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第1章 绪论1

1.1 医学成像与医学图像处理的意义1

1.1.1 医学影像对于现代医学的意义1

1.1.2 算法与软件对于医学影像的意义1

1.2 医学成像与医学图像处理的研究内容2

1.2.1 医学影像成像技术2

1.2.2 医学影像处理与分析技术3

1.2.3 医学影像算法与应用平台5

1.3 本书的涵盖内容及章节组织6

思考与练习7

参考文献7

第2章 MITK与3DMed的总体框架10

2.1 MITK总体介绍10

2.1.1 传统平台VTK和ITK简介10

2.1.2 MITK的设计目标12

2.1.3 MITK的工程结构13

2.1.4 MITK的计算模型18

2.1.5 MITK的基础设施搭建21

2.1.6 MITK对医学影像数据的封装30

2.2 3DMed总体介绍41

2.2.1 相关工作41

2.2.2 3DMed的设计目标42

2.2.3 3DMed的工程结构43

2.2.4 3DMed的插件接口47

2.2.5 3DMed的主框架54

2.2.6 3DMed的支持模块：MITK相关的辅助工具集58

思考与练习60

参考文献60

第3章 医学图像重建62

3.1 三维医学图像重建概述62

3.2 计算机断层扫描成像图像重建62

3.2.1 CT基本原理和发展62

3.2.2 二维重建65

3.2.3 三维重建67

3.3 自发荧光成像图像重建72

3.3.1 BLT的基本原理及生物应用72

3.3.2 BIT的重建算法73

3.4 激发荧光成像图像重建76

3.4.1 基本原理和发展76

3.4.2 三维重建算法77

3.5 光声层析成像图像重建80

3.5.1 PAT基本原理、发展及应用80

3.5.2 PAT的重建算法82

3.6 正电子发射断层成像图像重建84

3.6.1 PET基本原理、发展和应用84

3.6.2 PET重建算法的发展86

3.6.3 PET重建算法87

3.7 基于MITK的多模态三维图像重建框架90

3.7.1 重建框架设计90

3.7.2 CT重建子框架91

3.7.3 多模态重建框架使用实例92

思考与练习95

参考文献95

第4章 医学图像分割99

4.1 医学图像分割概述99

4.2 医学图像分割方法分类100

4.2.1 基于区域的分割方法101

4.2.2 基于边缘的分割方法106

4.2.3 基于区域和边缘混合的分割方法112

4.3 医学图像分割方法评价117

4.3.1 评价方法118

4.3.2 Ground Truth数据集122

4.4 MITK中的分割算法框架125

4.4.1 MITK中的分割算法框架概述126

4.4.2 阈值分割算法在MITK中的实现127

4.4.3 区域生长算法在MITK中的实现127

4.4.4 Live wire算法在MITK中的实现132

4.4.5 Graph Cuts算法在MITK中的实现139

4.5 小结147

思考与练习147

参考文献148

第5章 医学图像配准152

5.1 医学图像配准概述152

5.2 医学图像配准算法构成与分类154

5.2.1 基于灰度的图像配准155

5.2.2 基于特征的图像配准173

5.2.3 刚性与仿射配准184

5.2.4 非刚性配准187

5.3 MITK配准总体框架190

5.3.1 框架设计190

5.3.2 图像相似性测度192

5.3.3 几何变换196

5.3.4 图像插值197

5.3.5 函数优化200

5.4 基于点集的图像配准原理与实现202

5.4.1 基于kd树的点集描述202

5.4.2 迭代最近邻点配准算法208

5.4.3 几何变换参数的最小二乘估计211

5.5 基于特征区域的图像配准原理与实现215

5.5.1 区域特征提取215

5.5.2 区域特征匹配217

5.5.3 MITK-REG-SFR配准子框架的设计220

5.6 应用实例与分析222

5.6.1 基于灰度的三维核磁图像刚性配准222

5.6.2 基于标记点的弹性图像配准224

5.6.3 基于B样条自由形变模型的非刚性图像配准226

5.7 小结228

思考与练习229

参考文献229

第6章 医学图像可视化233

6.1 医学图像可视化概述233

6.2 可视化场景与模型参数233

6.2.1 相机参数234

6.2.2 模型参数236

6.2.3 光源参数236

6.2.4 基本人机交互237

6.3 三维表面提取与面绘制240

6.3.1 三维表面提取240

6.3.2 分割基础上的表面提取242

6.3.3 表面绘制243

6.4 体绘制243

6.4.1 体绘制的主要模型243

6.4.2 体绘制的基本算法247

6.4.3 光线投射算法的优化250

6.4.4 体绘制中的分类技术252

6.5 MITK中的可视化框架255

6.5.1 MITK中的可视化环境搭建255

6.5.2 MITK中的面绘制框架262

6.5.3 MITK中的第一套体绘制框架264

6.5.4 MITK中的第二套体绘制框架284

6.6 小结327

思考与练习327

参考文献327

第7章 三维人机交互330

7.1 背景介绍330

7.2 以3D Widgets为核心的三维人机交互的框架设计331

7.2.1 3D Widgets的设计准则331

7.2.2 以3D Widgets为核心的三维交互框架总体结构331

7.2.3 以3D Widgets为核心的三维交互框架设计331

7.3 以3D Widgets为核心的三维人机交互的实现333

7.3.1 Manipulator的实现333

7.3.2 实现具体的WidgetModel336

7.4 三维交互的应用实例341

7.4.1 mitkLineWidgetModel3D的应用实例341

7.4.2 mitkAngleWidgetModel3D的应用实例342

7.4.3 mitkClippingPlaneWidget的应用实例342

7.4.4 mitkReslicePlaneWidget的应用实例343

7.5 小结343

思考与练习343

参考文献343

第8章 数字医学影像存储与传输标准345

8.1 DICOM标准简介345

8.1.1 DICOM标准的产生和演化345

8.1.2 DICOM标准的主要特点347

8.1.3 DICOM标准的总体结构和主要内容348

8.2 MITK中DICOM标准的实现350

8.2.1 DICOM数据编码方式和文件结构351

8.2.2 DICOM文件读写模块的实现357

8.2.3 DICOM Utility在MITK中的封装364

8.3 小结367

思考与练习368

参考文献368

第9章 平台扩充和应用开发实例369

9.1 算法平台功能扩充举例369

9.1.1 预备知识369

9.1.2 实例之一：扩充Reader功能371

9.1.3 实例之二：扩充Filter功能373

9.2 基于MITK的应用开发举例380

9.2.1 MFC+MITK实现简单图像浏览380

9.2.2 Qt+MITK实现简单图像浏览400

9.2.3 Qt+MITK实现面绘制411

9.2.4 Qt+MITK实现体绘制413

9.3 3DMed的插件开发举例418

9.3.1 基于MITK的简单插件418

9.3.2 与主界面融合的插件425

9.3.3 使用自定义数据类型434

思考与练习441

参考文献441

附录A MITK网站介绍442

展望和结语445