探析眾目標(biāo)跟蹤的醫(yī)學(xué)影像

1、探析眾目標(biāo)跟蹤的醫(yī)學(xué)影像醫(yī)學(xué)影像中多目標(biāo)跟蹤的背景和意義醫(yī)學(xué)影像背景醫(yī)學(xué)影像學(xué)由于其含有極其豐富的人體信息、各器官信息等，能以 很直觀的形式向人們展示人體內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)、形態(tài)或臟器等,使得其在臨床診斷、 病理研究分析治療中有著十分重要的作用，是醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域中的一個(gè)重要研究方 向,幾年來，隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)學(xué)圖像已經(jīng)從早期的X光片發(fā)展為 二維數(shù)字?jǐn)鄬訄D像序列。醫(yī)學(xué)影像學(xué)包含人體信息的獲取以及圖像的形成、存儲(chǔ)、 處理、分析、傳輸、識(shí)別與應(yīng)用等，主要內(nèi)容可以歸納為三大部分:醫(yī)學(xué)影像物理 學(xué)、醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)和醫(yī)學(xué)影像臨床應(yīng)用技術(shù)。首先醫(yī)學(xué)影像物理學(xué)指的是 圖像形成過程的物理原理，主要目的是

2、根據(jù)臨床需求或醫(yī)學(xué)研究的需求，對(duì)成像 的原理、成像系統(tǒng)進(jìn)行的分析和研究，將人體內(nèi)感興趣的信息提取出來，以圖像的 形式顯示，并對(duì)各種醫(yī)學(xué)圖像的質(zhì)量因素進(jìn)行分析。提取的信息可以是形態(tài)的、 功能的或成分等一切與當(dāng)前臨床應(yīng)用有關(guān)的感興趣信息，信息載體可以是電磁波 或機(jī)械波，所顯示的形式可以是一維的、二維的甚至是三維、四維等不同層次的 圖像。醫(yī)學(xué)影像處理技術(shù)是指對(duì)已獲得的圖像作進(jìn)一步的處理，如對(duì)其進(jìn) 行分析、識(shí)別、分割、分類等，從而得到我們臨床研究所需的感興趣信息,確定哪 些部分應(yīng)增強(qiáng)或某些特征需要特殊提取進(jìn)行處理，其目的是使得原來不夠清晰的 圖像變的清晰，易于分析，或者是為了提取圖像中某些特征信息，對(duì)

3、于特定的器官 的分析，涉及到醫(yī)學(xué)診斷的內(nèi)容，重點(diǎn)是要對(duì)器官的切片圖提取關(guān)鍵信息進(jìn)行分 析，如對(duì)于胃部切片圖，我們?cè)谠\斷胃癌的時(shí)候是要判斷是否有淋巴結(jié)發(fā)生轉(zhuǎn)移， 這就需要首先對(duì)胃部切片圖進(jìn)行有效的分割,尤其是我們需要的胃壁周圍的感興 趣區(qū)域，在正確分割的基礎(chǔ)上，對(duì)于切片圖中的目標(biāo)進(jìn)行分析，通過特定的方法識(shí) 別切片圖中的目標(biāo)，從而可以實(shí)現(xiàn)輔助診斷的目的。醫(yī)學(xué)影像中多目標(biāo)跟蹤研究的現(xiàn)狀在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的傳統(tǒng)目標(biāo)跟蹤中，研究人員多采用基于分割的 跟蹤,即運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤被分為兩大步:第一步，目標(biāo)分割;第二步，目標(biāo)跟蹤。在 醫(yī)學(xué)圖像多標(biāo)跟蹤問題中,要對(duì)圖像上的目標(biāo)進(jìn)行精確的跟蹤，首先是需要正確 的圖像分割

4、結(jié)果,然后運(yùn)用相應(yīng)的跟蹤方法得到我們所需要的跟蹤結(jié)果。醫(yī)學(xué)圖像分割概述圖像分割就是把圖像分成若十個(gè)特定的、具有獨(dú)特性質(zhì)的區(qū)域并提 出感興趣目標(biāo)的技術(shù)和過程。它是由圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟?，F(xiàn)有的圖 像分割法主要分以下幾類:基于閾值的分割方法、基于區(qū)域的分割方法、基于邊 緣的分割方法以及基于特定理論的分割方法等。近年來，研究人員不斷改進(jìn)原有 的圖像分割方法并把其它學(xué)科的一些新理論和新方法用于圖像分割，提出了不少 新的分第二章醫(yī)學(xué)影像中的多目標(biāo)跟蹤目前，大多數(shù)對(duì)于醫(yī)學(xué)影像中多目標(biāo)跟蹤的研究主要是基于醫(yī)學(xué)圖 像分割的結(jié)果之上的，所以醫(yī)學(xué)影像中的目標(biāo)跟蹤主要分為圖像分割、圖像跟蹤 兩部分。圖像分割

5、主要是為了提取感興趣區(qū)域，通過相關(guān)的圖像分割方法得到我 們所需要的待跟蹤的圖像,得到分割圖像后采用跟蹤的相關(guān)方法對(duì)研究的目標(biāo)進(jìn) 行跟蹤、識(shí)別，得到醫(yī)學(xué)影像中目標(biāo)的一些關(guān)鍵信息,如其面積變化、位置變化、 軌跡信息等。醫(yī)學(xué)影像中的圖像分割圖像分割就是運(yùn)用特定的方法把圖像分成若十個(gè)特定的區(qū)域并提 取感興趣區(qū)域的技術(shù)和過程。它是由圖像處理到圖像分析的關(guān)鍵步驟。現(xiàn)有的圖 像分割方法主要分以下幾類:基于閾值的分割方法、基于區(qū)域的分割方法、基于 邊緣的分割方法以及基于特定理論的分割方法等。近年來，研究人員不斷改進(jìn)原 有的圖像分割方法并把其它學(xué)科的一些新理論和新方法用于圖像分割，提出了不少新的分割方 法。醫(yī)學(xué)

6、影像中的多目標(biāo)跟蹤在計(jì)算機(jī)視覺研究領(lǐng)域中，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤一直是科研人員研究的重 點(diǎn)。所謂序列圖像中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤，簡(jiǎn)單來說即是確定目標(biāo)在巾貞與頓之間的。 同樣，作為多醫(yī)學(xué)圖像顯微圖像中的醫(yī)學(xué)圖像跟蹤，即是要在幀與頓之間，多醫(yī)學(xué) 圖像混合中,找到相同醫(yī)學(xué)圖像的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。從第一巾貞圖像直至最后一幀 圖像，完成整個(gè)圖像序列中醫(yī)學(xué)圖像的匹配，實(shí)現(xiàn)整個(gè)醫(yī)學(xué)圖像跟蹤。從本質(zhì)上來 說，醫(yī)學(xué)圖像跟蹤方法與傳統(tǒng)的目標(biāo)跟蹤方法沒有太大的區(qū)別。是在醫(yī)學(xué)圖像序 列這個(gè)特定環(huán)境下,算法需要做一些相應(yīng)的變化和改進(jìn)，去適應(yīng)醫(yī)學(xué)圖像運(yùn)動(dòng)的 一些特性，這樣才能達(dá)到理想的跟蹤效果。由于目標(biāo)跟蹤技術(shù)在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域 發(fā)展良久，優(yōu)

7、秀的目標(biāo)跟蹤技術(shù)門類眾多，目標(biāo)跟蹤算法的分類沒有明確的標(biāo)準(zhǔn)。 根據(jù)視頻序列中被跟蹤目標(biāo)的數(shù)目，跟蹤方法可以分為單目標(biāo)跟蹤和多目標(biāo)跟蹤。 根據(jù)目標(biāo)跟蹤前,是否使用分割，跟蹤方法可以分為基于分割的跟蹤和基于視窗 的跟蹤:基于分割的跟蹤是在分割后的結(jié)果中提取目標(biāo)信息再進(jìn)行跟蹤;而基于 視窗的跟蹤不需要對(duì)圖像進(jìn)行分害只要指定目標(biāo)的區(qū)域，不過因?yàn)獒t(yī)學(xué)圖像中目 標(biāo)運(yùn)動(dòng)多樣性，醫(yī)學(xué)圖像大都采用基于分割的跟蹤方法，跟蹤方法有幾類基本的 框架:先檢測(cè)后跟蹤，先跟蹤后檢測(cè)，邊跟蹤變檢測(cè),檢測(cè)利用跟蹤來提供處理的 對(duì)象區(qū)域，跟蹤利用檢測(cè)來提供需要的目標(biāo)狀態(tài)的觀測(cè)數(shù)據(jù)，醫(yī)學(xué)圖像當(dāng)中主要 是先跟蹤后檢測(cè)。此外，根據(jù)跟蹤目標(biāo)提取的不同特征，目標(biāo)跟蹤方法可以分為基 于顏色、基于形狀、基于區(qū)域和基于點(diǎn)特征等跟蹤 TOC o 1-5 h z 第一章緒論1醫(yī)學(xué)影像中多目標(biāo)跟蹤的背景和意義1醫(yī)學(xué)影像中多目標(biāo)跟蹤研究的現(xiàn)狀3本文研究的主要內(nèi)容及論文安排5第二章醫(yī)學(xué)影像中的多目標(biāo)跟蹤7醫(yī)學(xué)影像中的圖像分割7醫(yī)學(xué)影像中的多目標(biāo)跟蹤11本文中采用的方法14本章小結(jié)16展望本文針對(duì)于不同的醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行了跟蹤，給出了兩