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医学图像论文8篇

时间:2022-07-19 18:22:02

绪论:在寻找写作灵感吗?爱发表网为您精选了8篇医学图像论文,愿这些内容能够启迪您的思维,激发您的创作热情,欢迎您的阅读与分享!

医学图像论文

篇1

近代图书馆学的管理体系,在方便文献管理的同时,也把对馆员素质的要求降低到只要会根据编号排架、理书就可以了。可是这些所谓的专业的技能,在全开架、全开放的环境下,聪明的读者不用多少时间自己就掌握了。我们开展了“以人为本”的服务,某种程度上强调的是读者,而不是馆员素质的提高。似乎馆员只要会找书服务就可以了,外界也以为,只要认得点字就可以做图书馆员了。所以,我们没有足够的权威来控制读者不文明的阅读行为,只好自己不停地在书架中穿梭忙碌整理乱架的图书。我们守着图书,却没有多余的时间去仔细阅读图书。我们下了班,相当一部分的人倦于再提起书,更不要说主动的读书了!唉,馆员自己脱离了读书人的阶层,或者说馆员自己遗忘了作为读书人的文化自觉,也就难怪读者不会从心底尊重我们了。

云南财经大学图书馆一个藏阅厅里,尽管号称全开放、全开架、藏阅借咨一体化,然而除了上上架、理理书、守着门,几乎无事可做。我把配置不高的电脑运用得很好,等着人来咨询,然而更多的人却只要检索一下书目而已,这一点点事情旁边那台检索机就可以完成了。我们这样的图书馆馆员,可有可无!我的工作电脑连接着互联网,却没有合适的窗口,与我应该直接服务的读者——全校的师生们——在网络上互动联系。

如同纸本的图书一样,网络,也是一个信息的载体,只不过这个载体是虚拟的、无边界的。上网冲浪,实际上也是一种阅读行为。有阅读能力的读书人,本身就拥有一定的鉴别能力,所以上网的读书人,他们从各种文献和彼此的交流中不断增长着见识,他们面对着网络世界缤纷变幻的信息冲击,始终保持着比较清醒的头脑。互联网让现实世界延伸到无限,虚拟的网络世界属于所有的网民,然而书香网络的世界,却也是读书人所独有的。如果说阅读纸本图书让读书人拥有了一份独有的宁静,那么书香网络,就架起了读友们心灵沟通的桥梁。在这个书香网络里,朋友们不曾轻视我的图书馆员身份。然而他们首先认同的,是我也跟他们一样:爱书如命。然后才注意到我无意间流露出来的职业习惯:文献检索的技巧,进而才认可了我的图书馆员身份。

所以,我不以为工作时间参与网络聊天影响了本职工作,相反,我以为这样的网聊,让我窥见了网络时代图书馆员延伸服务的途径:网络即时咨询服务。我以为主动积极地参与这样的网聊,是一个图书馆人自觉融入书香网络的职业本能。我以为这样的网络交往,终有一天会成为图书馆网络咨询馆员日常的工作内容。我以为这样的网络交往不仅仅是消磨时光,相反正是这些作为读书人的网友,让我找到了理想的答案:图书馆员,首先应该是一个读书人。可以说,我在网络上不自觉的寻觅中,自觉地回归到图书馆员社会角色的本位:读书人。

是的,网络时代正是图书馆员回归读书人本位的时代。计算机技术对图书管理程序的简化,不仅把我们从繁琐的工作中解放出来,也给了我们解放思想的契机。当类分、编目等工作只需鼠标一点就可完成时,当图书排架、借借还还可以由读者自助完成时,我们的精力就可以从对图书类别的注意上,集中到图书内容的本身。这才是图书真正的价值所在!网络时代,消亡的不是图书馆馆员的职业,相反是图书馆员职业功能的强化。未来的图书馆员,不论是技术馆员还是咨询馆员,都将是能够重组信息和检索信息的读书人。

毫无疑问,网络时代的读书人,离不了网络,更离不了电脑,所以,网络时代图书馆员,不仅要掌握读书的方法,更要掌握计算机和网络运用的技巧。我在网上里经常遇到这样的朋友:你给他找到所需的文献,压缩后传递给他,才知道他竟然不会解压文件。于是你自然得教会他电子文件压缩和解压的技术,还得教会他安装阅读器、打开文件,否则你对他的帮助就等于零。时间长了,不只是文件的编辑和排版,就连病毒处理、重装电脑系统的事都缠上你了。即便在这种时候,我在他们眼里也不是一个专业计算机工作者,事实上我也不是,程序编写等复杂技术统统不会。不可否认网络时代的读书人有着计算机方面的专家,但更多的读书人并不需要那么多的电脑技能,他们只不过是需要用电脑来阅读信息、参与讨论、撰写论文、处理图片、编辑博客而已。他们除了用电脑来娱乐和工作外,主要还是寻求阅读的乐趣。所以,在他们眼里,我不过是一个掌握现代文献信息检索技巧的读书人。

如果说现代文献检索技术和阅读的能力是图书馆员的基本技能,那么,读书人的素质和节操就是图书馆员的灵魂。只有回归读书人的本位,具备读书人所应有的文化素质和精神面貌,图书馆员才有资格担负起知识海洋领航员的重任。纸本的图书和虚拟的信息数据,不过是知识的载体,不过是图书馆服务读者的物质媒介。唯其图书馆员本身就是读书人,才能真正理解读者的所思所求,也才能真正实现“以人为本”的文献信息服务。可以说,馆员自身素质的提高,是图书馆开展“以人为本”服务的根本。

篇2

摘 要:问题意识是现在中学生非常缺乏的一项思维能力。初中数学培养学生的提问意识是新课标的要求,也是提高学生数学素养和思维能力的重要一环。为了更好地在初中数学课上培养学生的问题意识,教师应该注意学生的差异性,过程的渐进性以及问题的有效性。

关键词:初中数学;教学理论;问题意识

长期以来,课程教学相对重视问题的解决,但忽略了问题的提出。新课程改革下,这一现象有了明显改善。初中数学作为数学学习的重要环节,大力培养学生的提问意识和培养能力是提升学生综合素质和探索精神的重要方式。美国教育家肯尼斯・H・胡佛说:“整个教育的最终目标是培养学生正确提出问题和解决问题的能力。任何时候都要鼓励学生提问。”中国现代的中学教育也开始逐渐关注课堂提问的重要意义,开辟出了“探究―发现”的教学模式。本文尝试在相关资料和实践的基础上,从理论方面讨论课堂提问的相关内容,并给出一些培养提问意识的相关途径。

一、提问意识的意义

新时代下,需要培养的是能够独立思考,有自己思想和看法的创新型人才,这也是人们常说的综合素质的一个重要组成部分。而一切的思考和创新无不从一个提问的思维衍生出来,所以,培养学生的提问意识是新时代价值观和社会需求的体现。说具体一点,新课程改革在各地区、各年龄段广泛开展,要求中学生主观能动性的发挥,提倡探究式学习。这其实也是重视培养提问意识的一种体现,在探究性学习中,学生可以最大限度地发散思维,引起好奇,提出疑问,并且在不断探索中寻求答案。

从数学学科特质的方面来说,提问意识有着更加明确的意义。数学课程除了传授数学的知识之外,还要提升数学的技能,培养数学的思想。其中,关于数学的思想,包括严密的逻辑,简洁的表达等数学学科素质,也包括思维的发散、创新和质疑等。在数学课上培养学生的提问意识,有助于学生形成数学学科的专业素

养。而且,数学上的提问意识也不只限于数学上的应用,在学生的日常生活中,这种善于提问、善于思考的意识同样可以帮助他们解决很多问题,可以说,善于思考和提问,本就是独立人格应有的品格。

二、培养提问意识的相关原则

1.差异性原则

学生和学生之间是存在差异的,班级与班级之间,甚至学校与学校之间更是各有其独特的方面。所以,培养学生的提问意识要注意重视学生之间的差异性。这个差异性,一方面指的是学生能力和学习程度的高低差异,比如,有些学生理解问题快一些,有些学生可能相对较慢;或者,对于初三的学生和初一的学生,不能提出同样的要求等。这是由学生本身的能力和知识储备水平所决定的,如果不考虑这一层的差异,可能会造成各层次的学生发展不平衡。另一方面指的是每个学生之间存在的独特的思维个性,比如,有些学生对于几何方面更为敏感,有些学生可能对数字更感兴趣;或者,有些学生可能习惯在交谈中获得启发,有些学生更喜欢在实际训练中磨炼思维水平。如果不考虑这一方面的层次性,激发学生思维的教学工作可能会事倍功半,也就难以激发学生的提问兴趣。

2.渐进性原则

知识的积累是一个过程,能力的培养也是一个过程。学生提问意识的培养也同样是一个渐进的过程,不能一蹴而就。对于数学科目来说,学习的过程更是环环相扣,缺少了前面必要的积累,后面的思路就很难跟上。所以,对于学生的思维训练要由易到难,由简到繁,对于学生一开始提出的,可能还比较幼稚的问题,教师应该抱有一定耐心,不要嫌弃或者嘲笑,最初只以鼓励为主,保持学生敢于提问的信心和兴趣,随后随着学习的深入,针对不同W生的特点,有目的有方向地进行引导。而教师自身提出的激发性质的或者引导性质的问题,也应该考虑学生的接受情况,不要一上来就提出比较难的问题,学生总是回答不了,就会打击他们的学习积极性。当然,渐进性还是要强调“进”的,虽然刚开始的时候,问题设置以基础简单为主,却不能一直都保持在一个水平,否则学生的思维得不到锻炼,还是要逐步地、分阶段地增加难度,以适应学生的思维发展。

3.有效性原则

不是学生提出的所有问题都是有意义的,对于这一点,教师应该学会甄别并且合理利用。有时候在数学课上,学生的思维非常活跃,通过提出的问题可以看出他们的思维“散的太开”,很多时候已经完全偏离了教学的主线,或者问题的角度过于狭隘,有钻牛角尖的嫌疑,这些问题只会分散学生的精力,而不会对点亮思维火花有所帮助。这时候学生所提出的问题就属于无效问题。遇到这种情况,教师要不动声色把学生从偏离的路上拉回来,但不能简单制止或直接批评,以免伤害学生提问题的积极性。比如,可以开始一个新的话题,以转移学生的注意力;也可以放弃学生提问中比较偏狭的一面,而选取比较有意义的角度进行解答或者讨论。

参考文献:

篇3

    1.1.1医学图像处理的特点及重要性

    医学图像处理技术包括很多方面,如:图像恢复、图像重建、图像分割、图像提取、图象融合、图象配准、图像分析、图像识别等等。进行医学图像处理的最终目的是实际应用于医学辅助、工业区生产、科学研究等方面,所以其具有较广泛的应用价值和研究意义。医学图像处理的对象是各种不同模态的医学影像。在医学临床的使用中,医学影像主要有超声波(UI)、X-射线(X-CT)、核磁共振成像(MRI)、核医学成像(NMI)等。随着计算机技术的发展,医学影像技术已成为一门新兴交叉学科,目前是计算技术与医学结合技术中发展最快的领域之一。借助有力的医学图像处理技术手段,极大的改善了医学影像的质量和显示方法,其成果使临床医生能更直接、更清晰地观察人体内部组织及病变部位,确诊率也得到了提高。这不仅使医学临床诊断水平在现有的医疗设备的基础上得到极大地提高,并且能使医学研究与教学、医学培训、计算机辅助临床外科手术等实现数字化应用,从而为医学研究与发展提供坚实的基础,在医学应用中具有不可估量的实用价值。

    医学图像与普通图像相比,具有以下几方面的特点(1)医学图像具有灰度上的含糊性。表现为两方面:一方面是由于成像技术上的原因带来的噪声扰,往往使物体边缘的高频信号被模糊化;另一方面,由于人体组织的螺动等现象会造成图像在一定程度上产生模糊效应。(2)局部体效应。处于边界上的像素中,通常同时包含了边界和物质,使得难以精确地描述图像中物体的边缘、拐角及区域间的关系,加之假如出现病变组织,则其会侵袭周围正常组织,导致其边缘无法明确界定。

    1.2论文的研究目标及工作

    1.2.1论文主要涉及的三方面基础理论

    论文主要涉及马尔科夫随机场(MRF)理论、模糊集理论及Dempster-shafe证据理论三个方面的基础理论,下面分别作介绍:1)马尔科夫随机场(MRF)理论基于随机场的图像分割方法是一类考虑像素点间的空间关联性的统计学方法。其实质是从统计学的角度出发,将图像中各像素点的灰度值看作是具有一定概率分布的随机变量,从而对数字图像进行建模。Cristian Lorenz等人,在医学图像分割中提出了一种可应用于任意拓扑结构的新型统计模型。根据马尔科夫随机场图像模型,利用最大后验概率准则(MAP),提出一种迭代松弛算法。MRF模型能够区分不同纹理的分布,其特别适用于纹理图像的分割。但使用MRF模型进行分割的关键问题在于参数估计,所以分割的效果往往取决于对参数估计的准确度。为此通常在分割与参数估计间进行轮流迭代计算,例如:先初始化参数,在此基础上分割,再利用分割的结果对参数进行进一步的估计,然后再分割,如此直到满足收敛条件。然而此类方法只能利用单一的图像信息,不能综合利用多种图像信息。

    第二章马尔科夫随机场(MRF、理论及其应用

    马尔科夫随机场简称,是英文Morkov Random Fields的缩写。它包含了两层意思:一个是马尔科夫(Morkov)性质;一个是随机场性质。它是基于统计学的分割方法在医学图像分割的应用中,最为常用的一种方法。图像具有高度的空间信息相关性,而马尔科夫随机场(肿)恰好具有有效描述空间信息相关性的特点,加之其具有完善的数学理论和性质,所以广泛的被应用于图像的处理中,如:图像的恢复、纹理的提取、模板的匹配和图像的分割等。娜于图像的分割,对噪声有很好的抑制作用;同时是基于模型的方法,所以容易与其它方法结合是它的优点。在本文中主要用于脑部—图像的预处理及前期的分割。下面介绍马尔科夫随机场(MRF )的基本理论及其在本文中的应用。

    2.1马尔科夫随机场CMRF )基本理论

    2.1.1一维马尔科夫(MARKOV)随机过程

    过程(或系统)在Zg时刻(即? = /q)的状态己知,若过程在/Q后面的时刻,即的状态与过程在时刻之前(即

    2.2图像中马尔科夫随机场、MRF )模型的建立

    2.2.1邻域系统与势团(Cliques)

    由本文2.1.2小节中马尔科夫随机场(娜)的定义中,任何满足条件1)非负性的概率都由条件2)中的描述马尔科夫(MARKOV)性的条件概率所唯一确定。条件2)中的条件概率所描述的也称为随机场F (本文中也即数字图像)的局部特性。而条件2)中的条件概率的直接求得是很困难的,由概率论中条件概率的公式可知要求的尸C/i    需要知道即需要知道随机场的联合分布,而马尔科夫随机场)是用条件概率来定义的,不能很好反映的联合分布。也就意味着由马尔科夫随机场(MRF )的局部特性来定义整个场的全局特性是存在困难的。以上问题的解决要归功于Hammersley-Clifford定理,该定理给出了马尔科夫随机场随机场(MRF )与吉布斯随机场(GRF )的等价关系,从而可以用吉布斯(Gibbs)分布来求解中的概率分布问题。

    1.1论文研究的目的和意义………………1

    1.1.1医学图像处理的特点及重要性………………       1

    1.1.2医学图像分割中存在的问题、现状及发展………2

    1.1.3医学图像分割的方法………………

    1.2论文的研究目标及工作………………6

    1.3本文组织结构………………9

    第二章马尔科夫随机场(MRF、理论及其应用………………11

    2.1马尔科夫随机场、MRF )基本理论………………    11

    2.2图像中马尔科夫随机场QMRF )模型的建立………12

    2.3估计准则与优化算法………………16

    2.4本章小结………………19

篇4

关键词:中医医院;图书馆;特色数据库;建设

一、特色数据库建设内容

1.中医药古籍数据库

中医药古籍种类多,查阅起来非常不便,采用计算机技术可以将馆藏古籍进行扫描、分类,通过文字识别与转换技术可以使一些晦涩难懂的书籍更加容易理解,辅之相应软件可以提供多种查询手段,便于网络资源共享。一般而言,中医药古籍数据库有以下几种格式。

(1)文本格式。文本格式可以直观地呈现古籍内容,全面揭示古籍重点,借助全文检索软件可以实现不同方式的检索,如,关键词检索、内容检索、条目检索等,通过不同的检索方式,读者可以快速查阅到相关古籍内容。[1]

(2)图像格式。图像格式可最大限度地保持古籍原貌,制作过程也比较简便,但是不能进行全文检索。

(3)图文关联格式。图文关联格式就是在图像存储的基础上,将古籍中具有检索价值的内容进行数字化处理,这种格式结合了文本格式和图像格式的优点,既有多重检索功能,又便于查看古籍原貌。因此,图文关联格式应当作为中医药古籍数据库的首选格式。中医药古籍不论通过何种格式数字化,均可被无限制地检索、查阅、下载、打印,其查阅率也将大幅度提高。[2]

2.中医药标本数据库

中医药标本数据库的建设目的在于全面收集中药材标本信息。中医药标本数量众多,在建设数据库之前需要参考《中华人民共和国药典》《中国植物志》《中国药材学》中的相关内容,详细论述各味药材的学名、拉丁名、别名、资源分布、用药部位、性味归经、炮制方法、药典处方等,数据库建成之后要便于从上述任意一个字段上进行检索。此外,还要提供原植物的图像信息,从而多角度、全方位地展示标本形态及理化特性。还可以借助CALIS特色软件将中药材标本的文字信息、图像资料等以规范模式录入。提供查询、检索、援引、下载功能,借助本院的中药开发等途径补充药用植物资源,为用户建立一个图文并茂、资源丰富的数据库检索系统。通过互联网检索、查询,使宝贵的中药材信息能够得到传播和利用,从而实现重要标本信息的网络资源共享。

3.中医经验案例数据库

一些名老中医的经验,是其通过多年的科研、教学、实践活动不断积累的,是中医研究领域的宝贵财富,受到诸多因素限制,一些驰名海内外的老中医的经验和实践案例未能得到系统的整理和总结。因此,可利用这些中医的经验和案例建设数据库,可以将他们多年的学术思想和治疗经验永久保存下来,给后人参考。中医经验案例数据库应当包含各位中医的生平、人物肖像、主要成就、验方、偏方及对特殊案例的分析记录等,具体建设前,要广泛搜寻有关名老中医的资料,不仅是纸质文献资料,还包括光盘、录像等,这些资料可以来自于图书馆自身馆藏,也可以来自于家属亲友及师承弟子的口述,建库前要将资料搜集妥当,避免丢失重要信息。[3]中医经验案例数据库来源广泛,可以借助计算机技术将这些信息进行汇总,形成图文并茂、具有鲜明特色的文献集合数据库。

4.中医硕博学位论文数据库

中医硕博论文是一种重要的文献来源途径,虽然国内已编制有多个硕博论文数据库,但是在收集广度和深度上还有待提升,因此,需要建立一个更加全面、权威的硕博学位论文数据库。针对浩繁的硕博论文,可以采用激光扫描转化技术,将文本资料快速输入计算机,传输过程中需要重点揭示论文特征,包括作者姓名、导师姓名、摘要、关键词等,为了保证论文收集的连续性,应当建立相应的论文呈缴制度。

二、特色数据库建设方法

1.图书馆自建

自建图书馆数据库需要依靠强大的技术支持和先进设备,如,配备一批专业的编程人员、具备扫描仪和大容量存储设备等,这种建设方法成本较高,需要医院图书馆结合自身实际量力而行。

2.委托建设

图书馆可以将数据库建设任务委托给更加专业的数字化加工公司,在委托之前,需要将全部业务信息交付给加工公司,这种建设方法可以为图书馆节省软硬件购置、人员培训、组织协调等大量的业务工作,只需要与专业公司签订委托合同即可。[4]在专业公司交付标的时,图书馆需要进行严谨的质量审查,确保数据库满足图书馆实际需求。

3.联合共建

联合共建即由某些专业公司与图书馆合作共同建设数据库,图书馆的任务是提供各种馆藏资源和文献资料,而专业公司的任务则是根据汇总信息制作数据库。这种联合共建的方式可能会出现版权争议问题,因此,选用联合共建方式之前,需要与专业公司协调好,避免出现版权纠纷。

三、注意事项

数据库建设过程中,一个不容忽视的问题就是版权问题,一些公共领域的资源和中医古籍可能不会涉及版权侵犯问题,但是一些硕博论文和中医经验在制作的过程中可能会涉及侵权问题,虽然版权法赋予图书馆一定的信息资源使用权利,但是这种使用权只能在适当范围内应用,其前提是为了满足社会公众利益,而且不能以任何方式牟利,否则就会构成侵权。图书馆在合理范围内使用信息资源,可以不征求著作权人同意,也无需支付费用,但是需要保证使用目的具有公益性。图书馆应当充分利用版权法所赋予的权利,努力开发建设不以营利为目的的特色数据库,只有这样才能使宝贵的中医信息得到资源共享。

四、应用实例

某中医医院自2008年伊始坚持开展特色数据的建设,2012年版《医学总览》的生物医学类核心期刊所占比例与2008年版相比,提高了23个百分点,《医学总览》中还收录了多种国外医学系列期刊,涉及卫生学、免疫学、生物医学工程、脑血管疾病等。此外,除了在内容上愈加丰富外,《医学总览》还增加了下载量评价指标,评价体系也更加完善。2009年黑龙江某中医医院基于对本草古籍的专项信息需求,成立专门的建设小组,对国内中医古籍的数字化整体情况进行实际调研。项目建设小组对国内现有的、具有代表性的本草古籍进行了系统收集,收录典型的本草古籍作为数字化范本,结合学科用户的需求,设计开发出了一款B/S模式的结构化数字信息系统――本草古籍数字化信息平台。该平台集阅读、检索、维护于一体,并加入了辅助利用功能,用户既可以纵观体会本草古籍研究成果,又可以横向比较现有研究热点,因此,该平台的建设为有本草古籍需求的用户提供了更加便捷的数字化检索平台。

五、小结

为建成专业、规范、系统的特色数据库,图书馆首先需要明确数据库建设内容,其次是选择建设方式,不论是数据库内容还是建设方式,都需要图书馆结合本馆的实际情况,在综合分析的基础上做出权衡,确保数据库符合本馆使用和发展需求。中医医院图书馆的特色数据库建设是一项长期工程,建成后还要经常进行维护和更新,只有这样才能保持特色数据库特有的生命力。

参考文献:

[1]周 建.中医医院图书馆信息化建设和管理探讨[J].华章,2013,19(14).

[2]许敬丽.科技兴院背景下医院图书馆建设与服务[J].医学信息学杂志,2014,35(04):80―82.

[3]朱 蓉.医院图书馆特色化建设刍议[J].医学信息学杂志,2013,34(04):70―74.

篇5

关键词: 法学基础理论教育 法律认知科学 实验 教学步骤

法学基础理论教育是法学教育的基石,由于其所涉及的理论问题众多,与其他人文社会学科的交叉较多;长期以来,深受哲学、政治学、社会学和历史学的影响;最近一二十年又受到了经济学的重大影响,因此,传统法学教育以讲授、探讨为主,后来受到社会科学的影响,加入了社会调查和经济分析演算的模式。但是,法学教育与自然科学存在一定交叉,也能进行一些实验课程,典型就是犯罪学、侦查学方面的实验研究。在法律心理学方面,不仅能够进行法律心理学的社会研究,还能够进行生理、心理学方面的实验研究,典型的就是从事“法律与认知科学”交叉问题的实验研究。本文以“法律认知科学”(法律认知心理)实验为例,对法律实验问题进行探讨。

法律属于社会科学,作为法律基本理论的法哲学问题则既属于社会科学问题,又属于哲学问题。所以,法哲学属于人文社会科学。法律认知科学是指运用认知科学的一些理论和方法对法哲学的基本问题进行研究;法律认知科学是运用自然科学的方法研究人文社科的法哲学问题,其属于人文社会科学与自然科学的衔接。

与传统的法哲学讲授、讨论的方法不同,法律认知科学也可以采用实验的教学研究方法。但是,法律认知科学实验与自然科学(医学和生物学)实验有本质区别。一般的医学和生物学实验是研究生命体的生理状况和病变的医治问题,而法律认知科学的实验则是运用医学或生物学的手段,研究法律决策中生理心理过程,研究人文社科问题的生理基础。

法律认知科学实验的教学步骤如下。

一、实验之前的课程讲授

1.相关法哲学理论的讲授。法哲学理论的讲授,主要是介绍现有的一些法哲学流派和主要的法哲学观点争议,这为日后提出问题奠定了基础。法律认知科学的实验设计主要是运用生理实验解决法哲学问题或者部门法的主要问题,所以人文社科问题是实验的目的之所在。很多法律认知科学的生理实验流程大同小异,运用的设备相差无几,但是其所解决的法哲学问题却大相径庭,所以,相关的法哲学理论的基础必须夯实,否则实验就是无的放矢。

为了进行“法律认知科学”的实验,就必须让学生选修“法哲学”、“西方法律思想史”和各个部分法的法哲学课程(如“民法哲学”、“刑法哲学”、“诉讼法基础理论”等课程)。为此,我们开设了“西方法理学”和“法哲学”等课程。通过相关法哲学课程的讲授,并组织学生对部分重点问题、争议问题进行详细分析,提炼出核心争议之所在,由此设想日后可以进行实验的粗略方案。这一点也是体现“认知研究”与“治疗研究”之间的区别,体现我们研究的人文社科的目的指向(而非一般的自然科学或医学意义)。此外,我们还为法学硕士生开设了“神经元法学”和“法律认知科学”等课程,对此类问题的探讨更为专业、细致。

2.联系医院的医生前来讲课。由于课程具有跨学科性质,这种课程需要其他学科的知识。而本学科的教师虽然具有一定的跨学科知识背景,但毕竟其主导学科还是法学或法理学,在其他学科方面的学识显然不如这个领域的专家。所以,邀请其他学科的教师或研究人员前来授课就显得很有必要。而对于法律心理实验课程而言,这方面主要是请医院的医生前来上课。这里包含了以下三类,一类是神经科专业的医生,其为我们讲解脑神经系统的相关知识。部分高学历的医生由于拥有系统的硕士、博士乃至博士后的教育和科研知识,甚至还可能从事过“认知”领域的生理研究,就能够从“生理心理学”的“认知”角度为我们讲解实验设计的方案、流程等对实验特别有意义的问题。

3.带领学生前往实验室参观。由于法学专业学生对工科和医科的实验室一般都比较陌生,如果他们对医疗设备或者医学实验室没有相关的认识,就不可能设计出好的实验方案,因此,非常有必要让他们参观实验室或者医疗设备。在参观的过程中,由医务和实验人员进行相关知识的讲解,其中包括仪器、操作流程和仪器软件的介绍。老师和学生甚至可以进一步接触机器,如进入密封的磁共振室,躺入磁共振仪器内模拟作为实验的受试者。这样,他们能够亲身体会到躺在仪器内接受检查或实验者的境况,设计出更加切实可行的实验方案。

从事“法律认知科学”实验的仪器设备与“医学治疗和检查”的实验设备虽然相同,但是依旧存在一些差别。如磁共振机器,一般医学治疗目的进行的检查往往只需要运用“1.5T”级别的机器;虽然这种级别的机器也能运用于“法律认知科学”实验,但是相关实验对仪器的要求往往更高,通常要求是“3.0T”级,此级别仪器在普通医学检查中的运用就比较少;认知科学实验的磁共振仪器甚至使用到高达“12T”级别。

二、带领学生进行实验工作

1.通读实验报告。法律认知科学相关的实验论文很多,必须进行大范围的选题筛选。粗略筛选之后的论文,由任课教师组织学生进行研读。研读的目的有两个,一是看看研究现状,知道他人的研究进程、重点、热点和难点。通过这些研读,我们就能够根据现有的研究进度,选择尚未研究(发表的)而又可能比较重要的一些问题,这些问题就是日后实验选题的大致范围。

二是参考他们的研究手段、流程,对他们的研究方法进行借鉴。现在发表的论文,一般都会大致介绍实验的流程。然而,学术论文毕竟不是实验报告,其更多侧重于问题的提出、解决和分析,流程的介绍往往比较粗糙。当然,部分学术论文也有比较详细的实验流程,对此类论文的仔细研习,就能对实验设计产生比较大的影响。①

2.对主题进行社会科学的探讨。在进行文献研读的基础上,我们能够得出大致的可能的研究“主题”,这时返回法律社会科学领域,以法哲学的视角重新进行审阅,才能更好地获得“生理心理学”和“人文社会科学”之间的自然衔接。在生理自然科学领域可能可以从事实验研究的“主题”,还必须获得“法哲学”、“法社会科学”上的意义。因为,有的问题虽然在自然科学上具有很大的研究价值,然而从人文社会科学的角度看,其意义可能就会大打折扣(或者意义就不那么直接)。此类论文的价值更多是在“治疗性”而非“认知性”。很多人文社会科学(法哲学)的问题虽然意义重大,但从自然科学(生理心理学)的角度看,在现阶段却还缺乏研究该问题的“方法”和“设备”。所以,必须获得二者的协调和平衡。

主题的选定是法律认知科学实验的第一个难点。这个难点意指“我们要解决什么主题”,其既涉及“什么主题十分重要”,又指“对该主题的研究到什么程度”,还指“现在已经具备研究该主题的手段或方法”。

3.组织实验设计。从法律认知科学实验的角度看,组织实验设计的第一步是设计实验方案,这是最重要的一步。设计何种方案、设计何种场景、设计何种问题,以及何种音像、问卷材料,都关系到实验结果的真实与否。这也是法律认知科学实验的第二个难点。我们要设计出一些“场景”或者“问题”,让受试者在这种环境下能更真实地思考或者表达情绪,从而得出比较真实的实验结果。

西方国家在以往的研究中,存在比较巧妙的实验设计,例如对于道德中不公正问题的容忍情况,研究者在最后通牒实验中,部分受试者拒绝接受不公平的分配方案,这是其情绪化的表现。该实验设计如下②:19名(方案接受者,“responder”)接受磁共振扫描,共进行了30轮游戏,对手(方案的提出者,“offer”)部分是人,部分是计算机。每次都涉及10美元的瓜分。对手所提出的方案中,一半是公平的(对半开),剩下的为2次“9比1”,2次“8比2”,1次“7比3”;在这些方案中,方案提出者的分配比例较大,而接受者的比例较小。结果是,对于公平的方案,方案接受者都接受了;越不公平的方案,则参与者的接受率越低,“7比3方案”至“对半开方案”的所有方案(即“5∶ 5”,“6∶ 4”,“7∶ 3”)都被接受了。在“9比1”和“8比2”两种方案中,如果“方案提出者是人”,则其方案的接受率低于“方案的提出者是计算机”。这就意味着方案接受者对于不公平方案存有情感性反应。这种不公平引发的脑区为:两侧前脑岛(bilateral anterior insula)、背外侧前额叶皮层(dorsolateral prefrontal cortex,DLPFC)、前扣带回(anterior cingulate cortex)。这证明了两侧前脑岛(bilateral anterior insula)厌恶不公平,作为负面情感的脑区,其反映出了对于不公平方案的厌恶。诸如此类实验设计非常巧妙,就能够为我们进行相关实验提供设计上的参考或模仿。

4.进行预实验。在实验设计之后,有必要进行预实验,检验实验的可实施程度。这种预实验,可以提升实验者的信心,也可以作为申请相关课题的依据。更为重要的是,预实验还可以检测实验的可行性,对可能出现的问题或缺陷进行适当的修正。

在预实验之后,还必须进行志愿者的招募和筛选。

三、实验操作

实验操作是实验的核心状态。法律认知科学的实验流程具有自己的特殊性,其与医学实验相比通常更简单。其运用的仪器设备有核磁共振(FMRI)、眼动仪和脑电图等,其中核磁共振最为典型。该仪器不仅运用于医学治疗和研究,现在还广泛运用于认知科学的各类研究。核磁共振运用于法律认知科学的研究,主要优点在于其定位非常准确(虽然时间上稍有迟滞)。

由于实验的磁共振仪器操作是高度专业化工作(而且机器极为昂贵),只能由专业的实验技术人员进行操作,因此法学教师和学生不能从事,在此不做详细介绍。

四、实验之后的分析总结

实验之后的分析总结属于实验的后期工作,主要是数据、图像分析,以及人文社会科学分析总结。

1.数据、图像分析。数据分析具有客观性,需要专业的实验工作人员进行数据和图像的分析。法律认知科学实验主要运用核磁共振仪器,对于脑区图像的要求比较高,还需要比较好的核磁共振配套分析软件,对此进行精细的分析。此类软件一般只有磁共振专业技术人员才会使用,由他们进行相关数据图像分析比较科学。如果涉及大量的数据分析和必须建立数据模型,则还需要数学专业人士进行相关的工作。

此外,除了实验工作人员和数学人才外,还需要神经科专业医师或者认知神经学专家对此类数据和图像进行“认知神经心理”方面的分析。这种分析就是我们后期进行人文社会分析和理论化的基础。

2.进行相关的人文社会科学分析总结。与前一步工作的科学性和客观性相比,对实验结果进行人文社会科学的分析总结则具有一定的主观性质。我们需要从已有的数据和图像,根据我们需要解决的人文社科(法哲学)主题进行解读。这种解读是人文社科的解读,是运用实验数据和图像得出人文社科的结论。所以,一定的主观性是原有的实验设计思路和人文社科理论基础的延续。现有实验的理论分析,如道德的情感性实验,就需要根据道德哲学理论进行分析;“先天犯罪人”问题的实验,这就需要根据刑法哲学理论进行相关探讨。

五、注意事项

1.“主题的选定”、“实验设计”和“理论性总结”这三点是整个流程的重中之重。这三点工作如果没有做好,整个实验就是失败的实验。这三点如果做好了,实验获得成功的概率就非常大。

2.法律认知科学的实验需要人文社会科学(法律基础理论)和医学两个大领域(两大领域内还有各个小专业)的工作者进行跨学科的合作,尤其需要强烈的团队合作精神。因为随着知识分工越来越精细,知识总量的迅速膨胀,此类合作需要跨越多个传统学科。一方面,我们跨越的知识领域非常大,另一方面,在各种细微领域却依旧要求保持原有的严谨性(否则就违背科学的客观性)。所以,很难有一个人在多个领域内同时保有各个领域的专业技术水平。因此,为了在多个学科领域内的合作能够维系原有各个学科的严密性,我们只能求助于多学科专业人士之间的合作。这是完成此类工作的最佳模式,所以我们必须组建紧密团结的团队。

注释:

①在认知科学领域,例如以下论文:M.R.DELGADO,H.M.LOCKE,V.A.STENGER,J.A.FIEZ.Dorsal striatum responses to reward and punishment:Effects of valence and magnitude manipulations.Cognitive,Affective& Behavioral Neuroscience,2003,3(1):27-38.

②Fiery Cushman,Liane Young,Marc Hauser.The Role of Conscious Reasoning and Intuition in Moral Judgment.PSYCHOLOGICAL SCIENCE,2006,(17):1082-1089.

篇6

英文名称:Journal of Image and Graphics

主管单位:中国科学院

主办单位:中国科学院遥感应用研究所;中国图象图形学学会;北京应用物理与计算数学研究所

出版周期:月刊

出版地址:北京市

种:中文

本:大16开

国际刊号:1006-8961

国内刊号:11-3758/TB

邮发代号:82-831

发行范围:国内外统一发行

创刊时间:1996

期刊收录:

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊:

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

中文核心期刊(2000)

期刊荣誉:

联系方式

期刊简介

《中国图象图形学报》是由中国科学院遥感应用研究所、中国图象图形学会、北京应用物理与计算数学研究所共同创办,是集计算机图像图形高科技理论、技术方法与应用研究成果产业化于一体的综合性学术期刊。《中国图象图形学报》是被国内主要检索系统收录的核心中文期刊,是图像图形学及相关领域的权威性杂志。

篇7

摘 要:本文运用算法合成的方法,对于给定的二维人脸图像,重建成3D人脸的方法进行了论述。结果表明,目前重建3D人脸的算法研究方法很多也比较成熟,也出现了有实用价值的应用,但在现实生活中的应用推广还是较少。如何利用这些人脸识别的算法生成的三维人脸,在人们日常生活中进行有效的推广与应用,文中阐述了3D人脸重建的过程,引申了应用于发型辅助设计中,具有非常好的应用价值。

关键词:二维图像;人脸识别;人脸重建;发型设计

0 前言

从人脸重建研究以来,对于人脸重建的方法和应用一直得到人们的广泛关注。人脸是一个复杂的几何形状和肤色材质。全世界所有人的脸都各不相同,也为通过算法建模生成到计算机中的三维人脸带来了困难。尤其是建立一个通用的人脸库,工作量巨大。人脸是个非刚体,每个人脸识别都要用一套算法去处理。人脸数据库计算量非常庞大,对于人脸非刚体的识别计算量相应的数量级增加。

1 研究对象与方法

本文的研究方法,通过一个高清的CCD与计算机相连,拍摄一张正面图像和侧面图像输入到计算机里。为了便于二维图像的处理、识别与预处理。本文使用以下方法。

(1)规范化[1]人脸图像,给定特定人脸的三幅图像,正面和左右侧。缩放图像,裁剪图像,统一标准,归一化[2]。

(2)一般人脸模型的整体调整。借助于造型软件导出三维多边形网格模型[3]。

(3)人脸三维特征关键点的获取方法。整个识别过程包括人脸相似度[4]计算、人脸轮廓提取、人脸定位、人脸内部轮廓提取、眼睛定位、鼻子定位、嘴定位、眉毛定位、耳朵定位、下巴定位等。为了进行人脸检测,采用基于肤色法进行人脸识别,为了精确识别,将人脸图像进行颜色空间映射,再建立肤色模型获得相似度矩阵,最后归一化。对确认的人脸区域,进行区域扩充,形成包含全部头部的区域A。然后在区域A中用多阈值进行二值化合并得到二值图像B。在得到的二值图像B中,用区域标号算法对不同的“黑”连通区域进行标号化,用预设的面积阈值过滤由于噪声造成的小的孤立连通^[5]。通过眼睛的垂直位置,剖面分析获得的鼻子、嘴、下巴,可以限制面部特征提取这个矩形窗口。每个区域的位置和大小是确定的基础上的垂直位置和面部特征的典型大小。

2 人脸重建的意义

研究人脸重建的应用在理论知识和算法技术上都有重要的意义:一是收集和丰富人脸库;二是推进对人类视觉系统的进一步认识;三是可以满足人工智能和机器视觉的需要。采用人脸识别技术,建立三维人脸模型生成三维人脸。当前人脸重建在安防系列产品中的使用最为常见,伴随着技术的不断更新和发展,利用计算机实现对三维人脸重建应用会越来越广,产生的价值也会随之增加。

3 结果与分析

3.1 人脸重建的现状

国内研究起步相对较晚,自上个世纪90年代末才开始研究人脸建模和动画,并实现了一些人脸建模和动画系统。国内的院校和研究机构有:中国科学院计算所、哈尔滨工业大学、浙江大学、中国科技大学、上海交通大学等。国内目前仍然处于理论研究、初步实践和开发的阶段,中国也在建造属于中国人的人脸数据库。虽然国内人脸重建起步比较晚,但是也取得了一些成就。中国现在大多为理论研究算法,真正实现应用于产品涉及的较少,通过理论研究,通过建立的高效算法实现有应用价值的系统是目前的一块空白。

3.2 人脸重建的基础研究不足

目前人脸重建研究在停留在实验室、基础算法的研究相对薄弱,,因为这个领域的门槛比较高。尤其是人脸数据库的收集,要建立一种通用的模型,需要有更多的人脸素材加入到这个素材库,才能建立一个合理的模型,这样人脸匹配的精确度更高,关键是将二维转换成三维的时候特征点的对应。

3.3 人脸重建的算法效率不高

人脸重建涉及到图像领域的处理,当前由于数码设备的硬件的参数不断提到,拍摄的照片像素越来越多,一张高清的照片容量是几M到几十M之间。计算机在处理的图像过程中,需要调入内存,图片越大,算法对于内存的管理是非常重要的,计算机算法对于图像数据的处理,内存的分配使用,起着关键的作用。

3.4 应用需要进一步推广

(1)影视游戏 使用计算机软硬件生成更逼真生动的人脸是影视以及游戏设计开发人员需解决的一个重要问题,如好莱坞的几部动画大片《狮子王》、《汽车总动员》等,都是利用人物表情技术与人脸重建技术的结合,在立体场景中构造虚拟人物,带来逼真栩栩如生的视觉效果。

(2)医学 计算机图形学在医学领域有着广泛的应用,利用三维人脸重建和动画技术可以对头颅进行虚拟手术及人脸外科手术的仿真模拟,根据模拟可以制订详细准确的手术方案,以降低手术风险,提高成功率。

(3)安防 近几年,安防工作的地位逐渐突出,人脸重建在人脸识别技术的基础上,利用人的面部图像特征重建成真实人脸,与真实人脸比对,判断人员身份,使人更容易判断,提高准确性。

(4)辅助设计 当前,随着人们生活水平的提高和计算机技术的普及,计算机技术应用到人的生活越来越紧密。当一个人要去做发型时,先拍摄两张二维照片,在电脑里重建成三维人脸。头发也通过软件在电脑里虚拟生成,按照人的要求由发型师在电脑里辅助设计,客户选自己喜欢的发型继而决定真实的设计发型。这样的虚拟设计既可以减少浪费,又能设计客户满意的发型。

4 建议

本文探讨的人脸识别与重建的算法过程,能借助于这些成熟的算法和技术在发型辅助设计领域进行推广与应用。在现有研究的基础上,将研究过程中的方法、思路、经验发表成论文,同时通过论文与其他研究人员交流,专门将人脸重建项目发展成一个行业性的开源项目。与国内做的成功研究所、高校展开理论研究合作,且不断的完善开发的应用软件,通过数据比对来提高准确度。通过互联网平台,积极探索行业里需要用到人脸重建的应用方向,展开深度合作与开发,借助于这个人脸库、软件模块开发实用的行业软件。

参考文献

[1] 杨家红,史超,王耀南.基于规范化KDDA的人脸识别算法[J].计算机工程与应用:2007(43).

[2] 薛迎春.基于图像矩的图像归一化的设计与实现[J].数字技术与应用:2013(4).

[3] 宋师.真实感人脸网格模型的纹理映射研究[D].武汉理工大学:2012:11-11.

篇8

【关键词】 DR医学图像;变换域;局部增强;直方图均衡;Retinex

Abstract:In order to enhance the image contrast as well as to represent the image details, we propose a new multi-scale contrast enhancement algorithm which separates the low frequency signals and the high frequency signals of the image in logarithmic domain, processes them separately by using HE method and local contrast enhancement. This method integrates HE and local contrast enhancement and finally produces a visually comfortable result image.

Key words:Medical image;Ttransform domain; Local enhancement;Histogram equalization; Retinex

1 引 言

数字X线摄影(DR)图像在医学诊断中有着广泛应用,能够帮助医生发现病灶、提高诊断正确率。但由于人体结构和组织的复杂性,以及数字X线成像系统中X线散射、电器噪声、光量子噪声等各种不利因素的影响,使得DR图像成像效果不尽如人意,影响医学诊断的正确性。因此,对DR图像进行处理是必不可少的。[1]

未经处理的DR图像有如下特点:信息量大,对比度低,细节丰富但湮没不可分辨。另外,图像常常伴有较为明显的椒盐噪声。因此,对于DR图像的图像增强算法,要求能够在提高图像的动态范围、增强对比度的同时,尽可能抑制噪声的放大。

直方图均衡是图像增强处理最为常用的方法之一,是将给定图像的直方图分布映射成为均匀分布的直方图,从而提高图像的动态范围,增强图像对比度。但直方图均衡存在一些缺陷,例如当图像灰度集中于某个灰度值时,经过直方图均衡的图像会出现“洗白”的效果,见图1。另外,基于直方图的图像增强方法利用的是图像的灰度统计信息,并未考虑到图像灰度在空间上相关性。

局部对比度增强方法,能够显著提高图像局部的对比度,但同时对于噪声有放大作用,且对全局对比度的提高没有显著作用。

综合以上考虑,我们提出一个结合局部增强和全局直方图均衡的算法。主要原理是在不同尺度上提取图像细节予以增强[2-3],并根据Retinex理论对图像照明分量用直方图均衡方法进行处理,最后对上述高低频分量进行混合,使之在图像动态范围得以改善的同时也能增强局部对比度,最终得到较好的视觉效果。

2 算法与分析

2.1 Retinex模型

按照Retinex图像理论[4-5],一般自然景物的图像f(i,j)可以用照明函数I(i,j)和反射函数R(i,j)的乘积来表示,照明函数描述景物照明,与景物无关;反射函数R(i,j)包含景物的细节,与照明无关。基于该模型,定义理想的图像f(i,j)为:

f(i,j)=R(i,j)×I(i,j)

利用对数函数,可以将两者分开,同时也符合人眼主观亮度近似为客观亮度的对数这一视觉特性。

ln〔f(i,j)〕=ln〔R(i,j)〕+ln〔I(i,j)〕

一般认为,照明分量的频谱落在空间低频区域,通常具有变化缓慢的特性;而反射分量的频谱落在空间高频区域,随着图像细节不同在空间上迅速变化。若物体受到照明度明暗不均时,图像上对应照度暗的部分,其细节就较难分辨。

2.2 局部增强技术

医学X光图像大多存在对比度不足的缺陷,但仅仅利用全局信息的增强技术往往不能够达到很好的对比度增强效果。

局部增强技术是解决该问题的途径之一。一般认为,窗口中心的像素灰阶与窗口邻域中所有的像素灰度值相关[6]。本研究利用局部窗口中像素灰度均值作为基准,计算窗口中心像素灰度与均值的差,并按照一定的拉伸函数对差值进行拉伸,从而增强局部对比度。

y(m,n)=u(m,n)+A(x(m,n)-u(m,n));

其中,u(m,n)表示局部均值,A表示增益系数。增益系数的选择对于图像处理效果也有较大影响。若选择常数作为增益因子,在灰度陡然变化的边缘部分往往会出现伪影,且无法控制噪声的放大。所以,一般将增益因子看成是关于原始图像的函数,找到合适的增益函数较为困难[7]。

经过多次实验,我们采用了幂函数形式的增益函数y=bxa,见图2。

图2 归一化增益函数图像

Fig 2 Normalized gain function figure

通过对a值的选择,可以按不同的曲线对归一化差值进行拉伸。选择a=0.8的曲线(图中红色曲线所示),使差值较小的部分拉伸幅度较大,而差值较大部分拉伸幅度较小。利用这样的增益函数,使许多被湮没的细节得以显现。

2.3 算法思路与基本步骤

本研究的主要思路,在对数域上[8]对图像在大、中、小三个尺度下进行高频/低频信息的分离,使原图中各个尺寸的结构和细节显现在不同尺度下,并在不同尺度下实行局部对比度拉伸,从而凸显细节。

在此基础上,结合Retinex理论,将最大尺寸下分离出的低频图像看成是原图像的照明分量,对该部分图像进行直方图均衡,使其有较为均衡的灰度分布。

最后对各个尺度下的分量进行混合,映射到灰阶域。基本步骤如下:

(1)对图像进行一次中值滤波,旨在消除图像中明显的椒盐噪声。

(2)利用对数变换ln(·)将原图像x(i,j)转换到对数域T(i,j)。

T(i,j)=ln〔x(i,j)+1〕;

(3)在对数域上,利用均值滤波器实现低通滤波,得到图像的低频部分。

LPL{T(i,j)}=1L×L∑i+L2m=i-L2∑j+L2n=j-L2T(m,n)

相应的,得到图像高频分量:

HPL{T(i,j)}=T(i,j)-LPL{T(i,j)}

高频分量往往体现了图像的细节。考虑到医学DR图像中信息丰富、结构复杂,通过控制滤波窗口大小,分别在大、中、小三个尺度上提取图像细节,并按一定增益系数进行局部对比度增强,以凸显不同尺度的细节。

T′(i,j)=LPL{T(i,j)}+AL×HPL{T(i,j)}+

LPM{T(i,j)}+AM×HPM{T(i,j)}+

LPS{T(i,j)}+AS×HPS{T(i,j)}

(4)结合Retinex理论,可以将大窗口滤波下的低频分量看成是滤去图像细节的照明部分,对这一部分进行修正——直方图均衡,使图像照明分量有更为均衡的灰度分布,则

T″(i,j)=LP″L+AL×HPL{T(i,j)}+

LPM{T(i,j)}+AM×HPM{T(i,j)}+

LPS{T(i,j)}+AS×HPS{T(i,j)}

(5)对这三通道增强结果平均,最后利用指数变换将结果变换到灰阶域,得到最终的增强结果。

流程见图3。

图3 算法整体流程图

Fig 3 Flow chart of the algorithm

3 实验结果与分析

图4所示是人体侧脊DR图像在不同处理方法下的效果图。图4(a)为原始图像;4(b)为基于直方图均衡方法处理后的效果图;4(c)为多尺度的局部增强算法处理后的效果图;4(d)是本研究论述的算法处理后的效果图。可以看出,基于直方图均衡方法处理后的图像有明显的动态范围增大,但细节丢失严重,有“洗白”现象发生,无法清晰看到侧脊形态和细节,不利于医生诊断。而图4(c)中多尺度局部增强算法的使用,明显增强了图像局部对比度,对于细节部分表现良好,但图像整体偏暗,人工处理痕迹明显,失去DR图像真实感,视觉上有所欠缺。

而图4(d),对比((b)、(c)图像,可以发现,本研究论述的方法结合了直方图均衡方法和局部增强两种方法的优点,提高图像动态范围的同时,局部对比度也显著提高,凸显图像细节。

图4(a)原图;(b)基于直方图均衡处理效果图;(c)多尺度局部对比度增强效果图;(d)本文论述算法处理后的效果图。

Fig 4 (a) Original image; (b) Enhancement result by HE method; (c) Enhancement result by multi-scale local enhancement method; (d) Enhancement result by the proposed method of our article

通过滤波器窗口大小的选择,可以对不同尺度细节加以提取增强。医学图像具有其复杂性,不同部位细节尺度不同,应对图像进行分析后,确定细节大小,再决定滤波器窗口大小。图5中胸片(局部)的大中小滤波窗口分别选择为S=11,M=21,L=121。最大的滤波窗口一般选择较大尺寸,将该尺度下的滤波后图像作为照明分量。可以看出,选择合适的滤波器窗口,可以使不同尺度的细节,如胸骨、肺纹理都得到增强。

需要指出的是,窗口越大,均值滤波耗费的时间越长。该算法需要在三个尺度上进行滤波,即使使用了均值滤波的快速算法,依然需要较长时间,以秒为单位计。另外,增益函数的选择也较为困难,本研究中增益函数是在多次实验的经验积累下确定的,不具有自适应性。这两部分需要进一步实验探究。

图5(a)为原图,图5(b)为用本文方法处理后的图像。从图中可以看出不同尺度的细节都得到较好的增强。

4 结论

本研究论述了一种基于人眼视觉特性的多尺度图像增强方法。在多尺度上进行局部增强,并在Retinex理论基础上,结合直方图均衡处理算法对图像进行处理,处理后的图像结合两种算法的优点,有较好的视觉效果,是一种适合于医学DR图像的增强算法。

参考文献

[1]杨词银.基于人眼视觉特性的数字X线医学图像增强方法的研究[D].中国科学院博士学位论文,2003.

[2]Boccignone, Picariello.Multiscale contrast enhancement of medical images[C].Proceedings of the 1997 IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP '97).

[3]Eli Peli.Contrast in complex images[J].J Opt Soc Am,1990,(7):10.

[4]Land E and McCann J.Lightness and the retinex theory[J].J Opt Soc Am,1971,61:1-11.

[5]肖燕峰.基于Retinex理论的图像增强恢复算法研究[D].上海交通大学硕士论文, 2007.

[6]Zeyun Yu and Bajaj C,A fast and adaptive method for image contrast enhancement[C].International Conference on Image Processing, 2004.[7]Go Tanaka, Noriaki Suetake and Eiji Uchino.Image enhancement based on multiple parametric sigmoid functions[C].International Symposium on Intelligent Signal Processing and Communication Systems,2007.

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