余中華，楊懿農(nóng)，向長(zhǎng)和，謝正蘭，陳峽，饒利兵，2

1.懷化醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校醫(yī)學(xué)形態(tài)中心，湖南懷化 418000

2.中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)與神經(jīng)生物學(xué)系，湖南長(zhǎng)沙 410000

胚胎水平斷面數(shù)字化圖像數(shù)據(jù)集攝取的關(guān)鍵技術(shù)研究

余中華1，楊懿農(nóng)1，向長(zhǎng)和1，謝正蘭1，陳峽1，饒利兵1，2

1.懷化醫(yī)學(xué)高等?？茖W(xué)校醫(yī)學(xué)形態(tài)中心，湖南懷化 418000

2.中南大學(xué)湘雅醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)與神經(jīng)生物學(xué)系，湖南長(zhǎng)沙 410000

本文為探討如何取得更好的數(shù)字化虛擬人數(shù)據(jù)，以滿足虛擬人數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫建立的需要。選擇合適的相機(jī)，經(jīng)過參數(shù)設(shè)置、相機(jī)固定、連接計(jì)算機(jī)、調(diào)試、后期圖片處理等步驟獲得1 800萬像素、分辨率為5184×3456的胎兒頭部斷面照片230張。從而證明，高效數(shù)碼相機(jī)的選擇和應(yīng)用對(duì)胚胎數(shù)字化虛擬人數(shù)據(jù)的采集有重要意義。

高效；采集；虛擬人

數(shù)字化虛擬人是將人體形態(tài)學(xué)、物理學(xué)和生物學(xué)等信息，通過大型計(jì)算機(jī)處理而實(shí)現(xiàn)的數(shù)字化虛擬人體[1-2]，是可代替真實(shí)人體進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究的技術(shù)平臺(tái)。數(shù)字人是形態(tài)學(xué)水平的虛擬人體，具有與真實(shí)人體相近的形態(tài)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)。目前，我國(guó)已經(jīng)成功完成了首例男、 女可視化數(shù)字人的制作[3]。完整、準(zhǔn)確的獲取胚胎橫斷面數(shù)據(jù)集是實(shí)現(xiàn)可視化人體胚胎的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。本文所討論的攝影方法是將懷化高等?？茖W(xué)?，F(xiàn)階段進(jìn)行可視化人胚胎建模中所獲得的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行討論。

1 相機(jī)的選擇

數(shù)字化采集對(duì)照片的質(zhì)量要求非常高，必須選擇高像素、高分辨率的相機(jī)。目前，相機(jī)品牌眾多，各種功能強(qiáng)大的相機(jī)比比皆是。為了選擇出符合要求的相機(jī)，在其功能參數(shù)上需要仔細(xì)對(duì)比。

首先相機(jī)像素必須達(dá)到1 000萬以上且分辨率在1280×1024以上才能初步滿足后期數(shù)字重建的要求。而在進(jìn)行冰凍胚胎切片時(shí)需要快速對(duì)焦拍照，手動(dòng)照相顯然無法達(dá)到要求，則需用通過計(jì)算機(jī)控制拍照。而能通過計(jì)算機(jī)控制拍照的相機(jī)相對(duì)比較少。經(jīng)過比較，我們選擇了佳能EOS 7D高效數(shù)碼相機(jī)。該相機(jī)最高像素1 800萬、最高分辨率5184×3456、高ISO感光度，經(jīng)改造后支持計(jì)算機(jī)控制拍照。（如圖1）在選擇佳能EF 24mm f/1.4L鏡頭（如圖1），可以使相片找出來效果更佳好（如圖2）。

2 相機(jī)的固定

在冰凍胚胎層次切片過程中，鉆銑機(jī)床的震動(dòng)、工作平臺(tái)的移動(dòng)、都會(huì)對(duì)相機(jī)拍照造成影響。為了保證所采集照片的質(zhì)量，必須對(duì)相機(jī)進(jìn)行固定。

我們采用不銹鋼三角架固定。將三角架擺放在鉆銑床工作臺(tái)的出口處，調(diào)整位置后在機(jī)床工作平臺(tái)上方固定相機(jī)，要求其能水平垂直拍照。這樣才能保證采集的圖像數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性（如圖3）。

圖1

圖2

3 相機(jī)的設(shè)置

圖3 A鉆銑臺(tái) B相機(jī)和鉆銑臺(tái) C相機(jī)與電腦連接

在進(jìn)行拍照前，需對(duì)相機(jī)參數(shù)重新設(shè)置，采用最符合工作間要求的設(shè)置來進(jìn)行拍照。設(shè)置中要考慮到工作間燈光強(qiáng)度、色溫、白平衡、曝光時(shí)間等問題。而我們針對(duì)工作間環(huán)境對(duì)相機(jī)初步設(shè)置為：焦距55mm ， f/13 ，1/80s，ISO100，相片大小為最大，輸出格式為JPG。必要時(shí)可根據(jù)光線不同來進(jìn)行調(diào)整。

4 與計(jì)算機(jī)的連接

在相機(jī)數(shù)據(jù)采集中最重要的一項(xiàng)就是通過計(jì)算機(jī)控制相機(jī)拍照。

首先通過相機(jī)自帶數(shù)據(jù)線（USB接口）連接在計(jì)算機(jī)上，然后安裝其拍照?qǐng)D象編輯軟件（EOS Utility），即可通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行拍照。通過軟件觀察標(biāo)本位置，進(jìn)行修正，自動(dòng)對(duì)焦然后進(jìn)行拍照。取得圖片后直接儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)中。

5 圖像去噪、配準(zhǔn)、保存

取得胚胎斷層圖像數(shù)據(jù)后，將對(duì)圖片進(jìn)行去噪修整，參考包埋時(shí)預(yù)留的定位桿按其算法[4]進(jìn)行配準(zhǔn)然后編號(hào)保存。

經(jīng)過以上步驟后獲得的照片像素約1 790萬、分辨率為5184×3456，每張占用儲(chǔ)存空間為11M。照片連續(xù)性好，位置穩(wěn)定，可以很好的用來三維數(shù)字重建。此攝影方法步驟可以很好的推廣應(yīng)用到數(shù)字化虛擬人數(shù)據(jù)采集中去。

[1] 呂廣明，吳輝群，湯樂民，等.冷凍連續(xù)切片重建數(shù)字人腰髓[J].解剖學(xué)，2008，31（2）：232-234.

[2] 鐘世鎮(zhèn)，原林，唐雷，等.數(shù)字化虛擬中國(guó)人女性一號(hào)(VCH-F1)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集研究報(bào)告[J].第一軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，23(3)：196-200，209.

[3] 唐雷，原林，黃文華，等.“虛擬中國(guó)人”(VCH)數(shù)據(jù)采集技術(shù)研究[J].中國(guó)臨床解剖學(xué)，2002，05(1)：324-326，329.

[4] 諸葛斌，周荷琴，唐雷，等.中國(guó)數(shù)字人數(shù)據(jù)集斷層圖像自動(dòng)配準(zhǔn)算法[J].中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào)，2005，24(4):443-447.

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1674-6708（2010）18-0050-01