醫(yī)學標本數字化采集與處理

雷光臨,王永波

新鄉(xiāng)醫(yī)學院現(xiàn)代教育技術中心,河南 新鄉(xiāng) 453003

醫(yī)學標本數字化采集與處理是現(xiàn)代醫(yī)學技術運用中必不可少的一部分,作為醫(yī)學研究的一種媒體技術,為醫(yī)學研究提供了真實、可靠的形象資料,日益受到人們的重視[1]。所以,有必要讓醫(yī)學類教師和醫(yī)務工作者了解和掌握。該文通過實例,詳細介紹了醫(yī)學標本數字化采集過程及標本圖像的處理方法。

1 醫(yī)學標本高質量數字化圖像采集

在醫(yī)學標本高質量數字化采集中,利用數碼照相機拍攝標本圖片已經是目前必然的選擇[2]。所謂高質量圖像就是圖像像素夠大、畫面要有較強的立體感、較好地表達出標本的質感,畫面清晰、層次細膩[3]。要達到高質量圖像效果,就必須在硬件設施上下功夫。比如:數字化采集設備的選擇、工作臺的合理制作、燈光的選用及加工、場景的合理布置等,這些因素都直接影響到數字化圖像采集的效果。

1.1 數字化采集設備的選擇

當今市場上的數字采集設備非常多,我們如何選擇品牌及型號呢?根據采集的實際需要,首先要選用高像素的數碼相機,其次要有足夠的景深。所以在選擇相機時,我們使用專業(yè)的高像素的單反相機。在采集小標本時還需要配以微距鏡頭,便于小標本拍攝。根據以上需求,我們選用了佳能EOS1單反相機,配有標準、微距定焦鏡頭。在拍攝過程中,根據不同標本的大小來確定相機高度及與被攝物的距離[3]。并使用手動檔光圈,光圈檔位調整到F16-F22,以保證足夠的景深。在快門檔位設置中,使用1/125 s速度,快門速度的準確調節(jié)可以避免出現(xiàn)曝光現(xiàn)象。

1.2 拍攝背景墻的制作

使用背景墻的最大優(yōu)點有以下幾點:一是可以避免周圍環(huán)境光及顏色的影響;二是可以加裝日光燈為標本后面補充均勻的光線,還能夠避免標本投射陰影;三是可以統(tǒng)一背景顏色,便于后期制作。根據以上要求,我們制作了長度為150 cm、高度為180 cm、厚度為60 cm的背景墻。并且背景墻直角處都進行了弧度處理,這樣處理的目的是避免直角邊對標本的影響。

1.3 標本旋轉臺面的制作

在采集標本時,我們需要采集標本的各個面,并進行多次的搬動旋轉。而有些標本體積過大,搬動時非常不方便,還極易損壞標本容器。所以,我們設計制作了旋轉的標本臺,在臺面上畫有十字標線并設有對位指針,可以進行精確對位。

1.4 三腳架及燈光選擇布置

使用三腳架可以保證拍攝時的畫面穩(wěn)定,不會出現(xiàn)抖動現(xiàn)象。對于燈光的選擇布置,就是在標本前方左右兩側各放置一盞燈光,距離標本2 m左右,照射標本前方及兩側。要求指數夠大,光線色溫準確。在燈光上必須加裝柔光布,以保證光線的柔和均勻,避免標本容器出現(xiàn)反光點。光的亮度、方向以及它的背景效果都可以由攝影者隨意進行調換安排,根據標本的不同特點,獲得較滿意的效果[3]。經過試拍合適后,進行正式拍攝,這樣采集的數碼圖像才更加完整。

數字化采集過程中,硬件設備的合理運用,才能夠滿足采集高質量標本圖像的要求,在后期圖像摳圖時可以大大提高工作效率。

2 標本圖像的后期處理

2.1 圖像的角度、大小及透視調整

標本圖像采集后,由于標本大小不一及搬動標本時人為原因,導致拍攝出的標本圖像角度可能會有偏差,所以需要進行圖像角度、大小及透視調整。使用Photoshop中的“多邊形套索”、“裁剪”工具和“自由變換”命令,分別對標本圖像進行套索、裁剪、旋轉、扭曲、大小等調節(jié)。

2.2 標本圖像的摳圖處理

所謂“摳圖”,就是把所需要的人像、物體或某一部分圖像從整幅圖像中“剝離”出來,只選取素材中所需要的那一部分[4]。摳圖是一個很復雜的技術實現(xiàn)流程,摳圖結果的好壞決不僅僅依賴于對摳像工具的選取,必須根據最終所要實現(xiàn)效果的特點選擇有針對性的摳圖方式[5]。

在Photoshop中對圖像摳圖有多種方法,如套索工具、魔術棒工具、鋼筆工具等[6]。經過多種工具實際操作,我們選擇“通道”摳圖方法進行摳像處理,在RGB通道中選擇對比強烈的通道,并復制為副本,如圖1所示。

圖1 復制通道界面圖

為了更加精細地創(chuàng)建選區(qū),我們使用“色階”命令對副本通道進行操作,調整標本與背景的明暗對比度。將黑色色階調整為55,灰色色階為1,白色色階為120。

提高“藍副本”通道黑白場清晰度,使用“畫筆”工具,根據圖像像素實際大小調整畫筆直徑和硬度,設置前景色為白色,將“藍副本”通道中非標本區(qū)域的雜色(即黑色雜點)涂白。

將標本區(qū)域載入選區(qū)。在以上步驟操作完成后,使用Photoshop中的“載入選區(qū)”命令,將通道作為選區(qū)載入。在“載入選區(qū)”對話框中,選擇“反相”,其目的是為了將通道中的黑色區(qū)域(即標本區(qū)域)作為選區(qū)載入。

復制并粘貼選區(qū)內部標本圖像到新圖層,并刪除“背景”圖層。為了以后更加方便地使用,如更換標本圖像背景顏色,我們有意保留了標本圖像的透明通道信息。

2.3 標本圖像的飽和度、對比度、亮度調整

在標本圖像采集過程中,由于受到環(huán)境、光線、容器等因素的影響,拍攝的圖像可能會出現(xiàn)光線暗、顏色失真等現(xiàn)象,需要還原它本來的面目。通過“色相與飽和度”、“亮度與對比度”的調整,還原標本圖像顏色及明暗對比度,更好地突出圖像細節(jié)。

保存圖像為PNG文件格式。PNG格式是目前保證最不失真的格式,存儲形式豐富,它能夠把圖像文件壓縮到極限以利于網絡傳輸,顯示速度快。另外,PNG支持透明圖像制作,可以讓圖像和背景很和諧地融合在一起[7]。

醫(yī)學標本數字化采集過程至關重要,它直接影響到采集圖像的質量,也是整個工作的重點。標本數字化圖像大大節(jié)約了開支和管理費用,可永久保存,存放空間小,方便查詢、調閱,還能對圖像進行后處理,使圖像獲得最佳的效果[8]。既能方便教師授課使用,又能促進學生課下自主學習。

[1]耿波.現(xiàn)代醫(yī)學數碼圖像獲取、存儲及安全探討[J].醫(yī)療衛(wèi)生裝備,2010,31(10):113-115

[2]梁錦聰,姚伙生,初國良.數碼技術拍攝高質量人體解剖學標本圖像的方法[J].解剖學研究,2010,32(1):73-74

[3]劉國強.談病理解剖標本攝影中的技巧[J].中國醫(yī)學教育技術,2010,24(1):107-109

[4]張娜.淺述Photoshop的幾種摳圖方法[J].電腦知識與技術,2010,6(15):4228-4229

[5]楊華勇.數字影像制作中摳像技術的思考與實踐[J].電腦知識與技術,2010,6(6):1469-1470,1472

[6]肖文雅,王涵,王永波.談如何在Photoshop中用Alpha通道摳圖[J].中國醫(yī)學教育技術,2010,24(3):278-280

[7]樊祥民.醫(yī)學影像存儲的色彩模式和文件格式的比較[J].醫(yī)療設備信息,2007,22(1):47-49

[8]王茵,李衛(wèi)萍,趙寶珍,等.數字化圖像教學在超聲診斷教學中的應用[J].中國醫(yī)學教育技術,2010,24(5):523-525