yī)學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文范文

1、本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）論文（設(shè)計(jì)）題目：基于醫(yī)學(xué)圖像的分割算法研究學(xué) 院： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)：學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：年 月 日 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 15。從而適當(dāng)修補(bǔ)由于前期錯(cuò)誤分割的病變肺實(shí)質(zhì)的基本特征，而不影響細(xì)節(jié)特征。對(duì)大面積病變圖像分割修補(bǔ)實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖3.17:圖3.17使用小波變換與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)修補(bǔ)邊緣的結(jié)果從圖3.17中可以看出，該方法雖然可以有效的修補(bǔ)缺失部分的輪廓形狀。但是也引入了許多的噪聲。由于其方格化明顯，且邊緣噪點(diǎn)較多，先采用中值濾波對(duì)小波變換后的圖像進(jìn)行濾波處理，平滑圖像及噪聲。圖3.18對(duì)修補(bǔ)結(jié)果進(jìn)行中值濾波使

2、用中值濾波后，圖3.18中邊緣較圖3.17有明顯的改善。然后再使用圓形結(jié)構(gòu)對(duì)上圖進(jìn)行二次形態(tài)學(xué)變換。用閉運(yùn)算填補(bǔ)空隙。圖3.19對(duì)中值濾波結(jié)果進(jìn)行二次數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算由圖3.19可以看出，分割圖像的外部輪廓被很好的修補(bǔ)。對(duì)修補(bǔ)的肺實(shí)質(zhì)分割圖像進(jìn)行二次的閾值處理，取出其二值化掩碼，再將掩碼疊加到完全未處理的原圖上可以得到使用本文提出算法的分割結(jié)果，如圖3.20：圖3.20最終刪除、修補(bǔ)改進(jìn)后算法分割的結(jié)果由圖3.20可以看出，提出的改進(jìn)分割算法分割的肺實(shí)質(zhì)能很好的包含病變區(qū)域的圖像，雖然也錯(cuò)誤分割了少許不需要的背景部分。圖3.21原圖、大津法與形態(tài)學(xué)結(jié)合分割、改進(jìn)分割最終結(jié)果對(duì)比圖不過從圖3.21

3、的對(duì)比中可以看出，即使引入了少許的背景部分，本文提出的分割算法最終分割的圖像較僅使用Otsu與形態(tài)學(xué)結(jié)合的方法分割效果還是好很多，特別是病變的肺實(shí)質(zhì)區(qū)域的分割效果。3.2.6改進(jìn)分割效果通過對(duì)上述算法的多次試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)，其實(shí)對(duì)于邊緣輪闊清晰，成像效果好，血管干擾及雜質(zhì)影響較少的圖像，使用大津法與數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)相結(jié)合的分割算法就可以得到很好的效果。因?yàn)檩^小的干擾已經(jīng)使用形態(tài)學(xué)去除，且大津分割時(shí)造成的錯(cuò)誤分類較少，所以效果十分不錯(cuò)。添加了刪除較小連通區(qū)域的算法對(duì)于有遠(yuǎn)離肺實(shí)質(zhì)的血管干擾的圖像效果也非常的好。如下圖3.22：圖3.22使用大津法、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、刪除較小連通區(qū)域分割的肺實(shí)質(zhì)圖像對(duì)于有較大缺

4、失的圖像，從實(shí)驗(yàn)過程中可以看出，使用綜合改進(jìn)后的一整套算法可以有效的填補(bǔ)缺失部位，分割出肺實(shí)質(zhì)。特別是對(duì)于缺失部位不是非常大非常散列的圖像。如下圖3.23：圖3.23使用改進(jìn)分割算法分割的肺實(shí)質(zhì)圖像對(duì)比圖但是若是對(duì)于缺失較大的圖像，其修補(bǔ)邊緣較實(shí)際邊緣還是有偏差，如圖3.20。3.3本章小結(jié)本文提出的算法，在圖像進(jìn)行預(yù)處理后，使用Otsu與形態(tài)學(xué)結(jié)合的方法進(jìn)行初步分割，在刪去非肺實(shí)質(zhì)連通部分后進(jìn)行小波變換與二次形態(tài)學(xué)修補(bǔ)操作，其針對(duì)具有較為連續(xù)且形狀圓滑的病變部位的肺實(shí)質(zhì)圖像分割效果非常好。對(duì)于成像效果非常好的健康肺部也有很好的分割效果。而病變部位較大，病變離散化嚴(yán)重的缺失部位較大的圖像分割效

5、果較好，還有進(jìn)步的空間第四章 醫(yī)學(xué)圖像分割處理GUI窗口程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4.1系統(tǒng)概述為了更方便、快捷、簡單的存儲(chǔ)、查看醫(yī)學(xué)影像,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)可以處理已轉(zhuǎn)換格式的醫(yī)學(xué)圖像的程序十分有意義。該程序可以讀取、顯示醫(yī)學(xué)圖像，并對(duì)醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行簡單的操作如旋轉(zhuǎn)、放大、縮小。且能使用醫(yī)學(xué)圖像的分割算法對(duì)圖像進(jìn)行分割顯示。4.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)為了能夠較快較好的處理圖像，本文選擇使用Opencv+Qt的實(shí)現(xiàn)環(huán)境完成程序的編寫。Opencv具有豐富多樣的處理函數(shù)與成熟的支持理論。Qt可以快速便捷的開發(fā)可視化界面程序。關(guān)閉圖像圖像的基礎(chǔ)顯示功能應(yīng)具有如下幾點(diǎn)：關(guān)閉圖像保存圖像選擇圖像保存圖像選擇圖像打開打開圖像圖像顯

6、示顯示圖像圖像顯示顯示圖像放大縮小放大縮小旋轉(zhuǎn)圖像操作旋轉(zhuǎn)圖像操作還原還原圖4.1 基礎(chǔ)顯示具有的功能在程序算法的選擇上，選取較為常用的閾值法、基于區(qū)域的分割方法、邊緣探測法來作為處理圖像的選擇算法。并且添加本文中提出的改進(jìn)算法，進(jìn)行對(duì)比處理。算法的疊加是使用上一次的處理結(jié)果直接進(jìn)行第二次算法處理。4.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該程序編寫完成后的主界面如下圖4.2：圖4.2 程序運(yùn)行的主界面 主界面由菜單欄和下方的兩塊圖像顯示區(qū)域組成，左側(cè)顯示原圖，右側(cè)顯示經(jīng)過處理后的圖像。主要的功能選擇都通過下拉菜單實(shí)現(xiàn)。將主要功能進(jìn)行歸類，并為了突出分割算法，將算法歸類后直接在菜單欄顯示以供選擇。圖4.3 File下拉菜

7、單File下拉菜單由打開、關(guān)閉以及保存選項(xiàng)組成。點(diǎn)擊后可以選擇圖像用于顯示，或關(guān)閉正在顯示的圖像，以及保存顯示的圖像。圖4.4 Edit下拉菜單Edit下拉菜單由放大縮小、旋轉(zhuǎn)以及還原選項(xiàng)組成。點(diǎn)擊后可以對(duì)正在顯示的圖像進(jìn)行大小調(diào)整、左右旋轉(zhuǎn)或撤回這些操作還原圖像。圖4.5 閾值法下拉菜單Threshold下拉菜單集成了迭代式閾值選擇法、Otsu法以及最大熵閾值選擇法。通過點(diǎn)擊，可以對(duì)圖像進(jìn)行閾值分割。圖4.6 區(qū)域生長法下拉菜單Area下拉菜單集成區(qū)域生長法、區(qū)域分裂合并法。通過點(diǎn)擊，可以對(duì)圖像進(jìn)行基于區(qū)域的分割。圖4.7 Edge下拉菜單Edge下拉菜單集成一階、二階的常用算子以及Cann

8、y算子。通過點(diǎn)擊，可以對(duì)圖像進(jìn)行邊緣探測分割。圖4.8 Myalgoruthm下拉菜單Myalgoruthm下拉菜單包含本文所提出的算法。通過點(diǎn)擊，可以使用本文提出的結(jié)合大津法、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)與小波變換的算法對(duì)圖像進(jìn)行分割。同時(shí)菜單欄也提供幫助選項(xiàng)，用于提供相關(guān)信息與聯(lián)系方式如圖4.9。圖4.9 Help下拉菜單在上述的菜單欄中，若還未選取圖像用于顯示，只有File下的Open選項(xiàng)與Help選項(xiàng)是有效的。其他的選項(xiàng)因?yàn)闆]有操作目標(biāo)，此時(shí)都無法使用。程序通過點(diǎn)擊菜單欄File文件下的Open選取圖像用于處理，點(diǎn)擊后將跳出挑選文件對(duì)話框，如圖4.10。圖4.10 選取圖像窗口選定好圖像文件后，圖像將在

9、下方的顯示框中顯示。其中左邊是未處理的原圖像，右邊是處理后的結(jié)果。由于剛剛選取好圖像后為進(jìn)行任何操作，此時(shí)左右兩側(cè)圖像顯示結(jié)果是一樣的，如圖4.11。圖4.11 顯示選取的原圖像若是想更換圖像可以直接點(diǎn)擊Open按鈕重新選擇新圖像?；蛘唿c(diǎn)擊close按鈕將圖像從顯示區(qū)域清除。圖像的編輯顯示功能有放大縮小、旋轉(zhuǎn)和還原按鈕。點(diǎn)擊Zoom，將會(huì)跳出選項(xiàng)框用于放大或縮小待處理圖像。圖4.12 放大縮小調(diào)整窗口如圖4.12，放大的比率使用數(shù)字確定，每次點(diǎn)擊增大按鈕將自動(dòng)以10%的比率調(diào)整放大縮小比率。圖4.13 放大縮小調(diào)整結(jié)果如圖4.13，進(jìn)行完放大操作后可以調(diào)整查看局部細(xì)節(jié)。不過放大縮小操作除了從點(diǎn)

10、擊Edit菜單欄的Zoom，還可以直接使用鼠標(biāo)滾輪對(duì)政府圖像進(jìn)行放大縮小操作。如下圖4.14：圖4.14 使用鼠標(biāo)滾輪進(jìn)行放大縮小調(diào)整的結(jié)果對(duì)于旋轉(zhuǎn)圖像，點(diǎn)擊Edit菜單欄中的Rotate選項(xiàng)，選項(xiàng)下還有進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)方向Left和Right選項(xiàng)。點(diǎn)擊Left，圖像將向左旋轉(zhuǎn)即逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90，而點(diǎn)擊Right，圖像將向右旋轉(zhuǎn)即順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90，如圖4.15。圖4.15 對(duì)圖像進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換顯示的結(jié)果對(duì)圖像進(jìn)行操作后，點(diǎn)擊Edit選項(xiàng)下的Restore，可以將處理后的結(jié)果去除，把待處理圖像還原成與原圖像一樣，如圖4.16。圖4.16 對(duì)旋轉(zhuǎn)圖像進(jìn)行還原的結(jié)果閾值法的實(shí)現(xiàn)選取對(duì)常用的迭代閾值法、Otsu法

11、、和熵方法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。使用迭代式閾值法的分割結(jié)果如圖4.17所示：圖4.17 使用迭代式閾值選擇法分割的結(jié)果使用Otsu法的分割結(jié)果如圖4.18所示：圖4.18 使用大津法進(jìn)行分割的結(jié)果使用熵方法的分割結(jié)果如圖4.19所示：圖4.19 使用熵方法進(jìn)行分割的結(jié)果對(duì)于圖4.17-19中左側(cè)的這幅醫(yī)學(xué)圖像，迭代閾值法與Otsu法的圖像十分相似。而熵方法的圖像要包含更多散亂點(diǎn)狀信息?；趨^(qū)域的分割方法的實(shí)現(xiàn)選取區(qū)域生長法和區(qū)域分裂合并法。使用區(qū)域生長法的分割結(jié)果如圖4.20所示：圖4.20 使用區(qū)域生長法進(jìn)行分割的結(jié)果使用區(qū)域分裂合并算法的分割結(jié)果如圖4.21所示：圖4.21 使用區(qū)域分裂合并法進(jìn)行分割

12、的結(jié)果對(duì)于圖4.20-21中左側(cè)的這幅醫(yī)學(xué)圖像，區(qū)域生長法因種子點(diǎn)的選擇將肺實(shí)質(zhì)標(biāo)記為白色，而軀干被標(biāo)記為黑色。使用區(qū)域分裂合并法，圖像的邊緣柵格化較為明顯。邊緣探測法的算法實(shí)現(xiàn)對(duì)經(jīng)典的一階Sobel、 Roberts、Prewitt算子、二階Laplacian、Marr算子和Canny算子都進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。使用Sobel算子的分割結(jié)果如圖4.22所示：圖4.22 使用Sobel算子進(jìn)行分割的結(jié)果使用Roberts算子的分割結(jié)果如圖4.23所示：圖4.23 使用Roberts算子進(jìn)行分割的結(jié)果使用Prewitt算子的分割結(jié)果如圖4.24所示：圖4.24 使用Prewitt算子進(jìn)行分割的結(jié)果使用La

13、placian算子的分割結(jié)果如圖4.25所示：圖4.25 使用Laplacian算子進(jìn)行分割的結(jié)果使用Marr算子的分割結(jié)果如圖4.26所示：圖4.26 使用Marr算子進(jìn)行分割的結(jié)果使用Canny算子的分割結(jié)果如圖4.27所示：圖4.27使用Canny算子進(jìn)行分割的結(jié)果使用本文提出的肺實(shí)質(zhì)分割算法的分割結(jié)果如圖4.28所示：圖4.28 使用本文提出的算法進(jìn)行分割的結(jié)果本程序中算法間可以實(shí)現(xiàn)不同種類的算法疊加，例如下圖使用先使用Otsu算法進(jìn)行過閾值分割再使用Marr算子進(jìn)行邊緣探測分割使該分割結(jié)果邊緣更加明顯且去除了許多干擾，如圖4.29：圖4.29 使用大津法與Marr算子疊加進(jìn)行分割的結(jié)

14、果4.4本章小結(jié)本章完成了對(duì)醫(yī)學(xué)圖像分割可視化窗口程序的分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。并通過使用實(shí)例醫(yī)學(xué)圖像分割的結(jié)果，進(jìn)一步表現(xiàn)了閾值法、區(qū)域生長法、邊緣探測法經(jīng)典分割算法的特點(diǎn)以及本文提出肺實(shí)質(zhì)分割算法的分割效果。第五章 總結(jié)與展望5.1總結(jié)本文在第一章中闡述了醫(yī)學(xué)圖像分割的研究背景與意義，也指出國內(nèi)外醫(yī)學(xué)圖像分割算法的研究現(xiàn)狀與趨勢。在第二章中，學(xué)習(xí)了經(jīng)典的圖像分割算法及其在醫(yī)學(xué)圖像分割中的應(yīng)用，對(duì)肺部圖像分割的原理與算法也進(jìn)一步了解。在第三章中，提出了一種基于大津法、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)與小波變換的肺實(shí)質(zhì)分割新算法。并在第四章中將此算法與經(jīng)典分割算法結(jié)合，編程實(shí)現(xiàn)了一個(gè)用于醫(yī)學(xué)圖像分割的窗口程序。展望盡管本文

15、提出的改進(jìn)后的肺實(shí)質(zhì)分割算法可以較好的分割不同形態(tài)的肺實(shí)質(zhì)、可視化程序也可以使用，但算法設(shè)計(jì)與程序?qū)崿F(xiàn)中存在一些不足，這也是未來將要改進(jìn)的地方：（1）改進(jìn)算法因?yàn)樵黾恿诵〔ㄗ儞Q處理，速度十分的慢。雖然可以通過使用上一次計(jì)算結(jié)果的加速Otsu算法加速，但是計(jì)算速度還是有待提高。（2）改進(jìn)后的分割算法雖然更為普適，不管是較健康的肺部還是有病變獲這噪聲較多的肺部都可以實(shí)現(xiàn)分割，但是對(duì)于擁有大面積病變的肺實(shí)質(zhì)，分割的邊緣效果方格化嚴(yán)重，有待提高。（3）編程實(shí)現(xiàn)的醫(yī)學(xué)圖像分割程序功能較少，實(shí)現(xiàn)較為簡陋，有待開發(fā)更多的新功能以及支持更多的算法與格式。參考文獻(xiàn)Heuberger J, Geissbuhler

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