醫(yī)學(xué)圖像檢索技術(shù)的應(yīng)用研究

馮伍，曹曉莉

延安大學(xué)附屬醫(yī)院 a.網(wǎng)絡(luò)中心；b.放射科，陜西 延安 716000

醫(yī)學(xué)圖像檢索技術(shù)的應(yīng)用研究

馮伍a，曹曉莉b

延安大學(xué)附屬醫(yī)院 a.網(wǎng)絡(luò)中心；b.放射科，陜西 延安 716000

醫(yī)學(xué)圖像的檢索一直是人們所關(guān)注的焦點，本文主要介紹了基于內(nèi)容的醫(yī)學(xué)圖像檢索的意義、工作原理和方法。本研究將COM技術(shù)引入到醫(yī)學(xué)圖像檢索中，使用MATLAB制作COM組件供VB調(diào)用、實現(xiàn)圖像處理。實驗表明，在VB開發(fā)環(huán)境中調(diào)用COM組件，能大大加快軟件開發(fā)的進(jìn)度、縮短源代碼，提高代碼質(zhì)量及軟件的穩(wěn)定性。

醫(yī)學(xué)圖像檢索；醫(yī)學(xué)圖像；圖像檢索技術(shù)；COM技術(shù)

隨著醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展和醫(yī)院信息網(wǎng)絡(luò)的普及，我院每天都會產(chǎn)生大量的病人生理、病理和解剖信息的醫(yī)學(xué)圖像。這些圖像為醫(yī)生進(jìn)行臨床診斷、手術(shù)計劃、鑒別診斷以及病情跟蹤提供了客觀依據(jù)。但是醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)的爆炸性增長使得圖像管理和檢索成為關(guān)鍵，如何快速、準(zhǔn)確地檢索出所需的醫(yī)學(xué)圖像，一直是近年來人們所關(guān)注的焦點。傳統(tǒng)的方法是基于文本[1]的醫(yī)學(xué)圖像檢索，即根據(jù)病人的姓名、住院號、圖像的序列號、醫(yī)師姓名等文本字段查詢所需圖像。但是基于文本的檢索需要醫(yī)師對每幅醫(yī)學(xué)圖像進(jìn)行人工注解，因此，難免會出現(xiàn)一些弊端：① 人工注釋有很強的主觀性，有時也存在用詞不規(guī)范和不精確的情況，因此，根據(jù)圖像注釋檢索時，往往會導(dǎo)致檢索結(jié)果會出現(xiàn)失??；② 醫(yī)師對同一幅醫(yī)學(xué)圖像所下的兩次診斷報告不可能完全一致； ③ 很難用文字準(zhǔn)確地描述醫(yī)學(xué)圖像的物理特征和視覺特征；④ 檢索的范圍有很大的局限性。基于文本的檢索只能檢索某個人或者某個醫(yī)師對應(yīng)的圖像，但要檢索不同醫(yī)師、不同病人卻有相同疾病的圖像時有很大的局限性，這大大地限制了醫(yī)學(xué)圖像在臨床診斷、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計、醫(yī)學(xué)教育等領(lǐng)域中的應(yīng)用。人工標(biāo)注速度慢、效率低，檢索的結(jié)果往往不能滿足用戶的需求。如果能利用圖像處理工具M(jìn)ATLAB軟件，從醫(yī)學(xué)圖像中提取灰度、形狀、紋理等特征參量，構(gòu)成描述圖像內(nèi)容的特征向量，并以這些特征向量作為建立索引和匹配的客觀依據(jù)，這樣就可直接根據(jù)醫(yī)學(xué)圖像的特征向量從醫(yī)學(xué)庫中檢索出所需的圖像。

將基于內(nèi)容的圖像檢索[2]（Content-base image retrieval，CBIR）技術(shù)運用于醫(yī)學(xué)圖像，是醫(yī)學(xué)圖像應(yīng)用發(fā)展的必然趨勢，也是醫(yī)學(xué)知識發(fā)現(xiàn)的典型應(yīng)用。它不僅為醫(yī)學(xué)圖像數(shù)據(jù)庫的工作減輕了負(fù)擔(dān)，而且還擴展了醫(yī)學(xué)圖像在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

1 CBIR系統(tǒng)的基本工作原理

CBIR技術(shù)涉及到圖像處理、計算機視覺、模式識別以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等學(xué)科，同時也和人腦的認(rèn)識程度緊密相關(guān)。它的基本工作原理[3]是：對圖像中的每幅圖像，先進(jìn)行圖像分析，提取圖像特征或目標(biāo)的特征向量，建立相應(yīng)的特征向量庫。

典型的圖像檢索系統(tǒng)一般由2部分構(gòu)成：數(shù)據(jù)庫生成子系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫圖像查詢子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)包含相應(yīng)的功能模塊和部件。CBIR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，見圖1。

圖1 CBIR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在進(jìn)行圖像檢索時，對給定的查詢例圖，先進(jìn)行特征提取，然后將該例圖的特征向量與特征庫中的特征向量進(jìn)行匹配，并根據(jù)匹配結(jié)果再到圖像庫中檢索，就可檢索出所需的圖像。醫(yī)學(xué)圖像CBIR系統(tǒng)可以幫助醫(yī)生在海量數(shù)據(jù)庫中快速尋找具有類似病理特征的圖像，大大擴展了醫(yī)學(xué)圖像在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。

2 COM技術(shù)在醫(yī)學(xué)圖像檢索中的應(yīng)用

通過MATLAB COM Builder編譯生成的COM組件[5]，具有與開發(fā)工具語言無關(guān)的特性，而且運行效率高、易擴展、便于使用和管理，它可以供VB或其他應(yīng)用程序調(diào)用。COM組件和其他軟件集成在一起，可實現(xiàn)復(fù)雜的應(yīng)用程序。

2.1 制作COM控件基本步驟

用MATLAB COM生成器創(chuàng)建COM[6]組件過程：① 啟動COM Builder，創(chuàng)建一個工程，設(shè)置相關(guān)屬性；② 增加所需的功能，即添加相應(yīng)的.m和.mex文件，添加組件的屬性和事件；③ 編譯創(chuàng)建組件；④ 包裝/注冊和發(fā)布組件文件。

2.2 VB調(diào)用COM組件在圖像邊緣提取中的應(yīng)用[7]

把制作好的組件注冊到計算機后，就可以在VB中調(diào)用COM組件了[6]。

（1）界面設(shè)計。設(shè)計兩個按鈕：“輸入圖像”和“邊緣提取”，見圖2。

圖2 VB程序窗口

（2）引入COM組件。在VB開發(fā)工具中，首先通過“工程”→“引用”將MATLAB編譯的組件引入到工程中來[8]。

（3）加關(guān)鍵字WithEvents。為了讓類實例能響應(yīng)事件，需要在類實例前加上關(guān)鍵字WithEvents。加入這條指令相當(dāng)于程序運行此處時，其實現(xiàn)的代碼將由客戶端程序VB完成。

（4）邊緣檢測的部分代碼。

（5）程序運行結(jié)果（圖3）。

圖3 圖像邊緣檢測結(jié)果

3 結(jié)束語

利用MATLAB制作COM組件供VB調(diào)用，實現(xiàn)了基于內(nèi)容的圖像檢索。應(yīng)用實驗表明，在VB開發(fā)環(huán)境中調(diào)用COM組件，有很大的優(yōu)點：能大大加快軟件開發(fā)的進(jìn)度；能高效地進(jìn)行軟件開發(fā)，縮短源代碼，對程序設(shè)計產(chǎn)生很大的影響；能提高代碼質(zhì)量及軟件的穩(wěn)定性，使得程序更加專業(yè)和靈活。

CBIR是一個綜合了光學(xué)、數(shù)學(xué)、電子學(xué)、計算機科學(xué)、信息論、人工智能等各門學(xué)科的研究領(lǐng)域，它的理論基礎(chǔ)復(fù)雜，應(yīng)用范圍廣，是一個非常有價值和發(fā)展前途的研究方向。本文主要是利用MATLAB制作COM組件供VB調(diào)用，它是實現(xiàn)圖像處理的有效方法。使用MATLAB COM Builder可以很快編譯COM組件，采用這種開發(fā)模式，除了跨語言的特性以外，還可以在多個不同的軟件開發(fā)應(yīng)用中重復(fù)利用同一個組件，編譯的COM組件也易于在Windows操作系統(tǒng)中發(fā)布。在VB開發(fā)環(huán)境中用少量的代碼就可以調(diào)用COM組件[9]。同時，能大大加快軟件開發(fā)的進(jìn)度、縮短源代碼，提高代碼質(zhì)量及軟件的穩(wěn)定性。我們用MATLAB制作的圖像的噪聲濾除、圖像銳化、邊緣檢測、顏色直方圖特征提取等COM組件，可用來進(jìn)行圖像預(yù)處理與特征提取，為圖像檢索奠定了良好的基礎(chǔ)[10]。

[1]李正超.圖像檢索技術(shù)的研究與應(yīng)用[J].井岡山學(xué)院學(xué)報,2008,29(6):28.

[2] 沈曄,李敏丹,夏順仁.基于內(nèi)容的醫(yī)學(xué)圖像檢索技術(shù)[J].計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報,2010,22(4):569.

[3] 李封,趙燕.基于內(nèi)容的醫(yī)學(xué)圖像檢索技術(shù)的研究[J].機械設(shè)計與制造,2009,(12):28.

[4] 王正林,劉明.精通MATLAB7[M].北京:電子工業(yè)出版社,2006:611.

[5] 張賽民,陳靈君.VB調(diào)用MATLAB制的COM組件實現(xiàn)二者混合編程[J].微型電腦應(yīng)用,2006,22(4):53.

[6]趙海春.COM組件的設(shè)計與應(yīng)用[J].邵陽學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2009,26(1):58.

[7] 王夢蛟,等.基于COM組件的VB與Matlab混合編程在醫(yī)學(xué)影像處理中的[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2009,24(1):32-33.

[8] 胡靜,吳云,張燕.基于COM組件的VB與MATLAB混合編程技術(shù)在地形變數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用[J].大地測量與地球動力學(xué),2011,31(6):123.

[9]曹玉珍,等.基于Web的醫(yī)院信息系統(tǒng)架構(gòu)及其數(shù)據(jù)交互設(shè)計[J].中國醫(yī)療設(shè)備,2010,25(8):23-25.

[10] 陳武凡,秦安,江少蜂,等.醫(yī)學(xué)圖像分析的現(xiàn)狀與展望[J].中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報,2008,27(2):175.

Appliecation Research of Medical Image Retrieval Technology

FENG Wua, CAO Xiao-lib
a. Network Center; b.Radiology Department,Yan'an University Affiliated, Yan'an shaanxi 716000, China

Medical image retrieval has been the focus of people attention. This paper describes the concept,principles and methods of content-based medical image retrieval, introduces the COM technology into the medical image retrieval, and achieves the image processing by using MATLAB COM object in the VB software.The experiment indicated that the use of COM object in the VB development environment can greatly speed up the progress of software development, shorten the source code and improve the code quality and the software stability.

medical image retrieval; medical image; image retrieval technique; COM technology

1674-1633(2011)10-0025-02

2011-05-12

2011-08-22基金項目：延安大學(xué)附屬醫(yī)院研究生管理科創(chuàng)新基金項目（10YJ52）。

本文作者：馮伍，碩士研究生；主要研究方向：圖形圖像處理。

作者郵箱：sxyadxfw@163.com

TP391.41

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2011.10.006