医学成像与医学图像处理教程

《医学成像与医学图像处理教程》由田捷、代晓倩、杨飞编著，可以看做是教科书和工具书的结合。一方面，《医学成像与医学图像处理教程》介绍了医学影像领域的多种模态的医疗设备的成像原理，以及医学图像数据的处理和分析的算法原理，如重建、分割、配准、可视化等；另一方面，针对各方面的算法介绍了自主研发的医学影像处理与分析领域常用算法的设计和集成化算法平台mitk（medical imaging toolkit）的构建，在算法平台的构建方面主要包括两方面的内容：一是设计和实现一个面向医学影像领域的，风格统一、接口一致且高效易扩展的集成化算法平台，其中包括总体框架和各类算法框架的设计、底层数据结构的封装以及各关键技术的实现；二是在此平台的基础上，介绍医学影像领域，包括分割、配准、可视化等在内的各类算法的设计方法及其具体实现。此外，该书还介绍了建立在此平台基础上的面向应用的三维医学影像处理与分析系统3dmed的设计和实现。

第1章 绪论
1.1 医学成像与医学图像处理的意义
1.1.1 医学影像对于现代医学的意义
1.1.2 算法与软件对于医学影像的意义
1.2 医学成像与医学图像处理的研究内容
1.2.1 医学影像成像技术
1.2.2 医学影像处理与分析技术
1.2.3 医学影像算法与应用平台
1.3 本书的涵盖内容及章节组织
思考与练习
参考文献
第2章 mitk与3dmed的总体框架
2.1 mitk总体介绍
2.1.1 传统平台vtk和itk简介
2.1.2 mitk的设计目标
2.1.3 mitk的工程结构
2.1.4 mitk的计算模型
2.1.5 mitk的基础设施搭建
2.1.6 mitk对医学影像数据的封装
2.2 3dmed总体介绍
2.2.1 相关工作
2.2.2 3dmed的设计目标
2.2.3 3dmed的工程结构
2.2.4 3dmed的插件接口
2.2.5 3dmed的主框架
2.2.6 3dmed的支持模块：mitk相关的辅助工具集
思考与练习
参考文献
第3章 医学图像重建
3.1 三维医学图像重建概述
3.2 计算机断层扫描成像图像重建
3.2.1 ct基本原理和发展
3.2.2 二维重建
3.2.3 三维重建
3.3 自发荧光成像图像重建
3.3.1 blt的基本原理及生物应用
3.3.2 blt的重建算法
3.4 激发荧光成像图像重建
3.4.1 基本原理和发展
3.4.2 三维重建算法
3.5 光声层析成像图像重建
3.5.1 pat基本原理、发展及应用
3.5.2 pat的重建算法
3.6 正电子发射断层成像图像重建
3.6.1 pet基本原理、发展和应用
3.6.2 pet重建算法的发展
3.6.3 pet 重建算法
3.7 基于mitk的多模态三维图像重建框架
3.7.1 重建框架设计
3.7.2 ct重建子框架
3.7.3 多模态重建框架使用实例
思考与练习
参考文献
第4章 医学图像分割
4.1 医学图像分割概述
4.2 医学图像分割方法分类
4.2.1 基于区域的分割方法
4.2.2 基于边缘的分割方法
4.2.3 基于区域和边缘混合的分割方法
4.3 医学图像分割方法评价
4.3.1 评价方法
4.3.2 ground truth数据集
4.4 mitk中的分割算法框架
4.4.1 mitk中的分割算法框架概述
4.4.2 阈值分割算法在mitk中的实现
4.4.3 区域生长算法在mitk中的实现
4.4.4 live wire算法在mitk中的实现
4.4.5 graph cuts算法在mitk中的实现
4.5 小结
思考与练习
参考文献
第5章 医学图像配准
5.1 医学图像配准概述
5.2 医学图像配准算法构成与分类
5.2.1 基于灰度的图像配准
5.2.2 基于特征的图像配准
5.2.3 刚性与仿射配准
5.2.4 非刚性配准
5.3 mitk配准总体框架
5.3.1 框架设计
5.3.2 图像相似性测度
5.3.3 几何变换
5.3.4 图像插值
5.3.5 函数优化
5.4 基于点集的图像配准原理与实现
5.4.1 基于kd树的点集描述
5.4.2 迭代最近邻点配准算法
5.4.3 几何变换参数的最小二乘估计
5.5 基于特征区域的图像配准原理与实现
5.5.1 区域特征提取
5.5.2 区域特征匹配
5.5.3 mitk-reg-sfr配准子框架的设计
5.6 应用实例与分析
5.6.1 基于灰度的三维核磁图像刚性配准
5.6.2 基于标记点的弹性图像配准
5.6.3 基于b样条自由形变模型的非刚性图像配准
5.7 小结
思考与练习
参考文献
第6章 医学图像可视化
6.1 医学图像可视化概述
6.2 可视化场景与模型参数
6.2.1 相机参数
6.2.2 模型参数
6.2.3 光源参数
6.2.4 基本人机交互
6.3 三维表面提取与面绘制
6.3.1 三维表面提取
6.3.2 分割基础上的表面提取
6.3.3 表面绘制
6.4 体绘制
6.4.1 体绘制的主要模型
6.4.2 体绘制的基本算法
6.4.3 光线投射算法的优化
6.4.4 体绘制中的分类技术
6.5 mitk中的可视化框架
6.5.1 mitk中的可视化环境搭建
6.5.2 mitk中的面绘制框架
6.5.3 mitk中的第一套体绘制框架
6.5.4 mitk中的第二套体绘制框架
6.6 小结
思考与练习
参考文献
第7章 三维人机交互
7.1 背景介绍
7.2 以3d widgets为核心的三维人机交互的框架设计
7.2.1 3d widgets的设计准则
7.2.2 以3d widgets为核心的三维交互框架总体结构
7.2.3 以3d widgets为核心的三维交互框架设计
7.3 以3d widgets为核心的三维人机交互的实现
7.3.1 manipulator的实现
7.3.2 实现具体的widgetmodel
7.4 三维交互的应用实例
7.4.1 mitklinewidgetmodel3d的应用实例
7.4.2 mitkanglewidgetmodel3d的应用实例
7.4.3 mitkclippingplanewidget的应用实例
7.4.4 mitkresliceplanewidget的应用实例
7.5 小结
思考与练习
参考文献
第8章 数字医学影像存储与传输标准
8.1 dicom标准简介
8.1.1 dicom标准的产生和演化
8.1.2 dicom标准的主要特点
8.1.3 dicom标准的总体结构和主要内容
8.2 mitk中dicom标准的实现
8.2.1 dicom数据编码方式和文件结构
8.2.2 dicom文件读写模块的实现
8.2.3 dicom utility在mitk中的封装
8.3 小结
思考与练习
参考文献
第9章 平台扩充和应用开发实例
9.1 算法平台功能扩充举例
9.1.1 预备知识
9.1.2 实例之一：扩充reader功能
9.1.3 实例之二：扩充filter功能
9.2 基于mitk的应用开发举例
9.2.1 mfc+mitk实现简单图像浏览
9.2.2 qt+mitk实现简单图像浏览
9.2.3 qt+mitk实现面绘制
9.2.4 qt+mitk实现体绘制
9.3 3dmed的插件开发举例
9.3.1 基于mitk的简单插件
9.3.2 与主界面融合的插件
9.3.3 使用自定义数据类型
思考与练习
参考文献
附录 amitk网站介绍
展望和结语