蔡佳

【摘要】 數(shù)字圖像處理技術(shù)原理是將圖像信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，至今已有近100年的歷史。圖像處理技術(shù)分成兩大類：模擬圖像處理及數(shù)字圖像處理。其主要處理技術(shù)有：幾何處理、算術(shù)處理、圖像增強(qiáng)、圖像復(fù)原、圖像重建、圖像編碼、圖像識(shí)別和圖像理解。數(shù)字圖像處理技術(shù)逐步得打發(fā)展，目前已經(jīng)涉及很多學(xué)科領(lǐng)域。本文將針對(duì)中南大學(xué)創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的醫(yī)療產(chǎn)品便攜式人體表層靜脈顯示儀的數(shù)字圖像處理技術(shù)，分析數(shù)字圖像處理在醫(yī)學(xué)方面的利用。

【關(guān)鍵詞】 圖像 創(chuàng)新 技術(shù)處理

一、產(chǎn)品介紹

核心產(chǎn)品便攜式人體表層靜脈顯示儀，采用對(duì)人體無(wú)損傷的特殊紅外光作為照射光源，照射難以用肉眼裸視直接看見(jiàn)腳背、手背、手臂、頭皮靜脈的患者或群體的相關(guān)靜脈部位，從而幫助醫(yī)護(hù)人員準(zhǔn)確的查找靜脈血管。

目前該產(chǎn)品已申請(qǐng)國(guó)家專利2項(xiàng)，采用紅外線照射成像的陰影投影圖像處理方法，準(zhǔn)確定位表層靜脈，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)注射。本產(chǎn)品操作便攜、定位精準(zhǔn)的特性，彌補(bǔ)了目前市場(chǎng)同類產(chǎn)品，體積龐大，操作不便，成像不清晰的缺陷，產(chǎn)品技術(shù)優(yōu)勢(shì)突出。

二、技術(shù)簡(jiǎn)介

圖像增強(qiáng)處理是便攜式人體靜脈顯示儀的關(guān)鍵技術(shù)，血管圖像具有特殊性，因此采用一般的增強(qiáng)算子如平滑算法很難取得良好的效果。

本產(chǎn)品采用微分直方圖法二值化，微分直方圖法是一種經(jīng)典的二值化方法，其閾值的選擇考慮到了有關(guān)靜脈血管圖像與背景之間的關(guān)系，對(duì)于目標(biāo)較為突出，背景單一的情況下匹配效果較理想。微分直方圖法的原理是設(shè)想圖像中的目標(biāo)和背景之間的灰度值急劇變化，利用灰度的變化率（微分值）來(lái)決定閾值。實(shí)際過(guò)程中，先將處理的圖形分為若干個(gè)區(qū)域，根據(jù)每個(gè)區(qū)域內(nèi)的不同情況設(shè)置不同的閾值。為了使區(qū)間之間有良好的連續(xù)性，使用了逐點(diǎn)分區(qū)判斷的方法，即綜合每點(diǎn)附近100×100 區(qū)域內(nèi)的像素情況來(lái)判斷該點(diǎn)的最后的二值化取值。

三、技術(shù)處理過(guò)程

選擇閾值步驟：

（1）用3×3的Laplacian算子處理輸入圖像并統(tǒng)計(jì)其直方圖。程序中所用的3×3的Laplacian算子為：

（2） 用p-參數(shù)法選出閾值t。通常p- 參數(shù)可選為90%— 100%，在實(shí)際操作中，根據(jù)定義p= 灰度值大于t的像素?cái)?shù)之和/全體像素?cái)?shù)來(lái)計(jì)算P 的值，由此可得一個(gè)閾值t。微分直方圖法二值化后結(jié)果，基本完好地提取出了特征紋線。

通過(guò)初期處理的圖像，周圍充滿毛刺，這將會(huì)對(duì)接下來(lái)的處理產(chǎn)生很多干擾為了解決這一問(wèn)題，采用中值濾波的方法來(lái)消除毛刺，使界限光滑，中值濾波會(huì)將會(huì)展現(xiàn)更清晰的圖像處理效果。

細(xì)化是經(jīng)過(guò)上述處理后的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，具體實(shí)現(xiàn)是將二值化圖像逐層剝?nèi)ポ喞吘壣系狞c(diǎn)，變成只有一個(gè)像素點(diǎn)的骨架圖像。細(xì)化通過(guò)確定圖像的輪廓像素，移去所有不是骨架像素的輪廓像素，從而使處理后的骨架圖線保留原圖形的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的軌跡和人體血管的走向是非常一致的，細(xì)化后的圖像既可以展現(xiàn)在人的手臂上也可以展現(xiàn)在顯示屏上，通過(guò)兩方面的保證，可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)扎針的效果。

四、技術(shù)發(fā)展前景

通過(guò)分析便攜式靜脈顯示儀的圖形處理的技術(shù)部分，發(fā)現(xiàn)數(shù)字圖像處理技術(shù)在不久的未來(lái)，將會(huì)更廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)工程、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、航空航天、軍事、工業(yè)檢測(cè)、文化藝術(shù)等，應(yīng)經(jīng)發(fā)展成為一門前景遠(yuǎn)大的新型學(xué)科。

數(shù)字圖像處理技術(shù)在航天航空技術(shù)方面的應(yīng)用將會(huì)更加多元化，除了簡(jiǎn)單的處理宇宙星球的照片外，可以在飛機(jī)遙感和衛(wèi)星遙感方面發(fā)揮作用。

數(shù)字圖像處理技術(shù)對(duì)生物醫(yī)學(xué)工程的應(yīng)用，尤其是微型產(chǎn)物的照片的處理將會(huì)加快生物醫(yī)學(xué)的研究速度和發(fā)展。

數(shù)字圖像處理技術(shù)在公安破案方面主要用于不完整圖片的復(fù)原、指紋識(shí)別以及交通監(jiān)控、事故分析等。除此之外，也可以對(duì)軍事上導(dǎo)彈的精確制導(dǎo)，各種偵察照片的判讀，具有圖像傳輸、存儲(chǔ)和顯示的軍事自動(dòng)化指揮系統(tǒng)和模擬訓(xùn)練系統(tǒng)等需要縝密的數(shù)字圖像處理技術(shù)。

其它方面的應(yīng)用，數(shù)字圖像處理技術(shù)已經(jīng)在社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮作用，如目前在網(wǎng)絡(luò)上非常流行的立體地圖，便是利用了數(shù)字圖像處理技術(shù)；教育領(lǐng)域的輔助教學(xué)領(lǐng)域和流媒體技術(shù)領(lǐng)域等等也會(huì)有更多的利用。

參考文獻(xiàn)

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