数字图像处理从3维MRI数据集中提取切片图小论文

2012-2013年第一学期《数字图像处理》科目考查卷
专业：通信工程班级：任课教师：
姓名：学号：成绩：
Extracting Slices from a 3-Dimensional MRI Data Set 如何从3维MRI数据集中提取切片图
从3维MRI数据集中提取切片图是一种利用计算机系统和方法进行图像分析与处理的方法，通过收集在一个集2D计算机体层摄影术（CT）的切片的病人的骨骼和一个同轴集2D CT球探图像，数字二维透视图像，可以是形式的三维数据的通过CT扫描仪产生的，从每个这些三维数据中提取的二维轮廓设置一个相应的堆栈，并可构造对象的3D几何模型。

实验简介
在matlab中，imtransform和tformarray功能可用于MRI数据集的三维内插和重新切割，这提供一种方便的方式来查看的数据量。

实验内容
∙第1步：加载和水平MRI
∙第2步：提取矢状切片水平切片IMTRANSFORM
∙第3步：提取矢状切片水平切片TFORMARRAY
∙第4步：创建和显示矢状切片
∙第5步：创建和显示冠状切片
第1步：加载和水平MRI
该演示程序使用MRI的数据集，与MATLAB®，用于为蒙太奇和immovie都在帮助例子。

装载mri.mat添加到工作区中的两个变量：ð（128-128-1-27级UINT8）和一个灰度色彩对照表，地图（89-3，双级）。

ð包括27 128-128水平切片从MRI数据扫描的人类头骨。

ð范围从0到88的值，所以colormap的需要产生一个有用的视觉范围内的数字。

D的维数，使得它适合用蒙太奇。

前两个维度空间。

第三个维度是颜色尺寸，大小为1到彩色地图，因为它的索引。

（尺寸（D，3）将3的RGB图像序列。

）第四维是时间（与任何图像序列），但在这个特殊的情况下，它也是空间。

因此，有在 D中的三个空间维度，我们可以使用imtransform或tformarray矢状切片（从侧面示出了视图头部）或冠状面（正面）切片（示出了视图从正面或背面的水平切片转换头）的空间尺寸的 D 顺序如下：
∙尺寸1：从前到后的头（头端/前向尾侧/后）
∙维度2：左到右的头
∙尺寸：底部到头顶（劣至优）。

一个重要因素是，采样间隔是不一样的，沿着三个维度：沿垂直维度（4）
的样品的间距的2.5倍，更广泛地比沿水平尺寸。

MRI数据集加载和查看蒙太奇的27水平切片。

加载MRI ;蒙太奇（D，地图）标题（“水平切片”）
第2步：提取矢状切片水平切片IMTRANSFORM
我们可以构造一个中期矢状切片从MRI数据采取的 D的一个子集，将其转化为不同的采样间隔和空间方向的尺寸的 D到账户。

下面的语句提取物的矢状切片所需的所有数据。

M1 = D（64，:);尺寸（M1）
ANS =
128 1 1 27
然而，我们无法查看M1作为图像，因为它是128-1-1-27。

重塑（或挤压）可以转换到一个128-27的图像是可见的与imshow M1。

M2 =重塑（M1，[128 27]），尺寸（M2）图，imshow（M2，地图）;标题（矢状面-原始数据“）;
ANS =
128 27
在M2中的尺寸如下排列：
∙尺寸1：从前到后的头（吻端到尾鳍）
∙尺寸：底部到头顶（劣至优）。

通过变换M2以改变其方向，并增加了2.5倍的沿垂直方向的采样（劣质高级）维度-使得采样间隔等于在所有三个空间维度，我们可以得到一个令人满意得多的视图。

为此，我们可以在转置开始的步骤，但以下的仿射变换使一个单步的变
换和更经济地利用存储器。

T0 = maketform（“ 仿射'，[0 -2.5 0 1 0 0]）;
上部的2×2的矩阵块传递给maketform，0 -2.5 1 0] ，结合旋转和缩放。

改造后，我们有：
∙尺寸1：排名最前的底部头（优到劣）。

∙维度2：从前到后的头（吻端到尾鳍）
imtransform（M2，T0，“立方”）
就足够了申请T到M2，并提供良好的分辨率，而内插沿上下方向的顶部。

然而，也没有必要为三次插值中的前后方向，由于没有重采样会发生沿（输出）尺寸2。

因此，我们在这个维度指定最近邻重采样，以更高的效率和相同的结果。

R2 = makeresampler（{ '立方'，'最近' }，“ 填补”）;M3 = imtransform（M2，T0，R2）;图，imshow（M3，地图）;标题（的矢状面- IMTRANSFORM“ ）
第3步：提取矢状切片水平切片TFORMARRAY
在此步骤中，我们获得同样的结果作为第2步中，，但使用tformarray去在
单个操作中从三个空间维度两个。

步骤2从一个数组具有三个空间维度和结尾的一个阵列，其具有两个空间维度，但中间的二维图像（M1和M2）的方式为的调用imtransform创建M3的铺路。

这中间的图像是没有必要的，如果，我们使用tformarray，而不是imtransform。

imtransform是非常方便的2-D 2-D转换，但tformarray支持ND MD转换，其中M不一定等于N.
tformarray通过其TDIMS_A参数，允许我们定义的输入数组的一个排列。

由于我们要创建一个图像：
∙尺寸：优于劣（原始尺寸4，拨回）
∙2维：喙尾侧（原尺寸1）
只是一个单一的矢状面和提取，通过原来的2维，我们指定tdims_a的 = [1 - 4]。

我们创建一个tform的 2-D仿射变换T1开始通过组成，可扩展的（新）尺寸1的系数为-2.5，并增加了68.5转移，以保持阵列的坐标积极。

复合材料的第二部分是自定义转换的T2中提取使用一个非常简单INVERSE_FCN，第64届矢状面。

T1 = maketform（“ 仿射'，[-2.5 0 0 1 68.5 0]）;inverseFcn = @（X，t）的[X repmat （t.tdata，[尺寸（X，1）1]）];T2 = maketform（“ 自定义”，3,2，[]，inverseFcn，64）;=锝maketform（“ 复合”，T1，T2）;
请注意，T2和锝采取的3-D输入到2-D输入。

我们使用相同的方法重新取样和以前一样，但第三个层面。

R3 = makeresampler（{ '立方'，'最近'，'最近' }，'补'）;
tformarray在三个空间尺寸的 D变换在单个步骤中的2-D的输出。

我们的输出图像是66-128，与原来的27个扩大到66飞机垂直（劣质的高级）方向。

M4 = tformarray（D，Tc时，R 3，[4 1 2]，[1 2]，[66 128]，[]，0）;
其结果是相同的旧输出imtransform。

图，imshow（M4，地图）;标题（矢状- TFORMARRAY“）;
第4步：创建和显示矢状切片
我们创建了一个4-D阵列（第三维是颜色维度），可以被用来生成一个图像序列，从左至右，30平面开始，跳过所有其他的平面，并有35帧的数量。

转换后的阵列有：
∙尺寸1：从上到下（优到劣）
∙尺寸：从前到后（吻端到尾鳍）
∙尺寸：左到右。

在上一步中，我们置换输入数组使用TDIMS_A = [1 - 4] ，再次翻转和缩放/重
新采样的垂直尺寸。

我们的仿射变换是相同的，除了作为上述的T1，我们添加了第三个维度与（3,3）的元件的选择的地图30，32，0.5和（4,3）的元素-14 ... 98至1，2，...，35。

这中心35帧的中矢状面片。

T3 = maketform（“ 仿射'，[-2.5 0 0 0 1 0 0 0 0.5 68.5 0 -14]）;
在我们调用tformarray，TSIZE_B = [66 128 35]现在包括35个帧中的第四，左到右的尺寸（这是第三变换维度）。

重新采样保持相同。

S = tformarray（D，T3，R 3，[4 1 2]，[1 2 4]，[66 128 35]，[]，0）;
查看的矢状切片，作为一个蒙太奇（填充阵列稍微分开的蒙太奇的元素）。

S2 = padarray（S，[6 0 0 0]，0，“ 都”）;人物，蒙太奇（S2，地图）标题（“矢状面片”）;
第5步：创建和显示冠状切片
冠状切片构造几乎相同的构造矢状切片。

我们改变TDIMS_A从[4 1 2] [4 2 1]。

我们创建了一个45帧的开始，8个面，从后到前，跳过所有其他帧。

输出阵列的尺寸如下排列：
∙尺寸1：从上到下（优到劣）
∙维度2：左到右
∙尺寸4：返回前（尾喙）。

T4 = maketform的（“仿射'的，[-2.5 0 0 0 1 0 0 0 -0.5 68.5 0 61]）;
在，我们呼吁tformarray，TSIZE_B = 66 128 [48]指定垂直，侧侧，从前到后尺寸分别。

重新采样保持相同。

C = tformarray（D，T4，R 3，[4 2 1]，[1 2 4]，[66 128 45]，[]，0）;
请注意，所有阵列排列在步骤3，4，和5处理翻转作为的tformarray操作的一部分。

查看作为一个蒙太奇（填充阵列稍微分开的蒙太奇的元素）的冠状切片。

C2 = padarray（C，[6 0 0 0]，0，“ 都”）;人物，蒙太奇（C2，地图）标题（“冠状沟片”）;
应用分析
该技术应用前景广泛，可用于：
透视装置，用于从一组的二维投影的3D图像的制造
计算机断层扫描的球探图像的深度信息
术中生成一个更新的体积数据集的方法
中止准则用于确定在采集过程中的2D图像的3D物体的方法和装置以及计算机程序产品
由断层摄影能够与多列的X射线检测器阵列的透视装置的装置，用于生成图像的方法
在网络环境中真实的3-D对象的可视化和操作的方法和设备
确定的屠宰动物体内的生理参数的方法
从3维MRI数据集中提取切片图，并进行数据分析的技术是CT机的技术支撑之一，CT机的医学应用效益非常明显，一般来说，CT对所有器质性疾病都可以进行检查，尤其对密度差异大的器质性占位病变都能检查出来并做出定性诊断。

总结及自我评价
经过一天辛苦认真的的实验，终于试验成功，过程中遇到了不少的苦难和阻碍，多亏了同组的同学认真细心的合作，我们查阅了很多的资料，提升了自主学习的能力，体会到经过自己汗水努力后取得成功的喜悦，还要感谢王新新老师在这学期中给我们学习上的帮助！
参考文献
[1] 专利（专利号:6028907 申请日期：1998年5月15日颁证日期：2000年
2月22日发明人：罗伊·李阿德勒艾伦大卫·卡尔文，约瑟夫·华格丽
斯，查尔斯·P. Tresser，柴华武）
[2]冈萨雷斯. 数字图像处理[M]. 电子工业出版社,2003.
[3] 杨帆等. 数字图像处理与分析[M]. 2007
[4] 闫敬文. 数字图像处理[M]. 2007
[5] 王慧琴. 数字图像处理. 北京:北京邮电出版社, 2006.
[6] 何东健. 数字图像处理. 西安:西安电子科技大学出版社, 2003.
[7] 余成波. 数字图像处理及MATLAB实现. 重庆:重庆大学出版社, 2003.。