医学图像处理实验指导书(详解)全汇编.docx

医学图像处理实验指导书实验一断层图像的输入及窗宽窗位调整一、实验目的1 熟悉Mimics软件界面2、掌握连续断层图像的输入方法3、掌握调整窗宽窗位的步骤二、实验原理1 .连续断层图像的输入Mimics软件支持DIC0M3. 0标准的图像,同时Mimics软件支持BMP和TIFF格式的灰度图像。Mimics软件不支持彩色图像和JPEG格式的图像。图像输入之前，必须准备或确认以下图像信息： 患者名称(patient name),可以是患者的名字，也可以是研究项目名称，要方便分类管理。 研究机构(institute),可以选择填或不填。 层距(slice distance)、像素尺寸(pixel size)和扫描架倾斜度(gantry tilt)连续断层图像集合为一个体数据集，要求连续断层图像的大小一致，同时需要知道图像的像素与物体实际尺寸的比例(pixel size,如同地图的比例尺)，层距(slicedistance)以及扫描架倾斜度(gantry tilt) 3个必需的参数。2 .窗宽窗位及调整1) Hounsfield 值CT的灰度值反映了物质对X线衰减的绝对值。类似于温度的计量单位，GodfreyHounsfield为了使用的方便，将水的CT值定义为3按照这个标度换算的CT灰度值也就称为Hounsfield值(简称CT值)。按照这个标度，脂肪的CT值约为一 100,肌肉约为40,骨松质为100300,骨皮质约为2 000,牙釉质则高于2 000 (图2 15)。2)窗宽(windows width)为了充分显示12或16位CT图像的细节，必须选择一个适当的CT值范围显示，称为窗宽。3)窗位(windows center)这个选定的CT值范围的中值，称为窗位(图216)。0 WATERTOO MUSCLE200 TRABECULAR BONE20003072 CORTICAL BONETTH ENAMEL图2 7 5显示CT灰度值与CT值的对应关系Lct” : D*fudt ½ndr1 1- N wdow wt>C . W 800,，Wn9w Width图2 - 16窗宽与窗位，Mimics默认窗宽(default window )为整个CT值范围，-1 024 3 000 ,新选定显示的CT值范围窗宽为800 ,窗位为-24(new window with C = - 24 r W = 8(X)三、实验内容与方法1. Mimics软件界面(1 )标题栏(titl bar)标题栏显示项目的一些信息，包括项目名称一一Mimi (默认为患者的姓名，为保护患者隐私可以选择隐藏)，断层图像的来源一一CT Compressed,图像压缩方式LossyJPEG (有损JPEG压缩格式)，以及软件版本一一Mimics 10. 1。(2)菜单栏(menu bar)Mimics菜单为标准的Windows菜单栏，带有典型的“文件(File) ” “编辑(Edit)” “视图(View)”和“帮助(Help),菜单。特殊菜单包括：“工具(Tools) ”包含二维图像和三维图形测量工具。(3)主工具栏主工具栏中的按钮包含了 “文件(File) ”“编辑(Edit)”“视图(View) ”菜单中最常用的命令，以及显示项目信息按钮、帮助按钮和显示/隐藏项目管理器按钮。(4)分组工具栏分组工具栏包括“分割(Segmentation), “工具(Tools)" “导航(navigation)" “医学计算机辅助设计(MedCA机”和“仿真(CMF / Simulation)” 5个子工具栏(图1 13)。(5)项目管理器(project management)Mimics软件为图像处理软件，其处理过程类似任何工业产品的加工过程，经过一系列前后连续的流程或工序，其中原材料逐步变为半成品、成品。所有的这些原材料、不同阶段的半成品、成品以及在加工过程中的辅助测量工具等，如果在软件中则称为“对象(Object) ”，这样一个完整的加工过程称为“项目(Project) ”。图1一13分组工具栏项目管理器是所有Mimics对象的数据库,每个标签都对应着Mimics的一个对象类型。通过项目管理器可以很方便地管理和访问我们所建的各种对象。同时，最常用的工具在项目管理器的每个标签下方列出，点击下拉按钮时会看到相关工具的列表。(6)不同的视口 (the different views)在缺省配置时，Mimics软件在操作区显示4个视口(图1 18)。包括体数据3个正交平面断层图像的浏览视口一一右上视口显示原始横断面(XY平面)，左上视口为重组冠状面(XZ平面)，左下为重组矢状面(YZ平面)。左下为3D视口。图1-17项目管理器图I - 18 3个正交平面的断层图像浏览和3D才甦操作视口(7)信息栏(information bar)显示鼠标所点位置断层图像的灰度值以及鼠标位置的三维坐标值（x, y, z）o2.连续断层图像的输入（-）自动导入DICOM格式图像如果DICOM数据集中已经包含了重建的所有参数，可以自动导入。自动导人DICOM格式图像，可以执行以下操作： 选择 Menu bar >File > Import Image命令，或者单击 Main toolbars> “ ImportImage”按钮，弹出图像选择对话框，按住Ctrl键，左键单击可以单个选择要添加或移除的图像，按住Shit键，左键单击第一幅和最后一幅可以多个选择要添加或移除的图像。 打开图像文件夹，选中所有图像文件，点击匡Next按钮，弹出图像序列检查窗口 设置转换参数："Skip Images"软件按照输入值等问隔取部分断层图像输入；"Compression"下拉选择框,选择图像压缩方式,有3种压缩方式“CTMR和“Lossless” "CT”为有损压缩.因为CT图像知阵中元素值低于200（像素的灰度值）的值小于空气扫描的灰度值，无临床意义，所以“CT”压缩将200的元素值都压缩为0。同样，MR压缩将<10的元素值都压缩为0。"Lossless为无损压缩。aInvert Table Positionv勾选则翻转图像输入顺序。勾选一个或多个选定的图像序列，单击convert按钮进行转换，转换完毕，弹出preferencesw ,选择“Pixel Unit”。调整窗宽窗位（toggle gray scale）,可以执行以下操作。在断层图像视口上，按住右键，光标变为,上下拖动鼠标改变显示窗宽，左右拖动鼠标改变显示的窗位。(-)手动导入DICOM格式图像在导入DICOM图像时，在图像选择对话框勾选“Manual import”选项，点击Next>>按钮，会出现手动转换选项窗口。通过手动导入可以输入更多的图像参数：文件结构(file structure),包括图像文件头大小(file header size)等，像素属性(pixel properties),包括数值类型(type)等，也可将导入的图像反相(invert gray values)o(三)自动导入BMP或TIFF格式图像自动导入BMP或TIFF格式图像与自动导入DICOM格式图像步骤基本相同，唯一的区别就是需要输入所有的重建参数。逐项填入相关参数，患者名称(patient name),研究机构(institute),层距(slicedistance),像素尺寸(pixel size)、扫描架倾斜度(gantry tilt)和第一张图像的位置(first table position)o选择图像排序(sort),序数词(num.)或字母顺序(alpha.),或者手工调整图像顺序(move)。需要时输入编制的图像名称与序数词对应表(import table positions from)。点击 Previewi按钮可以预览输入图像。(四)项目管理(保存、另存、打开及关闭)完成图像输入后，可以将结果保存为一个项目(project),项目管理可执行以下操作。 保存项目,选择 Menu bar>File>Save project 命令。 另存项目，选择 Menu bar>File>Save project as 命令。 关闭项目，选择 Menu bar>File>Close project 命令。 打开项目，选择 Menu bar>File>0pen project 命令。Mimics软件CT断层图像的像素单位(pixel unit)可以用两种单位显示，一种是灰度值(greyvalue), 一种是CT值(Hounsfield),更改单位可进行以下操作。 选择 Menu bar>Options>preferences 命令，打开一般选项 uGeneral单击主工具栏显示/隐藏项目管理器uToggle Project management,按钮，显示项目管理器，选择“Contrast”标签，显示调整窗宽窗位面板（图217）。Contrast Volume Rendering Clipping .1024010203071Custom sc Mn: 160 Max: 1106图2-17项目管理器调整窗宽与窗位面板，两点横坐标之间横轴为选定的窗宽和窗位，纵坐标之间纵轴为显示器显示灰度范困 鼠标移到两点或两点之间斜线上，光标变为千，按下鼠标左键拖曳可以改变窗宽与窗位。 鼠标移到两点之外水平线，光标变为十.，按下鼠标左键拖曳可以改变显示器显示的灰度范围（默认为256个灰度值）。四、思考题1 . Mimics软件支持哪些图像格式？2 .什么是 Hounsfield 值？3 .窗位及窗宽的概念？4 ,调整窗宽及窗位的意义是什么？5 总结自动导入图像的步骤6 ,调整窗宽窗位的方法？五、实验要求7 、以上实验按顺序进行；8 、在进行每一实验内容时，除了熟悉操作之外，还应注意思考题，操作应围绕着思考题进行；3、实验内容2和3实验过程与结果撰写在报告中;4、实验报告独立完成。实验二断层图像的浏览一、实验目的9 、掌握重组正交断层浏览的方法；10 重组任意断层浏览的方法；11 熟悉用MIMICSR软件对医学图像体渲染的方法；二、实验原理1 .重组正交断层浏览导入Mimics软件的体数据，除了原始横断面外，软件自动重组矢状面和冠状面连续断层图像，用户可以如同浏览一般图像一样，在3个正交断面视口中浏览断层图像。在缺省配置时，Mimics软件在操作区显示4个视口（图2 24）,右上视口显示原始横断面（XY平面），红色边框；左上视口为重组冠状面（XZ平面），橙色边框；左下为重组矢状面（YZ平面），绿色边框。左下为3D视口，淡绿色边框。可以通过拖曳视口间边界来调整视口的大小。图224三个正交平面的断层图像浏览和3D模型操作视口2 .重组任意断层浏览薄层连续断层图像输入Mimics软件以后，组织成体数据集，将三维体数据与任意平面相交的切面称为断面，从体数据集抽取过任意断面的体素值，可