医用X光片的图像分割毕业论文终稿.docx

哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）摘要医学图像处理是模式识别的一个重耍分支就图像处理及识别技术而言, 我们已经提出了一系列卓有成效的理论及方法然而该技术的普及和应用， 在很长一段时间里都不尽如人意，究其原因，不同的应用对图像处理有着不 同的需求本文以在医学行业中的应用为例，探讨了在开发计算机辅助乳腺 癌早期检测系统中，对乳腺X-ray图像的图像分割方法的设计与实现，并通 过VC++编程对各种算法进行实现，比较得出各自的优缺点和适用范围，为 实际应用采用哪种算法提供对照和参考边缘检测和区域分割是图像分割的两种不同的方法，二者具有相互补充 的特点本文主要针对医用X光片图像的特点采用边缘检测的五种方法 （Sobel算子，Kirsch算子，Prewitt算子，Robert算子，高斯拉普拉斯算子） 分别对医用X光片进行图像分割，以期得到更好的效果，为下一步图像的边 缘提取与识别提供依据关键词图像处理；图像分割；边缘检测AbstractTransaction on medical imaging is an important branch of pattern recognition. A serious of theories and methods have been studied and proposed in image processing area to this end. However, the applications and popularizations of image processing techniques are not satisfying in long time. The reason is that there are different requirements for image processing system in different application. In the paper, the pretreatment of breast X-ray image and the detection method of the edge are designed and implemented in the medical imaging treatment system, and carries on the realization through the VC++ programming to each algorithm, compared with obtains respective good and bad points and the applicable scope, is which algorithm the practical application uses to provide the comparison and the reference.The edge examination and the region division are the image division two different methods,the two have the mutual supplement characteristic.This article mainly aims at the medical X optical glass image the characteristic to use the edge examination five methods (the Sobel Algorithm,the Kirsch Algorithm, the Prewitt Algorithm, the Robert Algorithm,Gauss the Laplacian or Laplace Algorithm) separately carries on the image division to the medical X optical glass,obtains a better effect by the time,provides the basis for the next step image edge detection and the recognition・Key words image processing image division edge detection摘要 IAbstract II第1章绪论 11」课题背景 11.2 目的和意义 21.3 设计思想 31.4 论文研究的主耍内容 3第2章 计算机辅助医学图像处理的发展 52」数字图像处理的概述 52.1.1 数字图像处理的优点 52.1.2 数字图像处理的应用前景 62.2 医学图像的特点 72.3 医学图像常用的处理方法 82.4 计算机辅助乳腺癌早期检测研究状况综述 112.4.1 国内外对该检测的研究状况 112.4.2 计算机辅助乳腺癌早期检测系统的简介 122.5 本章小结 13第3章乳腺X-ray图像的图像分割 143」 有关图像分割的一些基本内容 143.1.1 图像的边缘 153.1.2 关于模板的介绍 153.1.3 关于卷积的介绍 153.1.4 图像边缘检测的基本步骤 163.2 五种边缘检测算法 163.2.1 Robert算子 173.2.2 Kirsch算子 173.2.3 高斯拉普拉斯算子 183.2.4 Sobel 算子 193.2.5 Prewitt 算子 193.3 本章小结 20第4章实验结果与分析 214」 评估标准 214.2 实验结果 224.3 结果分析 244.4 本章小结 25结论 26致谢 27参考文献 28附录1 29附录2 33附录3 39哈尔滨工业大学华德应用技术学院本科毕业设计（论文）第1章绪论1.1课题背景据国际抗癌协会资料统计，乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤，已成 为威胁人类健康的一大杀手。

全世界每年120万妇女发病，50万人死亡于乳 腺癌在欧洲妇女一生中患晚期乳腺癌而死亡的概率为l/9o我国发病率逐年 上升，尤其是沪京津和沿海地区是我国乳腺癌的高发地区，成为危害女性健 康的主要杀手我国乳腺癌特点，除发病率逐年增长外，在发病年龄上与四 方国家有明显差别从30岁以后就开始增加，发病年龄高峰在40-49岁，比 四方妇女早10-15年以中年人居多，这个时期妇女处于最佳工作年龄状态, 因此乳腺癌发病率的增加无疑会对社会及家庭产生巨大的影响因此，我国 开展乳腺癌防治工作意义深刻，任重道远乳腺癌肿块的早期检测是医学图像处理的一部分，所谓医学图像处理是 指将计算机应用于对医学图像，如:X-ray, CT及红外线等的处理，以起到 辅助性的帮助作用图像分割是医学图像分析的经典研究课题之一，目前的理论和方法仍存 在许多不足之处，仍在不断改进和发展需要说明的是：边缘与物体间的边 界并不等同，边缘指的是图像中像素的值有突变的地方，而物体间的边界指 的是现实场景中的存在与物体之间的边界有可能有边缘的地方并非边界， 也有可能边界的地方并无边缘，因为现实中的物体是三维的，而图像只具有 二维信息，从三维到二维的投影成像不可避免的会丢失一部分信息；另外成 像的过程中的光照和噪声也是不可避免的重要因素。

正是因为这些原因，基 于边缘的图像分割仍然是当前图像研究中的世界级难题，目前研究者们正在 试图在边缘提取中加入高层的语义信息由于图像的多义性和复杂性，许多分割的工作无法依靠计算机自动完成, 而手工分割又存在工作量大，定位不准确的难题，因此，人们提出了一些人 工交互和计算机自动定位相结合的方法，利用各自的优势，实现目标轮廓的 快速定位相信这些交互式方法的应用，必将推动图像目标分割这一既具有 广阔的应用前景又具有重要的学术价值的课题的进一步研究，也必将成为一 个更为独立和活跃的研究领域目前，常用的数字化方法主要有两种：一种是静态的钳锂片处理，这种 方式主要采用扫描仪将钳耙片送入计算机，然后由计算机进行处理其特点 是处理精度较高，适用于高档计算机，但是其处理时间较长；另一种通过光 电转换设备将钳耙片信息直接送入计算机，然后由计算机进行处理目前， 国内尚无通用于医学摄像的光电转换设备，国外的设备一般价格都很高，且 光电转换设备的精度不够高本文所讨论的是采用静态钳耙片数字化处理方 式1.2目的和意义毕业设计不仅是对大学四年所学知识的总结，同时也是考察自己是否能 把所学的知识与实际相结合，以使自己能更好地适应社会的发展需要，而数 字图像目标分割是数字图像处理和计算机视觉领域中一个备受关注的研究分 支。

因为在目标分割过程中可以利用大量的数字图像处理的方法，加上其在 计算机视觉、模式识别等领域中的广泛应用，都吸引了众多研究者的注意 相信对这一问题的深入研究不仅会不断完善对这一问题的解决，而且必将推 动模式识别、计算机视觉、人工智能等计算机科学分支的发展图像分割的 问题在近二十年中得到了广泛的关注和长足的发展，国内外很多研究人士提 出了很多方法，在不同的领域取得了一定的成果本项目将以乳腺癌的早期检测为主耍目标，以乳腺x光片上的肿块为研 究对象，根据乳腺x光片和乳房组织的一些特点，分别利用五种边缘检测算 法对乳腺癌的X光片进行图像分割，以期改进其技术另一方面，乳腺癌早期检测系统的研究对模式识别理论和方法，特别是 对图像处理技术和方法的提高具有很大的促进作用乳腺癌早期检测系统是 对图像处理、分类器设计和分类器训练等技术的综合及深化，复杂性更高， 智能性要求也更强，特征提取的范围更加细致，而且精度要求也更高，这就 要求我们努力攻关，积极进取，进一步推动信息系统，特别是模式识别理论 和图像处理技术在我国的更加广泛的应用有着重耍的意义在应用方面，据统计乳腺癌是人类最常见的一种恶性肿瘤之一，特别是 近年来我国乳腺癌的发病率明显增高，统计资料显示，1988年到1992年与 1981年到1982年比较，我国乳腺癌发病率增加了 35.2%O由于引发乳腺癌的 原因现在还不清楚，而早期诊断能够很方便有效地发现乳腺癌变的趋势，以 便尽快进行治疗。

因此早期的检测和预防对于乳腺癌的诊断和治疗有着很重 要的作用在医学上已经有很多种乳腺癌早期诊断的方法和技术，乳腺X光照相是 乳腺癌诊断的常用的有效方法在国外，通过对数字化乳腺X光片的计算机 辅助诊断系统己经应用到乳腺癌的早期诊断和预防的过程中，由于它能快速 准确地确定诊断结果，所以受到了广泛重视这样可以大大降低医生诊断的 工作量，提高诊断的正确率，降低误识率，减轻患者的痛苦四1.3设计思想好的人机交互识别系统都需要对原有图像进行预处理，然后对其进行图 像的分割、识别、提取，用以提高图像的清晰度，或者将图像处理成适合于 机器自动分析的形式在医学图像处理系统，尤其是乳腺X-ray图像中显得 尤为重要，因为乳房中软组织间的对比度本来就小，而轻微的差别变化都可 能是肿瘤的表现，图像预处理在识别方面的好处是显而易见的而且在乳房 X光片中改进的程度很难被量化多数时候，是以医生的主观评价为标准， 这样便造成了误差，所以利用计算机辅助医生可以有效地、客观地进行诊断1. 实用性乳腺癌是女性发病率最高的恶性肿瘤，已成为威胁人类健康 的一大杀手，尽早发现和治疗乳腺癌对提高病人的生存率是十分重要的通 过计算机图像处理技术，突出某些信息，让人眼能更多地看到某些信息，通 过数字化处理后的图像会使信息量大大提高。

2. 先进性 本项目采用是计算机技术、软件开发技术、图像处理技术， 可以方便为医生以及病人提供帮助。